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《中国海洋大学》 2010年
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长江主流碳的时空输运特征及三峡工程对其影响

王敏  
【摘要】:河流作为沟通陆地及海洋两大碳库的重要纽带,其碳循环行为是解析全球碳循环的重要环节。河流碳的输运特征反映了流域内各种自然过程及人为活动对河流的影响,不但记录了流域侵蚀的历史和现状,还对近海沉积过程和水域生态环境产生重要影响,因此,正确认识河流碳输运对于研究全球碳循环具有重要意义。 长江是世界第三大河,其巨大的陆源碳输入量对东海近岸生态系统的影响不容忽视。位于长江上游的三峡工程是迄今为止世界上最大的水利枢纽工程,而河流筑坝蓄水将改变河水原有的物质场、能量场、化学场和生物场,可能显著影响河流中生源要素的生物地球化学行为。因此,正确认识长江碳的输运特征及三峡工程对其影响,对于准确评估长江碳的入海通量及维持东海生态系统健康具有十分重要的意义。本文基于2006年4月(三峡水库135m-156m蓄水期间)、2008年4-5月(三峡水库156m~175m蓄水期间)对长江主流的采样调查,结合Wu等(2007)1997年5月(三峡大坝截留前)及2003年4月(三峡水库135m蓄水前)的沿程调查结果及其它文献数据,总结了长江主流溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)及颗粒有机碳(POC)的沿程分布规律及原因,讨论了三峡工程不同蓄水阶段对长江主流三种形态碳的输运特征及入海通量的影响;基于2006年5月-2007年5月在下游大通站每月两次的定点观测结果,探讨了长江有机碳的季节输运规律并估算了2006年5月-2007年5月及2008年大通站三种形态碳的通量。具体研究成果如下: (1)长江主流DIC浓度自上而下逐渐降低,高值出现在上游源头及金沙江河段,随沿岸各支流的汇入主流DIC浓度一路降低,中下游洞庭湖、鄱阳湖的稀释作用使DIC沿程分布呈现明显的三个台阶;长江DIC浓度随流量的增大负对数下降,体现出径流的稀释作用;上游金沙江和各支流来水量大小以及降水情况的不同影响主流DIC的浓度变化,是各航次DIC浓度差异的主要原因。 (2)长江DOC受人为污染影响显著,与流量之间无明显相关性,人口稀少的宜宾以上江段浓度较低,重庆至河口,沿江工农业排废、生活排污、航运影响及较高的有机物降解率使DOC呈现高值。POC与总悬浮物(TSM)沿程分布趋势大体一致,POC%([POC/TSM]×100%)随TSM的增大负指数关系下降,水库蓄水后库区极低的TSM、POC和极高的POC%与蓄水导致的泥沙在库区大量沉降密切相关。 (3)大通站的DIC、DOC、POC浓度的年内变化呈现明显的季节性。DIC最高值出现在5月末6月初水库放水期及径流量小的冬季,最低值出现在降雨多、流量大的夏季;DOC浓度高值出现在秋季,受径流的载带、稀释及人为影响,DOC与流量的关系较为复杂;POC与TSM变化呈现良好一致性,夏季汛期高于其它季节,体现出流域机械侵蚀强度随季节的变化特征。 (4)2006年6月-2007年5月大通站DIC、DOC、POC通量分别为12.9×106tC、1.17×106tC、1.88×106tC,2008年大通站DIC、DOC及POC通量分别为15.0-16.6×106tC、1.31-1.62×106tC和4.1-6.9×106tC,有机碳输运以颗粒态为主。 (5)2003年三峡水库135m蓄水及2006年156m蓄水对上游高DIC来水的拦截作用,对蓄水年份大通站入海径流量及DIC通量的减少有重要影响。水库“蓄清排浑”的运行方式改变了长江径流量及DIC通量的年内分配,5月底6月初水库开闸放水期,下游DIC浓度及通量较自然状态明显偏高;10月蓄水期,大坝对上游高DIC水的拦截使得下游江段DIC浓度及通量均较自然状态偏低。蓄水后,坝前水位升高、水流减缓造成上游来沙在库区大量沉降,一方面导致库区表层TSM、POC浓度降低,水体透明度升高,表层悬浮物粒径减小以及浮游植物自生POC增加使得库区POC%较蓄水前迅速升高;另一方面,下泄泥沙量的减少使得中下游表层TSM含量下降,颗粒物粒径减小,POC%较蓄水前显著升高。水库对泥沙的拦截作用导致入海泥沙量减少,载体的锐减导致POC通量也随之减少。从1997-2008年四个航次的观测结果来看,库区DOC浓度并没有表现出明显的升高趋势。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X143

【引证文献】
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