天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究

摘要

大气CO_(2)浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO_(2)收支平衡和精确评估是制定区域CO_(2)减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象,通过对地下水调查及水样的采集与分析,运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征,并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明:浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原,呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律,地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水,沿此方向水化学类型由HCO_(3)-Ca·Na·Mg→Cl·SO 4-Na→Cl·HCO_(3)-Na→Cl-Na型转变;淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3034和6564 km^(2)。地下水水化学组分中Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO^(-)_(3)主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2241640万m^(3),总DIC储量为8.13×10^(6) t,总碳汇量为4.11×10^(6) t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157799万、6245936万和1459247万m^(3),DIC浓度分别为19~200、19~200和19~342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10^(6)、1.65×10^(6)和0.58×10^(6) t,碳汇量分别为0.22×10^(6)、0.90×10^(6)和2.98×10^(6) t。沿地下水流向,DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。