红枫湖夏季分层期间pCO2分布规律的研究

在夏季分层期间对红枫湖南、北湖湖心的水样进行分层采集,同时测定了分层水样的温度、pH、HCO₃-浓度、溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl-a)及铵根离子(NH₄+)、硝酸根离子(NO₃-)、磷酸根离子(PO₄3-)的浓度,水体中CO₂的分压(pCO₂)由化学平衡及亨利定律求得。研究结果表明:光合作用、有机质降解及水体热分层是影响红枫湖夏季pCO₂分布的主要因素。其中,温水层CO₂欠饱和是光合作用吸收CO₂引起的,温跃层中pCO₂的急剧增加是光合产物降解产生CO₂引起的。静水层沉积物附近pCO₂最高并且还有持续增加的趋势,说明沉积物中有机质降解是静水层中CO₂增加的主要原因,夏季湖底水温较高加快了沉积物中有机质的降解。分层现象使pCO₂在水体中的分布差别明显,并且使静水层中CO₂得到积累。此外,夏季红枫湖水体中pCO₂的变化与NH₄+、PO₄3-的变化密不可分,表现为温水层中光合作用消耗NH₄+、PO₄3-,有机质降解过程伴随NH₄+、PO₄3-的释放。     

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。γ_DIC、β_DIC、ω_DIC、γ_Alk、β_Alk、ω_Alk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CO₃^2-等组分对DIC...     

河流二氧化碳释放研究进展

大气温室气体(GHGs)浓度的持续增加是气候变暖的重要驱动因素。河流系统是陆地、大气和海洋之间生物地球化学循环的重要纽带,河流GHGs释放被认为是全球GHGs的一个重要来源,亦是影响全球碳中和目标实现的不可忽视的因素。本文基于2010—2020年发表的全球河流二氧化碳(CO₂)释放的研究结果,系统分析了河流CO₂浓度与通量的全球和区域水平差异及其影响因素。研究发现,全球河流源头、干流和河口均为大气CO₂的源,全球河流CO₂总通量可达(2.16±0.38) Pg C·a^-1,其中源头>干流>河口,源头、干流和河口释放通量分别为(0.69±0.12) mol·m^-2·d^-1、(0.42±0.07) mol·m^-2·d^-1和(0.17±0.03) mol·m^-2·d^-1,释放总通量分别为(0.84±0.15) Pg C·a^-1     

接触变质条件下变碳酸岩CO2释放与定量计算——以郯庐断裂南段肥东县双山为例

为了探讨接触变质带内变碳酸盐岩变质过程CO₂释放的数量和排放CO₂的物理、化学及地质条件,根据递进变质反应和时间积分流体通量模型,定量分析和定量计算了双山地区变碳酸盐岩在接触变质作用中释放CO₂的通量。计算结果得到CO₂的通量值为0.729×104~2.446×104 mol/cm2,CO₂的来源以接触变质反应释放为主;CO₂的生成释放与变质程度呈正相关关系。自白云石带至方解石带变质流体中X_CO2不断升高,但钙铝榴石带由于岩浆水影响,流体通量最高而X_CO2急剧下降。      

三峡澎溪河水域CO2与CH4年总通量估算

以2010年6月~2011年5月三峡澎溪河回水区CO₂与CH₄通量监测数据为基础,参考澎溪河高阳平湖水域全年4次的24 h昼夜连续跟踪观测结果,对每月各采样点的日通量值进行估算。提出了水下地形划分法和环境因素控制法,将各采样点日通量数据外延至整个回水区水域,并估算了澎溪河回水区水域CO₂与CH₄年总通量值。研究期间,澎溪河回水区全年各采样点CO₂通量均值为(3.05±0.46)mmol/(m2·h);CH₄为(0.050 1±0.009 6)mmol/(m2·h)。以水下地形法为基础,该水域全年CO₂和CH₄总通量分别为40 060.5 t和540.9 t;以环境因素控制法为基础,全年CO₂与CH₄总通量分别为39 073.0 t和467.2 t。以环境要素控制法为参考,该水域CO₂全年平均释放强度为43.26 mmol/(m2·d),在全球水库数据序列中处于中等略偏高水平,CH₄全年平均释放强度为1.42 mmol/(m2·d),在全球水库序列中处于中等水平。     

慕士塔格夏季近地表大气CO2浓度变化特征

利用CIRAS SC型号的CO₂和H₂O分析仪, 对东帕米尔高原慕士塔格地区2003年夏季(6~8月)近地表大气CO₂浓度和水汽进行精确持续观测, 给出了我国内陆高原大气近地表 CO₂ 浓度夏季的变化特征. 观测表明, 该地夏季CO₂浓度呈整体下降趋势, 并因受陆地植被光合作用、呼吸作用和土壤微生物等的影响, 有明显的日周期变化. 在短时间尺度上, 其变化趋势与瓦里关站点观测结果基本一致, 与Mauna Loa站点观测结果差别明显. 通过考察当地 CO₂浓度与大气水汽的关系, 发现两者具有很显著的反相关性. 上述现象揭示, 慕士塔格近地表大气CO₂含量的变化不仅受植物光合作用的影响,同时大气中水汽的含量在控制CO₂含量方面起着重要作用.     

青藏高原高寒湿地CO2通量特征及影响因子分析

利用玉树隆宝湿地2015年的涡动相关系统观测资料,分析了高寒湿地CO₂通量的变化特征及影响因子。结果表明：玉树隆宝湿地生长季CO₂通量日变化呈倒单峰型,夏季日变化幅度大,冬季日变化幅度小。4-9月CO₂净交换量为负值,其余各月CO₂净交换量为正值。全年CO₂净吸收量为465 g·m^-2。白天CO₂通量随着光合有效辐射的增大而减小。CO₂排放量与土壤温度和气温日较差均呈正相关。高寒湿地土壤体积含水量对CO₂通量的影响很微弱。降雨事件发生后, CO₂排放量在短期内有所升高。各影响因子中,光合有效辐射对高寒湿地CO₂通量影响的相关度最高,其次为气温日较差,土壤温度,而土壤体积含水量对CO₂通量影响的相关度最低。     

三峡不同蓄水阶段澎溪河CO2通量的初步研究

为掌握不同蓄水阶段温室气体通量强度,揭示水生生态系统在水库蓄水后的重建过程,选择2004年(蓄水后第1年)、2008年(蓄水后第5年)为典型年,结合同期主要环境参量,比较研究了三峡典型支流澎溪河回水区水柱表层CO₂分压p(CO₂)及其扩散通量F_CO2特征。研究发现,2004年澎溪河双江大桥处水柱表层p(CO₂)、F_CO2年均值分别为(101.9±7.5)Pa、(13.99±1.58)mmol/(m²·d),2008年相应为(129.1±16.4)Pa、(19.92±3.55)mmol/(m²·d)。水位上升淹没土地带来更多有机质降解,可能引起了p(CO₂)和F_CO2的总体升高;蓄水过程水域生态系统逐渐完善,浮游植物生长对p(CO₂)和F_CO2的影响逐渐显现。     

温度对青藏高原高寒灌丛CO2通量日变化的影响

应用涡度相关技术连续监测的CO₂通量及温度数据(2003年1月1日至2004年12月31日),分析了青藏高原高寒灌丛净生态系统CO₂交换(NEE)日变化与温度之间的关系.结果表明:1)在暖季夜间(21:00至次日06:00时)温度与NEE变化呈显著正相关关联,而白昼(07:00~20:00时)NEE变化与温度无显著关联;2)在冷季不论夜间还是白昼,NEE变化均与温度密切相关,温度是决定冷季高寒灌丛生态系统CO₂交换的主要因素.在全球气候变暖背景下,青藏高原气候变化呈现出冬季增温率明显高于春、夏季特征,未来气候变暖导致的增温效应可能会加速青藏高原高寒灌丛生态系统CO₂排放,使其作为碳汇的能力而减弱.     

祁连山疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量特征

研究青藏高原多年冻土区高寒草甸土壤CO₂通量有助于准确估算该区域的土壤CO₂排放, 对认识高原土壤碳循环及其对全球气候变化的响应具有重要意义. 利用静态箱-气相色谱法和LI-8100土壤CO₂通量自动测量系统对疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO₂通量进行了定期观测, 结合气象和土壤环境因子进行了分析. 结果表明: 整个观测期高寒草甸土壤表现为CO₂的源, 土壤CO₂通量的日变化范围为2.52～532.81 mg·m^-2·h^-1. 土壤CO₂年排放总量为1 429.88 g·m^-2, 年均通量为163.23 mg·m^-2·h^-1; 其中, CO₂通量与空气温度和相对湿度、活动层表层2 cm、10 cm、20 cm、30 cm 土壤温度、含水量和盐分均显著相关. 2 cm土壤温度、空气温度和总辐射、空气温度、2 cm土壤盐分分别是影响活动层表层2 cm土壤完全融化期、冻结过程期、完全冻结期、融化过程期土壤CO₂通量的最重要因子. 在完全融化期、冻结过程期和整个观测期, 拟合最佳的温度因子变化分别能够解释土壤CO₂通量变化的72.0%、82.0%和38.0%, 对应的Q₁₀值分别为1.93、6.62和2.09. 冻融期(含融化过程期和冻结过程期)和完全冻结期的土壤CO₂排放量分别占年排放总量的15.35%和11.04%, 在年排放总量估算中不容忽视.     

Chemical Weathering and CO2 Consumption of Chishuihe River Basin,Guizhou Province

Carbon sink produced during rock weathering is critical to global carbon cycles. In this work, we analyzed the major ion chemistry of the Chishuihe River Basin, and the major ion composition of the Chishuihe River system and the principal component analysis was applied for estimating the weathering rate and atmospheric CO₂ consumption via the rock chemical weathering. The results demonstrated that the chemical composition of the river was dominated by Ca²⁺, Mg²⁺, HC and S. The average concentration(317.88 mg/L) of the total dissolved solids within the Chishuihe River was higher than the average value (65 mg/L) of world rivers. The Gibbs graph combining major ion element ratio analysis indicated that the catchment major ion composition mainly originated from rock weathering, primarily from carbonate weathering, sparsely from silicate weathering. Carbonate and silicate weathering contributed 70.77% and 5.03% separately to the dissolved loads. The anthropogenic and precipitation impact was limited. According to calculation based on principal component and the ion composition characteristics, the chemical weathering rate was 126.716 t/(km²·a), significantly higher than that of the Yellow River and Yangtze River, and also higher than the average rate of the global major rivers. The CO₂ consumption flux based on annual average runoff was 10.96×10⁹ mol/a, and the CO₂ consumption rate by chemical weathering was 5.79×10⁵ mol/(km²·a).     

漓江流域碳氮同位素组成特征及其来源初探

以漓江流域境内地表河和地下河为研究对象，通过测定、分析水体中的水化学组成以及δ13C_DIC、δ15N-NO₃-、δ18O-NO₃-等，利用同位素质量平衡混合模型，初步探讨了漓江流域境内DIC、硝酸盐的分布特征及其来源.结果表明:漓江流域DIC（即HCO₃-）浓度和无机碳稳定同位素（δ13C_DIC）分别在12.20~402.60 mg·L-1和-17.29‰~-10.01‰，平均值分别为140.3 mg·L-1和-13.06‰.NO₃-浓度在2.37~35.38 mg·L-1，δ15N-NO₃-在0.99‰~11.09‰，均展现出明显的空间变异特征.有机肥和污水对漓江流域硝酸盐的贡献最为显著，贡献比达57.00%.其次是化肥、降雨中的NH₄+和土壤N，贡献比分别是36.45%，6.55%.流域内DIC主要来源于碳酸盐岩的风化和土壤CO₂的溶解，同时也受硝酸溶蚀碳酸盐岩和大气CO₂的影响.结果可为定制有效的控制硝酸盐的输入途径，净化水质测略提供依据.      

Calculating surface water PCO2 from foraminiferal organic δC

The δ¹³C of organic matter bound within the crystal lattice of foraminiferal calcite tests may provide a potential tracer of the isotopic composition of the surface water primary photosynthate. Using δ¹³C of the organic matter extracted from the crystal lattice and the calcite test, it is theoretically possible to estimate the paleo-surface water pCO₂. We have tailored this technique initially for the subpolar planktonic foraminifera species Globigerina bulloides. Initial surface water pCO₂ estimates from deep-sea core BOFS 5K (50°41.3′N, 21°51.9′W, water depth 3547 m) indicate that the northeast Atlantic Ocean may have been a greater sink for CO₂ during the last glacial than during the Holocene. Greatly reduced benthic foraminifera abundances, especially phytodetritus feeders, in BOFS 5K during the last glacial indicates low surface productivity. This rules out a productivity-driven CO₂ sink. The enhanced glacial CO₂ sink must, therefore, have results from a southwards shift of the centre of deep water formation.     

海表层二氧化碳分压之时间序列研究进展

简要总结了海表层二氧化碳分压(pCO2)时间序列的研究方法,重点综述了时间序列研究在确定pCO2控制过程、揭示pCO2年际差异、监测气候事件对pCO2的影响及估算海—气二氧化碳(CO2)通量等方面的研究进展.海表层pCO2时间序列的研究方法大致可以分为2类,一类是基于船舶调查,另一类是基于浮标的CO2自动测定.时间序列研究除了能够定性地记录和追踪一些特殊和偶然的物理和生物过程对pCO2的影响外,还能够定量地给出各种过程对pCO2变化的贡献,这对揭示海洋pCO2的控制机理有着重要意义.年际尺度的时间序列观测表明:人类活动已经造成了海表层pCO2的增加,厄尔尼诺事件和拉尼娜事件对海表层pCO2和海—气CO2通量有明显影响.另外,时间序列研究能够提高海—气CO2通量估算的准确性.     

The Influence of Allogenic Water and Sulfuric Acid to Karst Carbon Sink in Karst Subterranean River in Southern Hu’nan

Evaluating the impact of allogenic water and sulfuric acid on karst carbon sink not only helps to improve the accurate calculation of soil CO₂ uptake by rock weathering, but also obtains a complete understanding of the global carbon cycle. Groundwater samples were collected from four karst subterranean rivers watershed within different lithology strata in Wushui Basin, upstream of Beijiang Basin, Hunan Province, for revealing the important impact of silicate weathering on hydrochemistry of groundwater. To estimate the contribution of soil CO₂ uptake by silicate weathering to CO₂ uptake by rock weathering, the Galy model was employed in this article. The important impact of sulfuric acid on CO₂ uptake by carbonate weathering resulting from the substitution of carbonic acid by protons from sulfuric acid was investigated. Our results showed that the concentration of Na⁺, K⁺ and SiO₂ in L01,L02 subterranean river with silicate strata in watershed were higher than that in L03,L04 subterranean river without silicate strata in watershed, which implied that the contribution of silicate weathering to Na⁺,K⁺ and SiO₂ was very important in watershed within silicate strata . The changeable equivalent ratio between (Ca²⁺+Mg²⁺) and HCO₃^- was 1.05 to 1.15, and the value of [Ca²⁺+Mg²⁺]/[HCO₃^-+SO₄^2-] was 0.99 to 1.08. The concentrations of Ca²⁺ and Mg²⁺ exceeded the equivalent concentrations of HC₃^-, and the excess of Ca²⁺ and Mg²⁺cations were compensated by SO₄^2-, which suggested that sulfuric acid has an important influence on carbonate dissolution. The contribution of soil CO₂uptake by silicate weathering to CO₂ consumption in L01 and L02 subterranean river were 3.36% and 2.22%, respectively, whereas the contribution in L03, L04 subterranean river were less than 0.50%, indicating that the contribution of soil CO₂ uptake by silicate weathering was important in the subterranean river basin within silicate strata. Due to the contributions made by sulfuric acid, the CO₂ consumption in four subterranean rivers decreased by 4.84%, 4.52%, 6.20%, 9.36%, respectively.     

Advances in Seasonal Variations and Controls of the Air-sea CO2 Flux in the South China Sea

Marine carbon cycle of the South China Sea is an important part of global carbon cycle. Researches on the air-sea CO₂ flux in the South China Sea will help us understand the global carbon cycle and improve the global carbon system parameter database. This paper concisely summarized the changes of partial pressure of CO₂ (pCO₂), air-sea CO₂ fluxes (FCO₂), and related environmental factors in four regions in domains in the South China Sea. The low-salinity area of the upper reaches of the Pearl River estuary in the northern of South China Sea shelf area acted as a strong source of atmospheric CO₂, with high pCO₂（405.3~810.6 Pa）all year round. The lower area of the Pearl River estuary (salinity > 33.7) acted as a weak sink of CO₂ in winter, with relatively low pCO₂ （35.2~37.0 Pa). The northern slope/basin in the South China Sea acted as a source of CO₂ in warm seasons with a relatively high pCO₂ (45.0 Pa), and acted as a sink of CO₂ in cold seasons with a relatively low pCO₂ (34.7 Pa). The west of the Luzon Strait acted as a sink of CO₂ in spring, while it acted as a source of CO₂ in other seasons, with relative high pCO₂ (38.4~47.5 Pa) in winter. The central/southern basin in the South China Sea acted as sources of CO₂, with relative high pCO₂ (41.0 Pa) all the year. Generally, the estimation of annual sea-air CO₂ fluxes showed that most domains in the South China Sea served as weak sources of atmospheric CO₂. In the future, more researches should be focused on the time-series of sea surface pCO₂ and the remote sensing of the sea-air CO₂ fluxes.     

基于泥沙中碳含量的变化表征黄河调水调沙入海泥沙的扩散范围

主要通过黄河口悬浮物中有机碳和无机碳的含量,表征黄河调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海的扩散范围。结果表明:黄河口入海前泥沙中的颗粒无机碳(PIC),颗粒有机碳(POC)具有稳定性,分别为(1.75×0.28)%和(0.51×0.08)%;在悬浮物含量约为30 mg/L时,黄河口临近海区悬浮物中的PIC、POC含量分别出现突跃性降低和升高趋势,叶绿素分析表明,POC含量的升高是由于浮游植物对颗粒有机碳贡献的结果,同时正构烷烃轻重比值ΣC₂₀-/ΣC₂₀+和碳优势指数(CPI)值也分别增加和降低;X衍射发现悬浮物浓度低于30 mg/L时,黄河泥沙在悬浮物中所占比例迅速下降,从而造成悬浮物中PIC突跃性下降;因此,黄河口近海悬浮物含量30 mg/L可以被认为是陆源和海源颗粒物对黄河口近海区悬浮物贡献的有效分界线。调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海表层主要扩散到河口以南海域,而底层扩散范围主要集中在河口以北和河口以南海域,这些泥沙最终可能停留在莱州湾中部。     

天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究

大气 CO₂浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO₂收支平衡和精确评估是制定区域CO₂减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象,通过对地下水调查及水样的采集与分析,运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征,并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明:浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原,呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律,地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水,沿此方向水化学类型由HCO₃-Ca·Na·Mg→Cl·SO₄-Na→Cl·HCO₃-Na→Cl-Na型转变;淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3 034和6 564 km²。地下水水化学组分中Ca²⁺、Mg²⁺和 {\mathrm{HCO}}_3^{-}主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2 241 640万m³,总DIC储量为8.13×10⁶ t,总碳汇量为4.11×10⁶ t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157 799万、6 245 936万和1 459 247万 m³,DIC浓度分别为19200、19200和19342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10⁶、1.65×10⁶和0.58×10⁶ t,碳汇量分别为0.22×10⁶、0.90×10⁶和2.98×10⁶ t。沿地下水流向,DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。