长江重庆主城段河道碳同位素时空分布研究

作     者：蒋成勇 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦宇

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：长江 重庆主城段 稳定同位素 碳赋存形态 碳源温室气体 

摘      要：水库生态系统中的碳循环对于陆地碳库向海洋即大气碳库的运输过程至关重要,理解水库生态系统中的碳循环动态特征对于全面掌握全球碳循环具有重要意义。本研究选择长江重庆主城段流域为研究对象,选取夏季6月和秋季9月两个时间段,对水体各形态碳素含量(颗粒有机碳POC、溶解性有机碳DOC、溶解性无机碳DIC)、相对丰度和主要影响因素进行研究,通过碳稳定同位素技术进行溯源研究,并利用质量平衡模型对碳素各个来源进行贡献度占比分析;分析碳源气体(CH、CO)产汇的季节变化特征和来源、CH关键产生途径,得到以下的主要结论:(1)水体碳素以溶解性无机碳(DIC)为主。夏季DIC含量变化范围为94.28mg/L～126.73mg/L,平均值为113.11mg/L;DOC含量变化范围为1.31mg/L～2.57 mg/L,平均值为1.74 mg/L;POC含量的变化范围为0.3 mg/L～1.03 mg/L,平均值为0.57 mg/L。秋季DIC含量的变化范围为52.86mg/L～67.87mg/L,平均值为58.99 mg/L;DOC含量的变化范围为1.98 mg/L～4.7 mg/L,平均值为2.68 mg/L;POC含量的变化范围为0.45 mg/L～1 mg/L,平均值为0.59 mg/L。(2)夏季大约有55%的观测点位水体POC主要来源于土壤有机质,18%来源于浮游生物,27%来源于水生植物;秋季大约有18%的观测点位水体POC来源主要为水生植物、18%来源为浮游生物、74%来源为土壤有机质。夏季土壤CO对水体DIC来源贡献占比为42.98%,碳酸盐岩水体DIC来源贡献占比为57.02%;秋季土壤CO对水体DIC来源贡献占比为51.29%,碳酸盐岩水体DIC来源贡献占比为48.71%。DOC来源以异源的土壤有机质降解和生活污水为主。(3)夏季CH浓度的变化范围为0.04μmol/L～0.16μmol/L,平均值为0.08μmol/L;秋季CH浓度的变化范围为0.11μmol/L～0.23μmol/L,平均值为0.13μmol/L。夏季水体δC-CH波动范围为-59.27‰～-43.4‰,平均值为-58.61‰;秋季水体δC-CH波动范围为-49‰～-38.4‰,平均值为-45.82‰。(4)夏季和秋季CH产生途径均已乙酸发酵过程为主导,夏季乙酸发酵途径占比波动范围为58.66%～98.94%,平均值为71.89%;秋季波动范围为86.71%～97.32%,平均值为92.21%,CO还原途径占比远小于夏季。(5)夏季CO浓度的波动范围为50.7～65.84μmol/L,平均值为57.05μmol/L;秋季CO浓度的波动范围为33.77～46.15μmol/L,平均值为41.11μmol/L;表层均高于底层。夏季δC-CO波动范围为-15.0‰～-9.9‰,平均值为-11.8‰;秋季δC-CO波动范围为-17.4‰～-14.4‰,平均值为-16.1‰。表层水体CO主要来源于底层产生的CO的向上扩散。