陆源有机碳对黄河口低盐区CO2释放的影响研究

河口是全球碳循环及陆-海相互作用研究的重要区域。研究表明，大多数河口(尤其是低盐区)向大气释放CO2，而陆源有机碳输入对河口低盐区CO2释放起重要作用。黄河口是整个渤海CO2释放最大的区域，但对黄河口CO2的研究往往侧重于流域碳酸盐系统的影响。本研究通过对丰水期/枯水期黄河入海河流、河口低盐区（0﹤S﹤5）不同形态有机碳浓度的测定研究其时空分布规律，结合同位素技术等示踪其来源，通过现场培养实验探讨陆源有机碳在河口的迁移转化过程；通过水体生物新陈代谢的测定，为更好解释黄河口水体浮游植物初级生产和有机碳降解对黄河口低盐区CO2释放的影响提供帮助；通过相关分析及化学质量平衡模型，从定性、定量两个角度探讨陆源有机碳对黄河口低盐区CO2释放的影响方式与程度。该项目对于研究黄河口低盐区水体有机碳的生物地球化学过程、揭示该区域水体CO2的释放机理、探讨典型区域陆-海碳交换过程具有重要理论和现实意义。

本研究基本按照任务书计划执行，针对黄河口低盐区CO2释放研究做了大量的野外采样和室内分析测试工作，取得了如下重要进展：.1．通过对黄河下游河道及入海河口区进行汛前、汛后的对比观测，分析表层水体中SPM、POC及其δ13Corg、C/N，以研究其OC的来源的时空变化。结果表明：.（1）汛前、汛后黄河下游河道至入海河口区表层水体中POC浓度均与SPM存在良好的正相关性，这说明土壤侵蚀是研究区POC的主要来源。汛前、汛后悬浮物中POC的比例分别为0.61%-2.01%和0.59-1.45%，说明汛后流域土壤侵蚀来源的POC比例比汛前高。汛前POC%在靠近海水端有显著增加趋势，说明水体内浮游植物初级生产是POC的主要来源，河口区较高的Chla也说明了这一点。.（2）汛前黄河尾闾河道及入海河口区表层水体POC中的C/N高于汛后，其变化范围分别为4.15-10.86和3.39-5.18。这与δ13Corg的变化规律正好相反，汛前比汛后偏负，分别为-26.23‰～-24.63‰和24.38‰～-23.62‰。结合C/N和δ13Corg来看，汛前，陆源土壤和C3植物是河道及河口区POC的主要来源，湿地C3 植物也可能是河口区POC的重要来源。而汛后，流域土壤侵蚀是黄河尾闾河道至河口表层水体中POC的主要来源。..2．通过对不同季节黄河口低盐区（盐度变化范围在0.4-25之间）的表层水样分季节进行采集，测定了水体T、S、pH、SPM、Chla、Alk、DIC、DO、DOC、POC等参数，研究黄河口低盐区表层水体对大气CO2的源汇效应及其影响因素、控制机理。结果表明：.（1）除了秋季淡海水混合区域外，黄河口低盐区表层水体中CO2均过饱和，成为大气CO2的“源”，并且春季＞夏季＞冬季＞秋季。此外，不同季节pCO2的分布存在空间差异。 .（2）相关分析表明，pH和Alk是影响春季黄河口低盐区CO2释放的主要因素，而夏季黄河口低盐区CO2释放主要受POC的影响，秋冬季，S、pH和SPM共同影响黄河口低盐区CO2的释放。.（3）黄河淡水CO2的直接输入是影响黄河口低盐区CO2释放的重要方面，夏季调水调水后淡水CO2输入明显高于其他秋冬季。夏季调水调沙后黄河口区POC以土壤侵蚀的难降解有机物为主，因此其在靠近海水端得到积累，而该区域pCO2变化不大，说明这部分POC对河口CO2释放的影响较小。