陆地水体碳循环在全球和区域碳收支评估以及实现区域(流域)碳中和目标中扮演了非常重要的角色。内陆水体(湖泊、水库、小溪、河流等)在碳运移、储存和内部转化中起着关键作用。岩溶水库是指分布在岩溶地区或主要接受岩溶水补给的水库,是我国西南地区主要的水库类型。岩溶水库作为一种“碳循环反应器”,来源于流域岩溶作用形成无机碳在其中汇集、滞留、转化、沉积、逸出。然而,目前对于岩溶水库无机碳迁移、转化机制认识还不够,尤其对岩溶地下水补给型水库水-气界面碳排放动态变化和溶解无机碳(DIC)运输、储存和内部转化机制研究还不够深入,从而限制了内陆水体碳汇效应的准确评估。
针对上述科学问题,太阳成集团tyc122cc蒲俊兵研究员团队与中国地质科学院岩溶地质研究所、南京师范大学开展合作,在我国西南亚热带地区典型岩溶地下水补给型水库(大龙洞水库)中,开展溶解无机碳(DIC)、CO2分压(pCO2)、稳定碳同位素比值(δ13CDIC)和CO2交换通量(FCO2)的长期监测。研究发现,水库混合期的CO2排放量远高于热分层期,尤其是从分层到混合的过渡时期,这是水库底水层积累的溶解二氧化碳(CO2aq)上升和释放所致,但质量平衡研究表面水-气界面CO2排放通量仅占水库DIC总量的一小部分。受水体深度差异和强热分层的影响,DIC与δ13CDIC之间的关系表现为两种不同的模式:(1)从表水层到底水层,DIC浓度升高,δ13CDIC值降低和(2)δ13CDIC值随DIC浓度的增加而降低,但在热分层期间,δ13CDIC在底部逐渐富集而升高。此外,本研究还发现岩溶地下水补给型水库中三种不同的DIC积累和消耗过程:(1)由于分层效应的影响,在分层期DIC在深水层滞留和积累,(2)分层效应限制了水体上下交换过程,导致分层期表水层DIC被大量消耗,(3)沿水库上游到下游DIC平均浓度和pCO2显著增加,而平均δ13CDIC值缺逐渐偏负。这些结果表明,岩溶地下水补给型水库的无机碳迁移、转化过程受到生物地球化学过程和水库热结构季节变化的综合控制。因此,在采样和监测时应充分考虑这些因素,合理确定采样和监测时间及频率,以便准确评估水体的碳收支和碳汇效应。
相关研究成果以题为“Transport and transformation of dissolved inorganiccarbon in a subtropical groundwater‑fedreservoir, south China”发表于国际水文科学顶级期刊《Water Research》上(中科院一区,最新影响因子11.236),公司蒲俊兵研究员为共同第一作者和通讯作者。