喀斯特关键带水—土—气CO2分压垂直转化特征及影响因素

• 作者: 周忠发 张结 李坡 汤云涛 汪炎林 田衷珲 薛冰清
• 来源期刊: 地理学报
• 关键词: 喀斯特关键带 垂直转化 水—土—气PCO2 CO2来源 双河洞系
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 气候变化与地表过程
• 页码范围: 1008-1021
• 页数: 14页
• 语种: 中文
• DOI: 10.11821/dlxb202005009

摘要

喀斯特关键带是碳循环在岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的主要综合作用区域,各层相互作用形成不同的反应体系,其中,CO2扮演了十分重要的作用.通过对双河洞洞穴上覆土壤及洞穴水及空气CO2浓度的监测,采用数理统计分析方法,根据碳酸平衡系统理论对CO2的垂直向转化特征进行系统分析.结果 表明:CO2的垂直向转化过程受洞穴内外部气温变化、滴水pH及脱气沉积过程的影响,其供给来源、离子饱和状况在雨季和旱季存在明显差异;雨季时,大气降水在土壤中下渗速度较快,构成一个相对稳定的封闭环境,土壤、表层喀斯特带对渗透水CO2补充作用较弱,渗透水中CO2分压(即PCO2)变化范围在0.035～0.126 vol％,洞内水—气CO2分压(△1g PCO2＞0),洞穴水具有溶蚀性,此时表层喀斯特带下部中的CO2应为洞穴水CO2的主要来源;旱季时,由于降水量较小,渗透水有充分时间接受土壤与表层喀斯特带CO2补充,构成开放系统,渗透水变化范围为0.038 vol％～0.095 vol％,更有利于发生先期沉积过程(PCP),此时洞内空气PCO2小于洞穴水(△1g PCO2＜0),促使滴水在洞内再次发生沉积、形成沉积物,此时土壤和表层喀斯特带均为洞穴水CO2的主要来源.