岩溶水文系统是岩溶碳汇形成、运移、转化和碳储存的关键子系统。岩溶区广泛分布的地下水-地表水连续体对于流域碳的循环和转化发挥了重要作用。太阳成集团tyc122cc山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室蒲俊兵研究员团队在地学与环境学领域国际TOP期刊Journal of Hydrology（一区、IF=6.4）、Environmental Research（一区、IF=8.3）发表系列研究成果：“Effects of rainfall on the karst-related carbon cycle due to carbonate rock weathering induced by H₂SO₄and/or HNO₃”、“High-frequency dynamics of CO2 emission flux and its influencing factors in a subtropical karst groundwater-fed reservoir, south China”、“Aquatic photosynthetic carbon pump driven by periodic temperature variations affects dissolved inorganic carbon and hydrochemical characteristics in a groundwater-fed reservoir”。相关研究从岩溶水文系统视角出发，初步揭示了外源酸干扰下降水对岩溶碳循环的影响机制、水库热结构变化与BCP效应的耦合对水体溶解无机碳（DIC）和 δ¹³C_DIC时空变化的控制机制、岩溶区典型水库水-气界面CO₂排放的高频连续变化特征与影响机制，研究结果为校正岩溶碳循环模型具有重要意义。

第一作者：赵瑞一

通讯作者：蒲俊兵（junbingpu@163.com）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.130664

本研究于2021年6月27日至2021年7月3日对重庆典型表层岩溶泉——兰花沟泉展开了降水期间高分辨连续监测，采用水文地球化学参数、碳氘氧同位素相结合的手段，定量分析外源酸溶蚀碳酸盐岩是释放了CO₂还是产生了HCO₃^-，以估算外源酸驱动的CO₂释放量；对比分析了降水期间H₂CO₃驱动的CO₂消耗量以及外源酸驱动的CO₂释放量，从碳汇、碳源两个角度揭示了降水对岩溶碳循环的影响机制。

第一作者：李荣荣硕士研究生

通讯作者：蒲俊兵（junbingpu@163.com）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118552

本研究选择广西上林县典型岩溶水库——大龙洞水库（接受两条岩溶地下河的补给，占总补给量的95%）开展连续监测工作。研究团队于2021年1-12月在库区下游设置自动监测平台对水体和大气CO₂浓度进行连续监测（监测频率1小时），结合同步监测的水体水化学指标及气象指标，揭示了水库水体CO₂排放的高频动态变化特征，并分析了相关影响因素。

大龙洞水库水-气界面CO₂排放具有明显的季节和日变化趋势（范围为-34.60~359.21 mmol·(m²·h)^-1，年平均通量为84.48 mmol·(m²·h)^-1）。外界气温的周期变化影响了水体热结构的变化，导致水库出现明显的热分层期、混和期和两者之间的过渡时期，影响了水体的CO₂排放动态。监测数据揭示，在水库热分层期间出现部分吸收大气CO₂的时段，主要原因是水体热分层效应抑制了底部富含CO₂的水体上涌以及热分层期表层水体较强的生物碳泵效应导致CO₂被大量消耗所致。

研究发现，热分层期向混合期的过渡阶段存在CO₂排放异常增高的现象，主要原因是混合效应导致上下部水体翻转使得底部高浓度CO₂水体脉冲式上涌所致。监测数据表明，高风速（>3m/s）对CO₂排放具有明显的控制作用，能够提高CO₂排放水平，影响CO₂排放日变化，但由于全年发生时段较少，由高风速引起的CO₂排放贡献仅占全年CO₂排放的2.3%。结合库区面积，大龙洞水库在2021年约向大气排放2.82 Gg CO₂，水库吸收了约0.37 Gg CO₂，净排放总量约为2.43 Gg CO₂，在已公布的全球相关湖库及河流CO₂排放中居于中下游水平。

第一作者：贾艺坤硕士研究生

通讯作者：蒲俊兵（junbingpu@163.com）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119041

研究了2017年至2020年大龙洞水库上、中、下游各水层的水化学及碳同位素特征及水气界面CO₂通量变化，划分了水库热分层期和混合期，并将热分层期水体沿垂直剖面分为表水层、温跃层和底水层，阐明了不同时期水化学特征和CO₂通量的差异，揭示了各水层中影响DIC分布及转化的主导因素，证明了BCP效应的存在，为建立岩溶区地下水-地表水连续体碳汇模式提供了思路。

研究表明，研究区4月~ 10月的平均水温明显高于其他月份，呈现出显著的分层现象。在分层期形成显著的表水层、温跃层、底水层结构，其余月份水库为混和期和分层-混和过渡期。随着水库热结构的变化，水体pCO₂（CO₂分压）和FCO₂（CO₂通量）值也具有明显的季节变化特征。此外，在热分层期，表层水平均pCO₂相对于大气趋于不饱和，导致大气中的CO₂进入水库，促进水体中的CO₂吸收。相反，在混合期间，相对于大气而言，表层水的平均pCO₂趋于过饱和，从而导致水中CO₂快速脱气，使水气界面上的FCO₂增加。从FCO₂总体值的视角来看，大龙洞水库是碳源。

不同水层影响DIC和δ¹³C_DIC的主控因素不同。表水层和温跃层中影响权重最大的为水温（T）和溶解氧（DO），底水层中为方解石饱和指数（SIc）、T，其次是DO。DO指标能够反映BCP效应对DIC和δ¹³C_DIC垂直分布的影响。在热分层期，表水层和温跃层的DO与δ¹³C_DIC之间存在正的线性相关关系，说明BCP效应显著控制了两水层中碳的转化，而底水层受影响较小，主要是受方解石溶解和有机碳降解过程影响。综上，在热分层期，表水层和温跃层中控制DIC分布的主要因素是BCP效应和水温，而底水层中，方解石溶解、有机物分解是主要的控制因素。

（撰稿：蒲俊兵；校稿：杨扬；审稿：韦杰）