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地质学报 2016年第8期90卷 1933-1944页

作者：张连凯覃小群刘朋雨黄奇波中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004 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550081 中国科学院大学北京100049

流域的岩石化学风化过程是全球碳循环中的重要环节。以往的流域水化学碳汇通量估算大多是基于碳酸对岩石的风化作用。而实际上,硫酸和碳酸一样,也参与了碳元素的地球化学循环,从而对全球碳循环过程产生影响。长江流域水体近几年出现酸... 详细信息

流域的岩石化学风化过程是全球碳循环中的重要环节。以往的流域水化学碳汇通量估算大多是基于碳酸对岩石的风化作用。而实际上,硫酸和碳酸一样,也参与了碳元素的地球化学循环,从而对全球碳循环过程产生影响。长江流域水体近几年出现酸化现象,大部分河段SO_4^(2-)和Ca^(2+)含量增高,其对应的岩石风化过程和大气co_2消耗速率也发生变化。文章对长江干流及主要支流2013年不同季节的离子组成进行监测,利用水化学平衡法和Galy估算模型,对长江流域岩石化学风化速率和co_2消耗通量进行了估算,对硫酸参与下的长江流域岩石风化和碳循环过程进行了分析。结果表明,长江流域水体离子主要来源于硅酸盐岩风化和碳酸盐岩风化。其中碳酸盐岩风化对河水离子贡献率为92%。在硅酸盐岩广泛分布的赣江流域,碳酸盐岩风化离子贡献也达85%。分析表明,硫酸参与了长江流域的岩石风化过程,对水体中离子产生一定影响。硫酸的参与加快了碳酸盐岩的化学风化速率,平均提高约28%。在不考虑硫酸溶蚀作用下,流域大气co_2消耗速率平均为514.12×10~3 mol/km^2·a,但是硫酸参与时,co_2消耗速率为467.18×10~3 mol/km^2·a,扣除碳汇量约14%。在各支流中,乌江流域受硫酸影响最大,而对雅砻江的影响最小,这与乌江流域的含煤地层、矿床硫化物及大气酸沉降有关。

关键词：岩石风化流域碳循环硫酸大气co2消耗

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乌江流域水化学特征、风化过程中co2的消耗及水质变化趋势的初探

乌江流域水化学特征、风化过程中CO2的消耗及水质变化趋势的初探

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作者：王新平首都师范大学

学位级别：硕士

河流在元素地球化学循环中起着重要作用，其水化学地理研究是化学地理研究的重要领域之一。本文依据《中华人民共和国水文年鉴——乌江流域水文资料》上的河流水质监测数据，分析了乌江流域河水主要离子化学特征;对河水主要化学特征与... 详细信息

河流在元素地球化学循环中起着重要作用，其水化学地理研究是化学地理研究的重要领域之一。本文依据《中华人民共和国水文年鉴——乌江流域水文资料》上的河流水质监测数据，分析了乌江流域河水主要离子化学特征;对河水主要化学特征与区域自然条件的关系作了统计分析;利用乌江流域河水主要化学组成去追溯其主要化学风化过程，并大致估算了化学风化速率、co消耗量;探讨了乌江流域近30年来的水质变化趋势及成因。所得出的结论如下： (1)水化学特征：乌江流域阳离子以Ca为主，河水阴离子以Hco为主，SO也占相当大的比例，水化学类型为重碳酸盐钙型水;干流河水离子总量从上游向下游的变化趋势为先逐渐升高再逐渐降低;支流的贵阳站点离子总量最高;流域中位值为273．1mg/l，与长江、世界河流相比较而言，大于长江的离子总量中位值，是世界河流TDS中位值的2倍。 (2)主离子来源：通过对乌江流域主要站点进行Gibbs图和阴阳离子三角图的分析，认为河水主离子主要来自碳酸盐岩的化学风化，其中碳酸岩对河水中Hco的溶解贡献率为90％。 (3)主要风化过程：以方解石和白云岩的溶解为主，其次是硅酸盐和蒸发盐类。 (4)对大气co的消耗：依据大气中co对河水中的Hco的贡献比例的大小，根据公式估算出乌江流域平均co消耗量为657．57×10 mol，是黄河co消耗量的6倍多，长江co消耗量的2／3左右;乌江中上游地区co消耗量为482．83×10 mol，占整个乌江流域的63．19--85．32％;乌江支流——红枫湖流域的co消耗量为5．14×10mol，并将其与2005年8月采集到的羊昌河样品加以比较，得出2005年co消耗量为10．03×10mol，相比八十年代的co消耗量(5．15×10mol)增加了大约一倍。 (5)化学风化率：通过对乌江流域水化学的因子分析，并结合水文年鉴的统计资料，得出乌江流域的平均风化速率为86．43 t／km．a，与长江的化学风化速率大致相同，高于黄河和世界的平均化学风化速率;乌江中上游地区的年均风化速率为73．24 t／km．a，稍低于整个乌江流域的年均风化速率。 (6)水质变化表现：通过“季节肯达尔(Seasonal Kendall)趋势检验”方法对各站点水质监测数据进行检验，认为60-90年代，乌江流域存在水质酸化的趋势。主要表现为：河水离子总量、Ca和SO含量、Hco含量、总硬度和总碱度的比值等不同程度的上升。 (7)水质变化原因：通过对乌江干流武隆站、支流石阡站、贵阳站等其他水文站点的水质变化统计，认为水质酸化趋势与该区的酸沉降和农田流失氮肥的氧化成酸过程有关;并通过对贵阳站的NH含量的分析，认为其水质酸化跟贵州为燃煤大省有很大关系，另外认为污染，如废水废物的排放对其也有很大的影响。

关键词：乌江流域河水主要离子化学化学风化大气co2消耗水质变化

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亚热带小流域水文地球化学特征及风化过程中co2的消耗

亚热带小流域水文地球化学特征及风化过程中CO2的消耗

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作者：孙媛媛首都师范大学

学位级别：硕士

河流的水化学和地球化学特征可以反映地表风化、剥蚀作用的强弱。河流水体的化学元素组成在很大程度上表征着水体环境质量状况、区域环境化学特征、水体元素分布及迁移转化的规律。目前对一些较小的流域盆地河流的水文地球化学系统研究... 详细信息

河流的水化学和地球化学特征可以反映地表风化、剥蚀作用的强弱。河流水体的化学元素组成在很大程度上表征着水体环境质量状况、区域环境化学特征、水体元素分布及迁移转化的规律。目前对一些较小的流域盆地河流的水文地球化学系统研究比较少，故本文选取赣江上游(赣南)和贵州平坝附近两处亚热带小流域为研究对象，结合水文年鉴上收集到的赣南主要站点的相关资料，对小流域的水文地球化学特征、风化过程及风化速率等方面进行深入系统的研究，获得如下一些初步认识：(1)赣南流域河水化学组成以Na+、ca、Cl和Hco为主，其次是Mg和SO，Si的含量明显较高，代表了典型硅酸盐地区河流的相应化学组成，与世界和长江水系平均水平相比，赣南流域河水含有较低的溶质浓度;贵州平坝整个水系受流域内大面积出露的碳酸盐岩的影响，水中主要离子以Ca、Mg、Hco和SO为主，TDS远高于赣南流域和世界流域的平均值。(2)通过分析对比河流水化学和流经区域的大气降水化学，结合流经地区的流域控制面积和蒸发一蒸腾F因子，应用质量平衡和海盐校正方法定量估算出大气降水对赣南流域河水中Na、K、Ca、Mg、Cl和SO的贡献率分别为14.04％、1.31％、0.68％、10.20％、28.93％和2.11％，因此大气降水对河水溶解质的总贡献率为9.25％，高于世界平均值，可见，赣南流域受大气降水影响显著。(3)根据主成分分析和因子分析的结果，定量地估算了大气co和碳酸盐、硅酸盐和蒸发盐类对赣南流域河水中各种离子的贡献比例。赣南流域受硅酸盐风化作用强烈，但主要影响因素仍是碳酸盐和蒸发盐，因为受盐矿的影响，二者对赣南流域溶解质的贡献率分别为42.8％和29.2％，大气co对河水溶解质的贡献率为21.4％，低于世界平均水平。(4)赣南流域主要风化反应以岩盐和方解石的溶解为主，贵州平坝小流域以典型的碳酸盐岩风化为主，化学风化过程明显受到气候的影响。(5)依据大气中co对河水中的Hco的贡献比例的大小，估算出赣南流域每年岩石风化的大气co消耗率为4.32x10mol／km，其中，碳酸盐类风化过程中的大气co消耗约占91.1％，硅酸盐类风化过程中的大气C02消耗约占8.9％，由此，赣南流域岩石化学风化过程每年消耗的大气co总量为1.50x10mol，约占长江流域岩石风化消耗大气co总量的1.8％。(6)通过对小流域水化学的因子分析，结合水文年鉴的统计资料，大致估算翰林桥站和坝上站的年均化学

关键词：小流域水化学化学风化大气co2消耗

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