...广&港科大丨刘易团队《Water Research》:共探珠江流域碳排放机制
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发布时间：2024-10-18 09:02
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时间：2024-10-19 16:33
河流碳循环对全球碳循环至关重要，影响着陆地、海洋与大气之间的碳迁移与转化。化学风化过程（如碳酸盐风化和硅酸盐风化）产生的陆源无机碳是河流中无机碳的重要来源。全球范围来看，碳酸盐风化和硅酸盐风化分别对大气二氧化碳具有短期和长期的固定作用。因此，研究不同风化类型对流域内二氧化碳逸散的影响，有助于深化对流域碳循环的认知。潜流交换过程是指河水与河床沉积物之间的气体交换，被认为是河流生态系统碳循环的关键组成部分。然而，潜流层溶解二氧化碳的时空分布规律及其对河流碳浓度和排放的影响机制尚不明确。
为解决这一关键科学问题，香港科技大学（广州）地球与海洋大气科学学域刘易团队和香港科技大学土木与环境工程系陆萌茜团队，通过“港科大一体、双校互补”框架，在珠江流域开展了实地调查研究。研究在旱季和雨季对整个流域进行了野外监测与样品采集，分析了河水与潜流层孔隙水的理化性质、放射性同位素氡的活度、二氧化碳和溶解无机碳的浓度及同位素分布。
研究结合珠江流域的水文数据，系统量化了珠江河网的潜流交换、径流排泄输出和二氧化碳向大气逸散等过程的碳通量，并与流域内化学风化封存的大气二氧化碳和森林系统固碳量进行了对比。结果显示，河网水体二氧化碳的逸散量约占森林固碳量的10%，化学风化碳固存量约为65±49%，明确了河流系统在区域和全球碳循环过程中的碳源角色。
此外，研究通过放射性同位素氡的质量平衡模型发现，潜流交换量随河流等级的增加而增加，强调了地下水补给在小型河流中的重要性。从整个流域来看，潜流层溶解无机碳的输入量可达珠江河网无机碳径流排放量的4-11%，而潜流层溶解二氧化碳的输入量则是珠江河网水体二氧化碳逸散量的4倍。本研究创新性地揭示了碳酸盐风化对潜流层溶解二氧化碳输入的缓冲作用，即河水的高pH值使得潜流层溶解二氧化碳在进入水中后转化为碳酸根离子和碳酸氢根离子，从而降低了该部分溶解二氧化碳进入大气的可能性。
