西藏达则错盐湖碳固定及碳沉积特征

【摘要】本文以西藏—典型深水盐湖—达则错(DagzeCo)为研究对象,通过总结以往研究进展,并在开展大量凋查实验的基础上,对湖泊生态系统初级生产力固碳能力、湖泊生态系统与外界的碳交换、沉降通量及表层沉积物碳密度进行了分析,初步探讨了湖泊生态系统的固碳潜力及年沉积速率,获得如下结论：(1)湖泊水柱中的碳以无机碳、有机碳两种形式存在,无机碳以CO32-形式为主,占总无机碳的79.60%,有机碳中颗粒性有机碳(ParticulateOrganicCarbon,POC)约占58.53%。在不同深度区域及同一区域的不同水层,碳形态的构成比例具有一定的差异。(2)据毛初级生产力计算,达则错盐湖碳汇潜力为899.64tCO2/d。其中全湖生物呼吸和水化学氧化提供的CO2为520.88tCO,/d,通过水-气界面交换的净输入量为138.06tCO2/d,河流输入量为171.79tCO2/d,(?)据质量平衡计算,沉积物向湖水释放的CO2量为68.91tCO2/d.按照净初级生产力碳汇(湖泊净碳汇378.76tCO2/d)估计达则错与外部的碳交换通量比例,则补给河流、水-气界面碳通量和沉积物释放所占比例分别为45.36%、36.45%和18.19%。(3)在正常情况下,湖水中的颗粒性物质(包括有机及无机颗粒)处在一个密度相对平衡状态,由于化学与生物的作用,不断有新的颗粒物产生,所以不断有颗粒物发生沉降。实验结果表明,POC沉降通量随水深的增加而加大,8m深水柱POC日沉降通量为0.0413gC/(m2·d),10m深水柱为0.067gC/(m2·d),12m深水柱为0.089gC/(m2·d)。沉降物中碳酸盐占22.83%,有机组分则以阳藏拟溞外壳及粪粒为主(在粒径0.075-0.04nm颗粒物中拟溞粪粒达49.02%)。(4)达则错表层沉积物含水率为22.59%-67.32%(平均46.16%),干容重为0.43-1.37g/cm3(平均0.48g/cm3),且从河口区至深水区,含水量整体呈现增加趋势,而容重则相反。粒径在0.031mm～0.01mm范围内的颗粒物所占比例最大,其次为粒径0.30mm～0.074mm,0.45mm～0.30mm的颗粒物。(5)表层沉积物中总碳百分含量为4.16～5.76%,有机碳含量为0.45-2.36%,无机碳含量为3.21-4.99%。沉积物无机碳密度介(?)14.59～51.35mg/cm3,平均值为32.03mg/cm3有机碳密度在4.88～13.26mg/cm3,平均值为9.00mg/cm3无机碳整体上呈现随水深增加密度减小,而有机碳从河口区至深水区呈现平缓增加趋势；该结果说明达则错盐湖以无机碳酸盐沉积为主,有机碳在深水区碳沉积中占有重要地位。从米源看,沉积物中有机质除河口区含有外来陆生植物碎屑外,其余以内源的阳藏拟溞外壳及粪粒衍生物为主。(6)数据综合分析表明,达则错盐湖年沉积速率(沉积厚度)介(?)0.06～2.34mm/yr,平均为1.1989mm/yr。从河口区至深水区年沉积速率呈现出增加趋势。河口区平均沉积速率为0.286mm/yr,而深水区(>10m)平均沉积速率为2.049mm/yr。(7)达则错年沉积量(干重)介于70.359～1635.504g/(m2·yr),从河口区至深水区年沉积的干物质重量增大,河口区沉积的干物质重量平均为272.681g/(m2·yr),而深水区平均为1357.952g/(m2·yr)。(8)无机碳沉降通量介于0.329～5.887mgC/(cm2·yr)(平均3.561mgC/(cm2·yr)),与河口区和浅水区相比,深水区沉积通量较大,平均值为4.591mgC/(cm2·yr)。有机碳沉降通量为0.031-2.898mgC/(cm2·yr)(平均1.460mgC/(cm2·yr)),同样在深水区较大,平均为2.264mgC/(cm2·yr)。(9)达则错全湖碳年沉降量为11862.78tC/yr,无机碳年沉降量为8868.397tC/yr,有机碳年沉降量为2994.38tC/yr,而根据净初级生产力计算的全年净汇理论值为12567.9tC/yr(378.76tCO2/d),因此该湖实际上大约23.82%的净汇通过有机物沉降进入到了表层沉积物碳库。本研究作为《青藏高原重要盐湖资源远景调查》(地质调查项目1212010818056)的一部分,首次对青藏高原盐湖的碳沉积能力进行了全面报道,并获得了湖泊沉降速率及沉降量的宝贵数据,进一步完善了盐湖生态系统研究。
【作者】刘沙沙；
【导师】贾沁贤；刘喜方；
【作者基本信息】中国地质科学院，地球化学，2014，硕士
【关键词】西藏盐湖；达则错；初级生产力；碳平衡；沉积速率；

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