广西桂林漓江典型河段水化学昼夜动态变化及其对岩溶碳循环的影响

摘要

岩溶区河流水化学昼夜动态变化的研究,对年际尺度河流监测计划制定、碳循环研究及其通量估算具有重要作用与意义.本文选择桂江上游漓江典型岩溶河流,开展不同河段水化学高分辨率监测和高频水样取样工作,分析了水化学的昼夜动态变化、沿流程变化及其影响因素,探讨了水化学昼夜循环的生物代谢过程与光合作用机理.结果表明,硅酸盐岩分布河段与碳酸盐岩分布河段水化学存在显著差异,且具有不同的昼夜变化规律.总体上,受补给流域地质背景控制,从北部硅酸盐岩山区到南部峰林平原区,即从上游到下游,水温、pH、SpC、Ca2+和HCO3-离子含量逐渐升高,升高幅度分别为3.63℃、1.99、125.23 μS/cm、22.42 mg/L、73.32 mg/L.DO、pH、SpC、Ca2+、HCO3-及δ13CDIC等指标昼夜变化主要受水生植物光合作用控制,最大昼夜变幅分别为19.4 mg/L、2.02、56.4 μS/cm、12 mg/L、48.8 mg/L、-2.05‰.K+、Na+和NO;离子含量昼夜变化主要受生物代谢过程(同化作用)控制.桂林河段水生植物光合作用消耗水体DIC及伴随的Ca沉降能显著影响水体饱和度和CO2分压,白天CO2分压下降,水体处于过饱和状态,对水气界面脱气过程发生具有抑制作用.阳朔河段水体均处于过饱和状态,CO2分压处于与大气平衡的临界线附近,意味着随着流程的增加,水体产生脱气的可能性在减小,说明秋冬季由岩溶作用溶蚀产生的碳汇是相对稳定的.