亚热带典型岩溶溪流水气界面CO2交换通量变化过程及其环境影响

摘要

具有较高水体CO2分压(pCO2)的岩溶地下水出露地表后常与大气形成较高的正向CO2浓度梯度,因此评价岩溶水体水气界面CO2交换通量对于岩溶碳循环过程研究具有重要意义.本文以广西柳州官村地下河补给的地表溪流为研究对象,详细讨论了岩溶溪流水-气界面CO2交换通量.使用静态箱法和手持式二氧化碳测量仪GM70对脱气通量进行检测,结果表明,溪流的CO2交换通量以脱气为主,地下河出口(G1点)脱气通量变化范围为139.48～890.84mg·(m2·h)-1,平均值为445.72mg·(m2·h)-1,溪流下游(G2点)脱气通量变化范围为16.54～844.18mg·(m2·h)-1,平均值为159.81mg·(m2·h)-1,脱气通量的时空变化特征表现为雨季要大于旱季,地下河出口地区要大于下游地区.溪流CO2脱气会对附近空气中CO2气体碳同位素(δ13C-CO2)产生影响,使溪流附近空气中CO2气体碳同位素(δ13C-CO2)值逐渐偏负,并表现出明显的时空变化,即δ13C-CO2雨季偏负于旱季,G1点δ13C-CO2偏负于G2点.并且由于脱气作用的进行,溪流的水化学性质沿流程变化,表现为HCO3-沿流程逐渐降低,pH值升高,电导率降低,pCO2沿流程递减,常见碳酸盐矿物的饱和指数SIc逐渐升高,δ13C-DIC值逐渐偏正.