硫酸参与的长江流域岩石化学风化与大气CO2消耗

摘要

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SO42-和Ca2+含量增高,其对应的岩石风化过程和大气CO2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CO2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CO2消耗速率平均为514.12×103 mol/km2·a,但是硫酸参与时,CO2消耗速率为467.18×103 mol/km2·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.