淡水碳酸盐湖泊中CaCO3—CO32-—HCO3-—CO2化学平衡对CO2的缓冲作用——以贵州百花湖为例

水体吸收的CO2转变为HCO3-，构成了碳酸盐水化学系统对CO2气体的缓冲，通常用Revelle因子（R）表征。陆地淡水系统释放的CO2是全球碳循环的重要组成部分，一方面，湖泊水体释放的CO2是来源于流域碳酸盐风化产物的输入，另一方面，碳酸盐的缓冲作用也是调节内陆水体CO2释放的重要因素，这两个结论看似是矛盾的。为了揭示碳酸盐循环对水体CO2的影响与缓冲机制，本研究选取一个碳酸盐岩地区的季节性分层湖泊（百花湖），分析Revelle因子变化，并与非碳酸盐湖泊进行比较。结果发现，碳酸盐岩湖泊Revell因子平均为20.1±8.1（8.0~50.0），大于表层海水的10.0（8.0~15.0），也远大于非碳酸盐地区湖泊的3.9±3.9，较高的Revelle因子意味着对CO2的缓冲能力更弱。Revelle因子最大值46.4出现在夏季分层期的中部斜温层，对应的无机碳浓度为2.1 mmol?L-1、pH为8.38、总无机碳与碱度比接近1.0、CO2/CO32-等于1.0。实际观测与理论分析结果完全吻合，表明碳酸盐化学平衡是控制湖泊Revelle因子变化的主要因素。低pH的非碳酸盐岩系统可以溶解碳酸盐矿物，使pH升高，碱度增加，导致Revelle因子升高，在碳酸盐溶解达到平衡时Revelle因子升至最大。其后，无论是光合作用导致的碳酸盐沉淀还是呼吸作用导致的碳酸盐溶解，Revelle因子都会降低，新陈代谢导致碳酸盐系统的CO2缓冲能力增强。