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张远瞩研究小组在人类活动对溶解无机碳通量影响的研究中取得新进展
发布时间: 2020-04-25 12:42   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

2020年4月23日,国际著名环境学期刊Science of the Total Environment (TOP期刊)在线发表了西南大学地理科学学院、岩溶环境重庆市重点实验室张远瞩博士、蒋勇军教授、袁道先院士等的最新科研成果,张远瞩博士为第一作者兼通讯作者。

碳酸盐岩是全球最大的碳库之一,积极参与全球碳循环。碳酸盐岩溶解可吸收大气CO2,形成碳汇,增加河流的溶解无机碳(DIC)。但人类活动输入的硫酸、硝酸也可溶解碳酸盐岩,使DIC增加,但该过程却是碳源。目前大量研究指出人类活动对这一碳循环过程将产生影响,但不同的人类活动怎么影响,会产生多大的影响的问题尚未弄清。为此,选取了重庆市城市和森林两个岩溶地下河小流域,将高精度的水文、水化学数据结合多种同位素指标(δ13CDIC、δ34SSO4、δ18OSO4、δ15NNO3和δ18ONO3)进行研究。结果表明:城市流域DIC通量是森林流域的1.7倍,地下河中水化学指标和DIC、SO42-、NO3-同位素特征均有显著差异。可见,人类活动改变了喀斯特地区的C-N-S循环。通过运用SIAR模型,对地下河中SO42-、NO3-进行解源,量化出参与溶蚀碳酸盐岩的不同来源的硫酸和硝酸,计算出地下河中碳酸、硫酸、硝酸溶蚀碳酸盐岩产生的DIC通量在城市流域的占比分别为67.5%、26.0%和6.5%,而在森林流域为93.3%、3.4%和3.3%。人类活动的影响下城市、森林流域使DIC通量分别增加了24%和5.8%。人类活动增加的DIC通量主要来源于大气酸沉降(特别是S沉降)对碳酸盐岩的溶蚀,在两个流域中均占人类增加的DIC通量的64%,其次是污水(包括粪便)和化肥中N的硝化作用产生的硝酸对碳酸盐岩的溶蚀。二者在城市流域产生的DIC占人类增加的DIC通量的34%和2%,而在森林流域为16%和19%。另外,人类活动增加的DIC通量在两流域都表现为雨季(5-10月,>83%)远远大于旱季。因此,人类活动对碳酸盐岩溶蚀的影响在全球碳循环的研究和评估中是应该认真考虑的。

文章在线检索链接为:https://authors.elsevier.com/a/1axs1_17GgHqSO本研究是在国家重点研发项目(2016yfc0502306)、重庆市院士专项基金(CSTC2018jcyj-yszx0013)、国家自然科学基金 (41977333)、中央高校基础科研专项基金(SWU117055)和留学基金委员会项目(201908505028)的支持下完成的。

图1重庆南山老龙洞(城市流域)与重庆丰都雪玉洞(森林流域)溶解无机碳通量对比

图2城市岩溶地下河流域C-S-N循环概念模型