桂江典型断面夏季水-气界面CO2交换的碳源与机制

作者：张陶,李建鸿,蒲俊兵,吴飞红,袁道先

摘要：河流系统水-气界面CO2交换是全球水体碳循环的重要组成部分,但其来源、 通量及控制机制一直存在较大争议.针对这一问题,本研究在南方亚热带河流(桂江)选择干流上游非岩溶区大面圩断面(DM)和下游岩溶区普益断面(PY)开展不同地质背景影响下水-气界面CO2交换的高分辨率监测研究,并结合相应的大气环境参数、水化学参数以及碳同位素(△^14C和δ^13C)数据,分析水-气界面CO2交换强度和方向的变化、 碳来源及其控制机制.结果显示,两个断面CO2交换强度表现出相似的白天下降夜间上升的昼夜变化模式,且都受到水生光合生物新陈代谢过程的控制.通过河水DIC和POC的△14C和δ^13C值分析表明,桂江干流岩溶区河段(DM-PY河段)河水中DIC来源受到碳酸盐岩风化端元的影响,但在上游DM断面也受到了大气CO2的影响,出现了显著的吸收大气CO2.随着河流进入岩溶区,碳酸盐岩风化作用影响显著增强,为水生植物的生长提供了丰富的碳源,也影响了河流POC的变化,并改变了CO2交换的方向.因此,桂江干流水气界面CO2交换的变化受到水体内部水生光合生物新陈代谢过程和外部碳来源的共同控制.总之,由于河流中显著的水生生物代谢过程,桂江干流不仅出现了直接吸收大气CO2的现象,同时也限制了CO2脱气,形成了可观的碳汇通量,达到249.95 t/d,约为0.089 Tg C/a.

发文机构：中国地质科学院岩溶地质研究所

关键词：桂江CO2交换碳同位素水生光合生物代谢过程Guijiang RiverCO2 exchangecarbon isotopessub-aquatic communitymetabolism process

分类号： P597.2[天文地球—地球化学]P641.134[天文地球—地质学]