喀斯特小流域地表水碳酸盐系统化学平衡对酸性矿山废水的缓冲作用

Revelle因子不仅能反映弱碱性水体对吸收大气CO2的缓冲能力,还能体现水体酸化过程中CO2去气对H+的缓冲作用。本研究通过对多个缓冲因子的分析,探讨喀斯特中高硫煤矿区地表水碳酸盐系统对酸性矿山废水的缓冲作用,有助于进一步理解喀斯特地区流域水体中DIC循环过程和CO2源汇关系特征。结果表明,地表水碳酸盐系统内车田河流域Revelle因子变化区间在1.00~51.96之间,能有效揭示地表水碳酸盐系统内CO2去气对H+的缓冲过程,其敏感区间为pH=7.0~8.38的弱碱性水体。γDIC、βDIC、ωDIC、γAlk、βAlk、ωAlk等缓冲因子是基于pH和DIC浓度的二元方程。
这些因子进一步细化了CO2(aq)、H+和${\rm{CO}}_3^{2-}$等组分对DIC浓度和碱度的相对变化关系。在pH＞7.0的DIC碳酸盐体系内,6个缓冲因子对水体酸化过程中碳酸盐组分的动态转化具有很好的响应。当pH＜7.0以后,水−气界面和水−岩界面的碳传输过程增强,当CO2去气过程占主导,则缓冲因子绝对值变大;当H+对碳酸盐岩溶蚀过程占主导,则缓冲因子绝对值变小。