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碳酸盐风化碳汇与森林碳汇的对比--碳汇研究思路和方法变革的必要性

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中国岩溶 2012年第4期31卷 345-348页

作者：刘再华 Wolfgang Dreybrodt 中国科学院地球化学研究所、环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002 德国不来梅大学实验物理研究所不来梅28359

目前,全球碳循环研究主要集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇,而对岩石风化碳汇仅考虑地质长时间尺度的硅酸盐风化作用,而认为碳酸盐风化在长时间尺度上对碳汇无贡献。然而,碳酸盐相对于硅酸盐有快得多的溶解速度,且对全球变化(特别... 详细信息

目前,全球碳循环研究主要集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇,而对岩石风化碳汇仅考虑地质长时间尺度的硅酸盐风化作用,而认为碳酸盐风化在长时间尺度上对碳汇无贡献。然而,碳酸盐相对于硅酸盐有快得多的溶解速度,且对全球变化(特别是气候和CO2变化)的响应迅速,同时由于生物作用和人为活动的影响,使得碳酸盐风化碳汇的能力需要重新评价。最新的研究发现,由碳酸盐溶解、全球水循环及水生生物光合利用溶解无机碳共同作用,即水-岩-气-生相互作用形成的大气碳汇,远远大于之前只估计了河流输运的无机碳汇,其量级与森林碳汇量相当,因此有必要对传统的碳汇研究思路和方法进行某些变革,这有可能为解决所谓的全球"碳失汇"问题找到一条出路。

关键词：碳酸盐风化森林水-岩-土-气-生相互作用碳汇评价

不同施肥对北方岩溶区土壤碳酸盐矿物风化的影响

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南水北调与水利科技 2016年第A1期14卷 33-36页

作者：宋超刘长礼中国地质科学院水文地质环境地质研究所石家庄050061

农业施肥影响土壤的理化性质, 进而影响着土壤碳酸盐化学风化动力学, 也影响着碳循环系统.通过碳酸盐岩试片法初步研究了天然降雨条件下农业施肥对北方褐土土下50 cm 处碳酸盐矿物化学风化的影响.结果表明,北方褐土土下50 cm 碳酸盐岩... 详细信息

农业施肥影响土壤的理化性质, 进而影响着土壤碳酸盐化学风化动力学, 也影响着碳循环系统.通过碳酸盐岩试片法初步研究了天然降雨条件下农业施肥对北方褐土土下50 cm 处碳酸盐矿物化学风化的影响.结果表明,北方褐土土下50 cm 碳酸盐岩试片的溶蚀与沉淀现象并存, 与南方喀斯特地区相比, 其年溶蚀量与沉淀量均很小,这主要由于北方较小的降雨量以及褐土中富含碳酸盐矿物所致.施肥对北方褐土土下50 cm 的碳酸盐风化作用无明显的影响, 说明褐土中硝酸驱动的碳酸盐风化的化学反应场主要集中在褐土表层50 cm 以内, 地表50 cm 以内碳酸盐的化学风化过程及其对农业施肥的响应需要后续更加深入的研究.

关键词：施肥碳酸盐岩试片碳酸盐风化野外试验褐土中国北方

我国岩溶碳汇和在非岩溶区播撒碳酸盐粉的碳中和潜力

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科学通报 2022年第34期67卷 4116-4129页

作者：曾思博刘再华西南大学地理科学学院重庆400715 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081

碳酸盐风化对大气CO_(2)的捕获是陆地碳汇的重要组成部分.我国岩溶地貌广泛分布,岩溶碳汇对我国实现“双碳”目标有较大意义,因而受到广泛关注.同时,由于碳酸盐的快速溶解动力学特性,在非岩溶区富含碳酸盐的土壤可产生类似于岩溶区的碳... 详细信息

碳酸盐风化对大气CO_(2)的捕获是陆地碳汇的重要组成部分.我国岩溶地貌广泛分布,岩溶碳汇对我国实现“双碳”目标有较大意义,因而受到广泛关注.同时,由于碳酸盐的快速溶解动力学特性,在非岩溶区富含碳酸盐的土壤可产生类似于岩溶区的碳汇通量,因此碳酸盐粉末在非岩溶区的播撒具有巨大的碳中和潜力.本文利用高分辨率遥感和气象数据以及碳酸盐溶蚀平衡模型,对全国碳酸盐岩出露区岩溶碳汇通量进行了定量研究.结果表明,这个碳汇通量约为每年每平方公里6.93吨碳,岩溶区产生的总碳汇为每年1760万吨碳;而在非岩溶区播撒碳酸盐粉末可以增加每年3859万吨的碳汇.基于8个CMIP6模式的未来预测,从2015年到2060碳中和年,我国岩溶碳汇通量受到全球变化的影响将增加约每年每平方公里1吨碳,总碳汇增加约每年254万吨碳(+14.4%),而非岩溶区撒播碳酸盐粉的潜在碳中和潜力增加约每年697万吨碳(+18.1%).本研究表明岩溶碳汇对未来全球气候变化的负反馈以及非岩溶区撒播碳酸盐粉的巨大碳增汇潜力将有助于我国未来碳中和目标的实现.

关键词：岩溶碳汇碳酸盐风化气候变化土地利用撒碳酸盐粉碳中和潜力

喀斯特地表水生生态系统生物碳泵的碳汇和水环境改善效应

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科学通报 2017年第30期62卷 3440-3450页

作者：陈崇瑛刘再华中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

碳汇研究是全球碳循环研究的重要内容.近年来,陆地水生生态系统的碳汇日益受到重视,被认为是"遗失碳汇"的重要组成部分.最新研究发现,碳酸盐风化碳汇占岩石风化碳汇的94%,因此,喀斯特地表水生生态系统的碳汇显得尤为重要.生物碳泵效应... 详细信息

碳汇研究是全球碳循环研究的重要内容.近年来,陆地水生生态系统的碳汇日益受到重视,被认为是"遗失碳汇"的重要组成部分.最新研究发现,碳酸盐风化碳汇占岩石风化碳汇的94%,因此,喀斯特地表水生生态系统的碳汇显得尤为重要.生物碳泵效应作为一种稳碳和固碳过程,是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的重要机制,是碳循环的重要环节.生物碳泵效应的核心控制元素是碳元素,该效应在富含溶解无机碳(DIC)的喀斯特地表水生生态系统中发挥着重要作用.目前生物碳泵效应的研究主要集中在两个方面:(1)内外源有机碳的区分是准确评价和计算生物碳泵效应碳汇的关键;(2)发现生物碳泵效应影响水环境指标和水质状况.未来,一方面应精确地对陆地水生生态系统碳汇量进行估算,研究不同气候和土地利用对碳汇量的影响;另一方面,揭示生物碳泵效应与水环境的相互作用机制.重点包括以下4个方面:(1)验证地表水生生态系统"元素比值控制假说";(2)生物碳泵效应对水体元素化学计量比的调控潜力;(3)形成不同碳汇机制(生物碳泵效应和富营养化机制)的根本原因;(4)生物碳泵效应通过物理-化学-生物耦合作用改善水环境的可能机制.最后,探究微生物碳泵效应应用于陆地水生生态系统的可能性.

关键词：碳汇水环境改善生物碳泵效应碳酸盐风化富营养化缓解

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玄武岩风化是重要的碳汇机制吗?

科学通报 2017年第10期62卷 1041-1049页

作者：曾庆睿刘再华中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

在全球碳循环的研究中,硅酸盐化学风化被认为是大气CO_2的一个重要汇.自1996年Gislason开展对冰岛玄武岩(硅酸盐岩的一种)风化碳汇的研究以来,玄武岩风化引起的"大气"CO_2高消耗更成为研究热点.在对相关文献进行全面系统梳理的基础上,... 详细信息

在全球碳循环的研究中,硅酸盐化学风化被认为是大气CO_2的一个重要汇.自1996年Gislason开展对冰岛玄武岩(硅酸盐岩的一种)风化碳汇的研究以来,玄武岩风化引起的"大气"CO_2高消耗更成为研究热点.在对相关文献进行全面系统梳理的基础上,发现玄武岩流域的所谓"大气"CO_2高消耗(碳汇)可能与下述原因有关:(1)碳通量较高的玄武岩研究区多位于热带或洋岛-岛弧地区,该区雨量充沛,河流径流量大,进而造成碳通量较大;(2)硅酸盐岩流域高的溶解无机碳(DIC)浓度并非来自硅酸盐矿物的风化,而是来自广泛分布在硅酸岩中的痕量碳酸盐矿物的快速风化,而这应该归为碳酸盐风化对岩石风化碳通量的贡献;(3)外源酸溶解痕量碳酸盐矿物,贡献HCO_3^-,但并未构成大气碳汇;(4)玄武岩流域中参与岩石风化的CO_2并非全部来自大气和土壤,其中一部分可能来自深源CO_2,而深源CO_2参与形成的DIC不仅不能归为大气碳汇,反而是碳源.由此可见玄武岩风化是否是一个重要的碳汇机制值得进一步研究厘定.

关键词：碳汇玄武岩风化径流碳酸盐风化深部CO2

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中国河流流域化学风化和全球碳循环

第四纪研究 2011年第3期31卷 397-407页

作者：吴卫华郑洪波杨杰东罗超周斌南京大学地球科学与工程学院表生地球化学研究所南京210093 南京大学地理与海洋科学学院南京210093 南京大学现代分析中心南京210093

通过研究中国境内九大水系中大河流域的河水、大气降水、沉积物和岩体中的化学成分并结合水文信息,对流域中的化学风化作用及其消耗大气CO_2的能力与机制进行了粗略的调查,探讨了不同气候、岩性、地形、植被等条件下化学风化的变化趋势... 详细信息

通过研究中国境内九大水系中大河流域的河水、大气降水、沉积物和岩体中的化学成分并结合水文信息,对流域中的化学风化作用及其消耗大气CO_2的能力与机制进行了粗略的调查,探讨了不同气候、岩性、地形、植被等条件下化学风化的变化趋势,分析了控制风化反应的因素,为在我国境内进行CO_2捕获与封存的场地、矿物类型选择提供了参考和依据。研究结果表明,我国境内河流流域硅酸盐和碳酸盐风化所消耗的大气CO_2分别为421×10~9～627×10~9mol/a和1323×10~9～2025×10~9mol/a,占全球河流消耗总量的4.8%～7.1%和11.1%～16.1%,显示我国作为岩溶大量分布的国家,碳酸盐风化作为一个短时间尺度上的碳汇对全球碳循环的影响更为突出。长江、黄河和珠江3条河流流域硅酸盐风化所消耗的大气CO_2量占全国河流的约2/3,而碳酸盐风化消耗的大气CO_2量占全国河流的近90%。通过对比一些典型硅酸盐岩地区河流的化学风化特征发现,热带气候条件下流经玄武岩地层的海南南渡江有着最高的硅酸盐风化速率(7.2×10~5mol/km^2·a),与赤道附近的新几内亚岛上河流相近。而在岩性相似的情况下,大气CO_2消耗速率与气温和降雨量呈正相关,与海拔成反相关关系。

关键词：河流流域硅酸盐风化碳酸盐风化碳循环

基于CCM机制的水生碳泵效应协同富营养化缓解研究进展

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贵州师范大学学报（自然科学版） 2022年第2期40卷 19-26页

作者：陈波陈文瑾陆苹茹赵敏贵州财经大学贵阳贵州550025 中国科学院地球化学研究所贵阳贵州550081

一直以来,由于陆地地表水体在全球所占比远小于海洋,在全球尺度碳循环的研究中,并未把陆地水生生态系统的作用作为一个重要部分进行考虑。然而,随着研究的不断增多,对陆地水生生态系统了解逐步深入。人们开始认识到,陆地水生生态系统中... 详细信息

一直以来,由于陆地地表水体在全球所占比远小于海洋,在全球尺度碳循环的研究中,并未把陆地水生生态系统的作用作为一个重要部分进行考虑。然而,随着研究的不断增多,对陆地水生生态系统了解逐步深入。人们开始认识到,陆地水生生态系统中的水生光合生物除了能直接利用大气中的CO_(2)和CO_(2aq)作为无机碳源外,还能利用水中的HCO_(3)^(-),即存在显著的水生碳泵效应。水生碳泵效应作为一种稳碳和固碳过程,是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的重要机制,是碳循环的重要环节。陆地水生光合生物主要通过CCM机制在有限CO2水体中提升光合固碳能力,DIC施肥效应进一步放大这一固碳机制,增加碳酸盐风化碳汇量。陆地水生生态系统中耦合营养元素与生物碳泵效应能够有效对富营养化水体环境进行改善和修复,在增加生态碳汇实现碳中和过程中同步缓解富营养化。未来基于CCM机制的水生碳泵效应协同富营养化缓解在综合考虑气候和土地利用变化对生物群落结构和生态系统类型演变的影响等方面的研究将为喀斯特地表水体碳增汇以及有效应对气候变暖和富营养化治理与修复提供全新的科学支撑。

关键词：陆地水生生态系统碳酸盐风化固碳机制碳汇富营养化缓解

慕士塔格冰川流域河水Mg同位素对冰川风化的指示

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慕士塔格冰川流域河水Mg同位素对冰川风化的指示