本文選題：水化學 + 穩(wěn)定同位素�。� 參考：《貴州大學》2016年博士論文

【摘要】：濕地作為重要表生環(huán)境之一,雖然僅覆蓋地球表面的6%,卻為地球上20%的已知物種提供了生存環(huán)境,具有不可替代的生態(tài)功能。與其他陸生生態(tài)系統(tǒng)相比濕地以水生植物為優(yōu)勢種,而大部分水生植物具有利用HCO3-進行光合作用的能力,巖溶地區(qū)地表水和地下水中主要陰離子為HCO3-,可以為這些水生植被的生長提供充足的碳源。此外,水文條件是濕地形成、發(fā)育的決定因素,同時控制著濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物地球化學過程和功能,因而對濕地水體水化學特征及穩(wěn)定同位素變化規(guī)律的研究,可以揭示濕地水體離子、無機碳和水份等的來源,通過與流入濕地的地表水和地下水水化學和穩(wěn)定同位素組成之間的差異,可探尋濕地內(nèi)控制流域水化學組成和穩(wěn)定同位素變化的地球化學過程。基于此,我們擬以西南巖溶地區(qū)貴州威寧草海流域為例,分析不同季節(jié)流域內(nèi)水化學和穩(wěn)定同位素的變化規(guī)律,系統(tǒng)研究草海流域離子來源,并揭示控制該濕地水化學變化的地球化學過程,得到了以下主要認識和結(jié)論:(1)草海周邊地表水和地下水水化學類型主要為Ca-HCO3,水化學組成主要受碳酸鹽巖溶蝕和人類活動共同影響。豐水期草海濕地水水化學類型為Mg-HCO3,Mg-SO4,Ca-SO4和Ca-HCO3型,且水體中主要離子Ca2+和HCO3-由東向西逐漸降低,濕地東側(cè)水體p H呈弱酸性,DO含量低,EC高,且Eh為負值,顯示該區(qū)域水體呈現(xiàn)還原狀態(tài),相反西側(cè)水體p H呈堿性,DO含量高,EC低,Eh為正值,顯示該側(cè)區(qū)域水體呈氧化狀態(tài)�？菟跐竦厮瘜W類型為Ca-HCO3,水質(zhì)易變參數(shù)空間變化差異較小。通過對濕地水化學組成的因素分析發(fā)現(xiàn),引起豐水期濕地水化學的變化可能主要與濕地內(nèi)生物地球化學過程有關(guān),而枯水期則可能主要受水體蒸發(fā)作用影響。(2)豐水期流入草海的地下水和河水中溶解無機碳同位素(δ~(13)C_(DIC))變化范圍為-13.66‰~-8.64‰,枯水期δ~(13)C_(DIC)變化范圍為-12.61‰~-7.80‰。地下水中DIC主要來自于碳酸鹽巖的溶蝕和土壤CO2,同時受豐水期大氣降水的稀釋作用和枯水期較長的水力停留時間,使地下水中DIC濃度及其同位素產(chǎn)生季節(jié)性變化。河水中DIC主要來自地下水,而受河水中浮游植物的光合作用和CO2逸散的影響,河水DIC同位素組成較地下水相比相對偏正。豐水期濕地水δ~(13)C_(DIC)變化范圍為-15.13‰~-6.68‰,東側(cè)區(qū)域p CO2高于大氣p CO2分壓與植物根系和沉積物的呼吸作用有關(guān),而西側(cè)區(qū)域p CO2則低于大氣p CO2分壓與沉水植物光合作用有關(guān),同位素組成受化學強化分餾和光合作用影響�？菟讦膥(13)C_(DIC)變化范圍為-6.23‰~-0.06‰,幾乎整個草海水面p CO2均高于大氣p CO2分壓,CO2逸散進入大氣、CO2還原成甲烷和浮游植物的光合作用使得枯水期DIC同位素偏正。(3)草海流域河水、地下水和濕地水氫氧同位素分析顯示,地下水和河水主要受大氣降水補給。濕地水在垂向混合同位素組成差異較小,但具有明顯的空間和季節(jié)變化特征,枯水期(δD=-25.89±6.75‰,δ~(18)O=-2.24±1.12‰)濕地水氫氧同位素組成顯著高于豐水期(δD=-66.03±13.77‰,δ~(18)O=-8.31±2.23‰),且豐水期東側(cè)氫氧同位素組成低于西側(cè),枯水期南側(cè)同位素比值則相對較高,這種分布特征與水生植被分布,大氣濕度和水熱容量有關(guān)。根據(jù)同位素質(zhì)量平衡法計算結(jié)果,豐水期草海主要接受地下水補給,而枯水期地下水補給量相對較少,主要來自大氣降水。(4)豐水期和枯水期草海周邊地下水中硫同位素平均值分別為-14.40‰和-15.00‰,河水中硫同位素平均值為-13.91‰和-13.44‰,而濕地水中硫同位素平均值分別為-6.68‰和1.18‰。研究發(fā)現(xiàn)濕地水豐水期中硫酸鹽主要來自地下水和大氣降水,而枯水期濕地水中硫酸鹽則主要來自生活污水排放和大氣降水,這種硫酸鹽來源的變化與濕地補給水源的變化有關(guān)。
[Abstract]:As one of the important wetland surface environment, although only covers 6% of the earth's surface, it provides a living environment for the 20% known species on the earth, have irreplaceable ecological functions. Compared with other terrestrial ecosystems to wetland aquatic plants were the dominant species, and most aquatic plants have the ability to carry out photosynthesis by HCO3- karst area, surface water and underground water anions of HCO3-, to provide sufficient carbon source for the growth of aquatic vegetation. In addition, hydrological conditions is the formation of the wetland, determinants of development, but also control the wetland ecosystem in the biogeochemical processes and functions, and changes of water chemical characteristics and stable isotope wetland research can reveal the wetland water source ions, inorganic carbon and water, and through the inflow of wetland surface water and groundwater water chemistry and stable isotope The difference in composition between the exploration geochemical process of basin water chemical composition and stable isotope change control wetland. Based on this, we intend to the southwest karst area of Guizhou Weining Lake Basin as an example, analysis of variation in different seasons water chemistry and stable isotopes, the system research of Caohai watershed ion source, and reveal the earth the chemical process control of the wetland water chemical changes, are as follows: (1) in the surrounding surface water and groundwater water chemistry type is mainly Ca-HCO3, the chemical composition of the water is mainly affected by carbonate dissolution and human activities. The abundant water period Caohai wetland water chemistry type is Mg-HCO3, Mg-SO4. Ca-SO4 and Ca-HCO3, and the concentrations of major ions of Ca2+ and HCO3- decreased gradually from east to west, east of Wetland Water P H weakly acidic, low content of DO, EC, and Eh is negative, the display area Domain water reduction state, opposite West Water P H was alkaline, high DO content, low EC, Eh positive, showed that the side area water is oxidation state. The dry season water wetland water chemistry type is Ca-HCO3, the water quality difference variable parameter space. Based on small factors of wetland water chemical composition analysis found that due to high water period change of wetland water chemistry may be mainly related to wetland biogeochemical processes, and the dry season is mainly influenced by water evaporation. (2) the dissolved inorganic carbon isotope in high water period into the groundwater and river water in Caohai (8 ~ (13) C_ (DIC)) ranged from -13.66% ~-8.64%, the dry season 8 ~ (13) C_ (DIC) range of -12.61% ~-7.80%. DIC in groundwater mainly from carbonate dissolution and soil CO2, at the same time by the hydraulic wet season precipitation dilution and dry period of longer residence time. The seasonal variation of DIC concentration and isotope production in groundwater. Mainly from the DIC River in groundwater, affected photosynthesis and CO2 from river phytoplankton, the DIC isotopic composition of groundwater is relatively positive. Compared to the wet period of wetland water delta ~ (13) C_ (DIC) range of -15.13% ~-6.68%. The Eastern region P CO2 was higher than that of respiration of atmospheric P partial pressure of CO2 and plant roots and sediments, and the west region of P CO2 was lower than that of atmospheric P partial pressure of CO2 and submerged plant photosynthesis, isotopic composition by chemical fractionation and enhanced photosynthetic effect. The dry season 8 ~ (13) C_ (DIC) range -6.23% ~-0.06%, almost the entire surface of P CO2 was higher than that of Caohai atmospheric P partial pressure of CO2, CO2 from CO2 into the atmosphere, methane reduction and phytoplankton photosynthesis makes the dry season DIC isotope partial. (3) the current domain of Grass River, underground Analysis of water and wetland water oxygen isotope, groundwater and river water is mainly affected by the meteoric water. Wetland water have little difference to mixed isotope in vertical, but with the change of spatial and seasonal characteristics, dry season (D=-25.89 + 6.75 8%, 8 ~ (18) O=-2.24 1.12 +%) water hydrogen and oxygen isotopic composition of the wetland was higher than the wet period (delta D=-66.03 + 13.77 per thousand, 8 ~ (18) O=-8.31 2.23 +%), and lower than the wet period on the eastern side of the hydrogen and oxygen isotope composition on the west side, the dry season on the south side of isotope ratio is relatively high, the distribution characteristics and the distribution of aquatic vegetation, atmospheric humidity and water heat capacity. According to the results of isotope mass balance method, the wet period Caohai mainly accepted groundwater recharge and groundwater recharge in dry season is relatively small, mainly from meteoric water. (4) the high and low water periods in groundwater around the sulfur isotope average values were -14.40 % and -15.00%, the sulfur isotope average was -13.91% and -13.44%, and the average value of wetland water sulfur isotopes were -6.68 and 1.18 per 1000 person years. The study found that the wetland water water mainly from abundant sulfate in groundwater and precipitation, and the sulfate marsh water in dry season are mainly from sewage discharge and precipitation for this, sources of sulfate and the changes of wetland water supply changes.

【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P59

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本文編號：1735924