达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态分布及对比研究

摘要

沉积物是全球碳的重要源与汇，在碳循环中起重要作用。无机碳在沉积物中占有相当份额，在全球碳循环中扮演重要角色。蒙新高原湖区地处内陆干旱半干旱区，地表径流对湖泊的补给水量少而蒸发量大，湖泊不断向咸水湖或盐湖方向演化，半干旱的气候背景为碳酸盐沉淀创造了有利条件。内蒙古高原湖泊湿地资源丰富，类型多样，在地区经济发展和人民生活中占有重要地位，在我国湖泊湿地的整体研究中占有重要位置。
　　 以无机碳形态研究为基础，开展了达里诺尔湖沉积物无机碳的地球化学特征研究，综合分析了沉积物中无机碳的形态分布特征，探讨了沉积物中不同形态生源要素与无机碳的相互关系，定性地评估了各无机碳形态对湖泊生态系统碳循环的贡献，估算了达里诺尔湖沉积物不同形态无机碳可参与再循环的潜在量。在此基础上，结合本课题小组已取得的湖泊无机碳阶段性研究成果，选取内蒙古高原四大湖泊乌梁素海、岱海、达里诺尔湖和呼伦湖，通过对不同自然地理位置、湖泊自然条件、人为干扰程度及富营养化类型和水平的湖泊沉积物中无机碳的分析和对比研究，初步探讨了不同湖泊沉积物中无机碳含量的差异性机制及C、N、P、Si生源要素对沉积物中不同形态无机碳的控制影响作用。取得了如下的主要成果和进展。
　　 1.首次开展了高盐碱度环境下达里诺尔湖沉积物中无机碳的地球化学特征研究，探讨了该湖沉积物中无机碳的形态分布及影响因素，为厘定寒旱区湖泊沉积物中无机碳在碳循环中的作用机理提供了借鉴，对判识内蒙古高原湖泊的碳源/汇功能积累了重要的基础数据。
　　 2.首次计算了近30年来达里诺尔湖的碳酸钙饱和系数，判识了该湖自生碳酸盐的沉淀条件。结果显示，自生碳酸盐沉淀是寒旱区湖泊无机碳循环的重要机制，湖泊营养水平和藻类光合作用是影响碳酸盐沉淀的重要因素。
　　 3.结果表明，NH2OH·HCl相无机碳为达里诺尔湖沉积物中无机碳的主导形态；研究得出NaCl相>NH2OH·HCl相>NaOH相>NH3·H2O相>HCl相无机碳的碳循环贡献序列及NH2OH·HCl相>NaCl相>NaOH相>NH3·H2O相的可参与再循环的无机碳潜在量序列。
　　 4.首次阐释了内蒙古高原湖泊沉积物中无机碳地球化学特征的差异性机制。研究发现，湖泊的自然地理条件、湖泊特征、湖泊生态系统类型及生物量、有机质的矿化及受人为扰动程度等均是影响湖泊沉积物中无机碳地球化学特征的重要因素。