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青藏高原流域岩石风化机制及其CO_(2)消耗通量:以拉萨河为例 被引量：5
1
作者 谢银财 于奭 +3 位作者 缪雄谊 李军 何师意 孙平安 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期510-525,共16页
为研究青藏高原流域岩石风化机制及其对CO_(2)消耗通量和气候变化的影响,于2019年11月至2020年10月对拉萨河流域控制断面进行一个完整水文年每月2次的监测和采样,结合水化学及δ^(13)C_(DIC)和δ^(34)S_(SO_4),探讨了流域水化学特征及... 为研究青藏高原流域岩石风化机制及其对CO_(2)消耗通量和气候变化的影响,于2019年11月至2020年10月对拉萨河流域控制断面进行一个完整水文年每月2次的监测和采样,结合水化学及δ^(13)C_(DIC)和δ^(34)S_(SO_4),探讨了流域水化学特征及其主要影响因素,基于化学计量平衡与正演模型方法定量计算了河流水体主要物质来源,并对流域岩石风化速率与大气CO_(2)消耗通量进行了估算。结果表明:拉萨河流域水体中Ca^(2+)和HCO_(3)~-为主要的阳离子和阴离子,水化学类型为HCO_(3)-Ca型,大气输入、人为输入、硅酸盐岩和碳酸盐岩风化端员对河水阳离子的年平均贡献率分别为6%、4%、21%和70%;河水化学计量学、δ^(13)C_(DIC)(-8.78‰~-1.35‰)和δ^(34)S_(SO_4)(-2.26‰~-1.10‰)变化均证明由煤系地层硫化物及矿床硫化物的氧化形成的硫酸(各占约50%)广泛参与了流域的化学侵蚀,硫酸对碳酸盐岩的风化作用旱季显著强于雨季。流域硅酸盐岩风化速率与大气CO_(2)消耗通量的年平均值分别为5.20 t·km^(-2)·a^(-1)和118×10^(3) mol·km^(-2)·a^(-1);仅考虑碳酸风化作用时,流域碳酸盐岩风化速率与大气CO_(2)消耗通量分别为22.5 t·km^(-2)·a^(-1)和202×10^(3) mol·km^(-2)·a^(-1);硫酸参与作用下,流域碳酸盐岩风化速率估算结果提高了31%(升至29.4 t·km^(-2)·a^(-1)),岩石(碳酸盐岩和硅酸盐岩)风化消耗大气CO_(2)通量则降低了35%(降至207×10^(3) mol·km^(-2)·a^(-1))。硫酸参与流域碳酸盐岩的风化改变了区域碳循环,这是全球碳循环模型应该考虑的一个重要环节。 展开更多
关键词 岩石风化 co_(2)消耗 碳循环 硫酸 碳和硫同位素 拉萨河
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青弋江流域河流水化学与岩石风化过程
2
作者 黄鑫 靳孟贵 +5 位作者 梁杏 马斌 张结 曹明达 张志鑫 苏晶文 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2614-2626,共13页
为研究中国东部亚热带流域的岩石风化特征,以长江下游青弋江流域为研究区,通过测定青弋江干支流河水及雨水的主要离子浓度,结合水化学和正演模型识别流域岩石风化特征并估算其岩石风化速率和对大气CO_(2)消耗速率.结果表明:流域岩石风... 为研究中国东部亚热带流域的岩石风化特征,以长江下游青弋江流域为研究区,通过测定青弋江干支流河水及雨水的主要离子浓度,结合水化学和正演模型识别流域岩石风化特征并估算其岩石风化速率和对大气CO_(2)消耗速率.结果表明:流域岩石风化受人为活动影响小,岩石风化以碳酸参与风化为主,硫酸与硝酸的作用可忽略.流域河水阳离子主要来源为碳酸盐岩风化(占59.2%),其次为硅酸盐岩(17.9%).大气降水和蒸发岩的贡献较低,分别占9.6%和5.6%.碳酸盐岩和硅酸盐岩风化速率均为上游山区支流‒徽水(32.04 t·km^(-2)·a^(-1)和20.97 t·km^(-2)·a^(-1))>青弋江干流(24.12 t·km^(-2)·a^(-1)和8.91 t·km^(-2)·a^(-1))>下游平原支流‒漳河(13.68 t·km^(-2)·a^(-1)和2.85 t·km^(-2)·a^(-1));CO_(2)消耗速率为徽水(5.86×10^(5) mol·km^(-2)·a^(-1)和3.29×10^(5) mol·km^(-2)·a^(-1))>青弋江(2.45×10^(5) mol·km^(-2)·a^(-1)和2.43×10^(5) mol·km^(-2)·a^(-1))>漳河(0.77×10^(5) mol·km^(-2)·a^(-1)和1.39×10^(5) mol·km^(-2)·a^(-1)).青弋江流域的岩石风化以碳酸风化碳酸盐岩为主,其风化速率略低于我国东部的其他亚热带硅酸盐岩分布区.青弋江流域的化学风化速率在空间上有所差异,上游山区的硅酸盐岩风化为全流域贡献了更多碳汇,对区域碳循环过程具有重要意义. 展开更多
关键词 亚热带 青弋江流域 岩石风化 co_(2)消耗 碳汇 水文地质
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近50年雅鲁藏布江流域上游化学风化及CO_(2)消耗分析
3
作者 杨剑 汪磊 +2 位作者 杨雨超 赵泽阳 韩宇平 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第3期94-102,共9页
基于2013年、2015年和2019-2021年雅鲁藏布江流域上游连续监测数据,并结合现有研究成果,探究了雅鲁藏布江流域上游近50年水化学时空特征演变以及风化速率与CO_(2)消耗的变化过程。结果显示,近50年雅鲁藏布江流域上游河水一直为弱碱性,pH... 基于2013年、2015年和2019-2021年雅鲁藏布江流域上游连续监测数据,并结合现有研究成果,探究了雅鲁藏布江流域上游近50年水化学时空特征演变以及风化速率与CO_(2)消耗的变化过程。结果显示,近50年雅鲁藏布江流域上游河水一直为弱碱性,pH为7.59~8.54,TDS含量变化呈现出增大的趋势;从20世纪70年代到21世纪,硅酸盐岩风化速率变化呈现逐渐增大的趋势,碳酸盐岩风化速率变化呈现出先升后降的变化趋势;流域丰水年硅酸盐岩风化和碳酸盐岩风化消耗的CO_(2)通量为16.90×10^(10)mol/年,平水年的为10.53×10^(10)mol/年,枯水年的为5.74×10^(10)mol/年,分别占全球大陆硅酸盐岩风化和碳酸盐岩风化消耗CO_(2)通量的0.80%、0.50%和0.27%。 展开更多
关键词 雅鲁藏布江 化学风化 co_(2)消耗 水化学特征
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热带海南岛地表和地下化学风化:对全球碳循环及海水Sr同位素演化研究的启示
4
作者 彭精诚 郑栩 吴卫华 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期849-860,共12页
热带地区火山岛/岛弧的化学风化对全球碳循环和海水的Sr同位素演化均有着重要的作用。文章对中国热带海南岛的玄武岩、花岗岩小流域和大河流域进行了河水、地下水、雨水以及基岩和沉积物的综合研究,分析了水样和固体样品的元素含量和Sr... 热带地区火山岛/岛弧的化学风化对全球碳循环和海水的Sr同位素演化均有着重要的作用。文章对中国热带海南岛的玄武岩、花岗岩小流域和大河流域进行了河水、地下水、雨水以及基岩和沉积物的综合研究,分析了水样和固体样品的元素含量和Sr同位素比值。结果显示,河床沉积物的化学蚀变指数(CIA)与^(87)Sr/^(86)Sr之间存在着一定的变化关系,而这主要归因于沉积物的阶段性差异风化:风化早期阶段以黑云母占主导,^(87)Sr/^(86)Sr较高。此后斜长石开始风化,^(87)Sr/^(86)Sr逐渐下降。在风化程度中等阶段,斜长石大量分解后,各种富钾矿物风化加剧,^(87)Sr/^(86)Sr值升至最高点。在高风化程度阶段,随着富钾矿物逐渐减少,稳定的风化残余物质占据主导,^(87)Sr/^(86)Sr值逐渐下降。与年轻的活火山岛——加勒比海小安的列斯群岛和印度洋的留尼汪岛相比(其地下化学风化速率2~5倍于地表风化速率),由于相对较低的降水量和老死火山低的孔隙度,海南岛地下水的流量和固溶物总量(TDS)要低的多,导致海南岛的地下化学风化速率低于地表风化速率,仅与高纬的俄罗斯堪察加活火山岛相近,为小安的列斯群岛和留尼汪岛的约6%~25%,属于全球地下风化贡献最低的区域之一。海南岛玄武岩区的地表化学风化和CO_(2)消耗速率高于法国中央高原和西伯利亚,略低于夏威夷和德干,而显著小于东南亚的爪哇岛和吕宋岛。在温度相近的条件下,径流量对化学风化速率有着非常明显的控制作用。由于较低的年径流量,热带区域的海南岛,其对大气CO_(2)的消耗能力只是处于一个全球平均的范围内。 展开更多
关键词 海南岛 SR同位素 差异风化 地表化学风化 地下化学风化 co_(2)消耗
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长江干流水化学成因与风化过程CO_(2)消耗通量解析 被引量：7
5
作者 张鸿 周权平 +5 位作者 姜月华 金阳 杨国强 顾轩 梅世嘉 王晓龙 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期30-40,共11页
长江流域面积巨大,岩性多变,加之三峡大坝等重大水利工程的影响,干流河水的水化学成因存在较大争议。此外,以往研究中流域矿物风化过程的碳汇通量估算一般基于阳离子来源分析,但该算法通常涉及多种矿物端元的参数选取,结果具有不确定性... 长江流域面积巨大,岩性多变,加之三峡大坝等重大水利工程的影响,干流河水的水化学成因存在较大争议。此外,以往研究中流域矿物风化过程的碳汇通量估算一般基于阳离子来源分析,但该算法通常涉及多种矿物端元的参数选取,结果具有不确定性。本次研究对长江干流水化学的时空演变进行了整体分析,并基于上游河水样品含量的校正与计算,提出了一种计算矿物风化过程碳汇通量的新方法。研究结果表明,蒸发盐溶解、循环盐作用、矿物风化及硫酸盐溶解是控制长江干流河水离子组成的主要水文地球化学作用,而人类活动主要影响了离海距离3000 km以内河水含量;长江上游干流硅酸盐风化消耗CO_(2)速率为1.16×10^(5) mol/(km^(2)·a),碳酸盐风化消耗CO_(2)速率为4.75×10^(5)mol/(km^(2)·a)。本研究有助于加深对长江干流主要水文地球化学作用的认识,丰富和完善碳循环研究理论。 展开更多
关键词 长江干流 三峡大坝 多元统计分析 水化学成因 大气co_(2)消耗
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雅鲁藏布江流域水化学特征及碳汇计算 被引量：1
6
作者 李伯根 包宇飞 +2 位作者 胡明明 王雨春 孙猛 《人民长江》 北大核心 2023年第4期49-56,共8页
河流是连接海陆两大生态系统的主要通道,也是碳循环的主要参与者之一。以雅鲁藏布江流域为研究对象,采用水化学与元素地球化学方法对雅鲁藏布江流域的水化学特征和碳汇过程进行研究。结果显示:①雅鲁藏布江流域河水总溶解固体(TDS)均值... 河流是连接海陆两大生态系统的主要通道,也是碳循环的主要参与者之一。以雅鲁藏布江流域为研究对象,采用水化学与元素地球化学方法对雅鲁藏布江流域的水化学特征和碳汇过程进行研究。结果显示:①雅鲁藏布江流域河水总溶解固体(TDS)均值为205.3 mg/L,高于世界河流平均水平;河水中阴离子以HCO_(3)^(-)为主,阳离子以Ca^(2+)为主。②质量平衡模型表明,流域水化学组成以碳酸盐岩风化为主,平均贡献率为56%,硅酸盐岩和蒸发盐岩平均贡献率分别为23%和17%;大气降水输入对河水主要离子的贡献仅为3%。③流域内岩石风化速率为42.03 t/(km^(2)·a),约为世界河流平均岩石风化速率的2倍。受径流流量的影响,丰水期岩石风化速率(72.00 t/(km^(2)·a))远大于枯水期(12.06 t/(km^(2)·a))。④流域内岩石风化CO_(2)消耗速率为407.13×10^(3)mol/(km^(2)·a),远高于世界河流平均水平。其中,碳酸盐岩风化CO_(2)消耗速率平均为232.29×10^(3)mol/(km^(2)·a),硅酸盐岩风化CO_(2)消耗速率平均为174.84×10^(3)mol/(km_(2)·a)。 展开更多
关键词 水化学特征 风化速率 co_(2)消耗速率 碳汇效应 雅鲁藏布江
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基于碳酸盐矿物数据估算色林错5000a BP以来的沉积无机碳通量
7
作者 聂小芳 朱立平 +2 位作者 韩作振 李明慧 王晓晓 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2023年第1期77-83,共7页
湖泊沉积物碳通量是当前研究的重点内容,湖泊沉积物中无机碳主要以碳酸盐矿物的形式存在,而获取碳酸盐矿物中的无机碳含量的方法主要有X-射线衍射(XRD)法和酸溶后测定法两种。基于西藏色林错钻孔沉积物的X-射线衍射数据,估算了沉积物每... 湖泊沉积物碳通量是当前研究的重点内容,湖泊沉积物中无机碳主要以碳酸盐矿物的形式存在,而获取碳酸盐矿物中的无机碳含量的方法主要有X-射线衍射(XRD)法和酸溶后测定法两种。基于西藏色林错钻孔沉积物的X-射线衍射数据,估算了沉积物每一种碳酸盐矿物和总无机碳的沉积碳通量,并与西藏及其他地区酸溶法的数据进行对比,发现XRD方法计算的沉积无机碳通量与酸溶法具有很好的一致性。湖泊沉积物中无机碳通量的问题本质上是碳酸盐矿物的成因问题,5000 a BP以来,色林错沉积的无机碳通量主要影响因素是干冷的气候,文石矿物含量决定了色林错沉积总无机碳通量的高低变化。 展开更多
关键词 大气co_(2)消耗 水菱镁矿 沉积无机碳通量
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亚热带小流域花岗岩化学风化及CO_(2)消耗速率研究
8
作者 肖洒 赵雨晴 张幼宽 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期375-384,共10页
文章选择深圳市的亚热带典型小流域作为研究对象,通过定期采集流域内降水、泉水、岩石及风化残积土样品,分析所有样品的常量元素和微量元素,探讨流域水体的化学成分组成和主要成分来源以及岩石化学风化程度和风化趋势,结合流域水文气象... 文章选择深圳市的亚热带典型小流域作为研究对象,通过定期采集流域内降水、泉水、岩石及风化残积土样品,分析所有样品的常量元素和微量元素,探讨流域水体的化学成分组成和主要成分来源以及岩石化学风化程度和风化趋势,结合流域水文气象数据估算了花岗岩化学风化速率及CO_(2)消耗速率。结果表明,研究区地下水化学类型为HCO_(3)-Na型,主要受控于硅酸盐矿物的风化溶解作用和阳离子交换作用。花岗岩的化学蚀变指数(CIA)为47.15~57.47,残积土的CIA为59.24~82.71。A-CN-K三角图指示风化初期Na,Ca活泼性元素流失,风化中后期K元素流失,Al元素逐渐富集。花岗岩的平均化学风化速率为14.40 m/Myr。岩性、离子径流通量和气候条件的不同可能是造成化学风化速率差异的主要原因。大气酸沉降对岩石风化的贡献约占总化学风化量的11.73%。研究区平均CO_(2)消耗速率为0.59×10^(6) mol/(km^(2) yr),酸雨使得岩石在风化过程中对大气/土壤中CO_(2)的消耗减少。 展开更多
关键词 花岗岩 化学风化程度 化学风化速率 co_(2)消耗率
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典型岩溶小流域碳酸盐岩风化过程及其碳汇效应
9
作者 陈发家 肖琼 +3 位作者 胡祥云 郭永丽 孙平安 张宁 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期449-459,共11页
碳酸盐岩风化过程是一个吸收大气CO_(2)的过程,具有碳汇效应。利用岩溶区水体的水文地球化学特征揭示碳酸盐岩风化过程、计算流域岩溶碳汇通量是全球变化研究的一个重要方面。以广西柳州官村地下河流域(GGW)为例,2021年4个季度的监测结... 碳酸盐岩风化过程是一个吸收大气CO_(2)的过程,具有碳汇效应。利用岩溶区水体的水文地球化学特征揭示碳酸盐岩风化过程、计算流域岩溶碳汇通量是全球变化研究的一个重要方面。以广西柳州官村地下河流域(GGW)为例,2021年4个季度的监测结果表明:(1)HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)是主要的阴阳离子,阴阳离子当量浓度和TDS浓度反映了碳酸盐岩强烈的风化作用;(2)水化学时空分布特征显示,GGW的水化学类型为HCO_(3)-Ca型,水岩作用过程除了H_(2)CO_(3)风化碳酸盐岩外,还有H_(2)SO_(4)和HNO_(3)风化碳酸盐岩;(3)在研究H_(2)CO_(3)、H_(2)SO_(4)和HNO_(3)共同参与的水岩作用过程中,用δ13 C DIC计算H_(2)CO_(3)风化碳酸盐岩的CO_(2)消耗量为2.38 mmol·L^(-),CO_(2)净消耗量用[HCO_(3)^(-)]mol-[Ca^(2+)+Mg^(2+)]mol表示,平均净消耗量为1.98 mmol·L^(-),用CO_(2)净消耗量计算出的GGW无机碳汇强度(以CO_(2)计)C m为86.37 t·km^(-2)·a^(-);(4)不考虑外源酸作用,利用水化学径流法计算出的GGW无机碳汇强度(以CO_(2)计)C m为94.49 t·km^(-2)·a^(-),CO_(2)净消耗量是水化学径流法计算的CO_(2)汇量的91.41%;(5)碳汇强度为2008年的1.91倍,研究结果可为人工干预增加岩溶碳汇潜力评估提供一定的参考和借鉴。 展开更多
关键词 碳酸盐岩风化 官村地下河流域(GGW) 外源酸 co_(2)净消耗量 无机碳汇强度
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土壤CO_(2)浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响
10
作者 黄淑卿 赵瑞一 +4 位作者 张乾柱 何世季 何迁 黄薇巍 刘畅 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2322-2329,共8页
为探究土壤CO_(2)浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO_(2)(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季... 为探究土壤CO_(2)浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO_(2)(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季土壤CO_(2)浓度与岩溶碳汇量的季节性演变特征及二者的相互关联性.结果表明:①土壤CO_(2)浓度具有显著的季节性变化特征,主要表现为雨季较高、旱季较低,其最高值和最低值分别出现在9月(13316μmol/mol)和1月(2262.63μmol/mol).②温度与土壤CO_(2)浓度之间存在较强的正相关关系(R^(2)=0.82,0.001<P<0.005),降水量与土壤CO_(2)浓度之间不具相关性(R^(2)=0.17,P>0.5),说明土壤CO_(2)浓度主要受温度的影响.③泉水Ca^(2+)+Mg^(2+)、HCO_(3)^(−)浓度在雨季明显高于旱季,而水体CO_(2)净消耗量在旱雨季无较大差异,这可能是由于受土壤CO_(2)效应、降水稀释效应和H_(2)SO_(4)/HNO_(3)释放CO_(2)的共同影响.研究显示,土壤CO_(2)浓度的变化特征表现为季节性差异,但在土壤CO_(2)浓度及外部环境的多重影响下,岩溶碳循环的季节性变化并不明显. 展开更多
关键词 土壤co_(2) co_(2)净消耗量 岩溶泉 碳循环
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