STOTEN:李清光、吴攀等 | 喀斯特中高硫煤矿区矿井水酸化驱动流域水体碳循环研究取得新进展
煤矿开采过程中产生的矿井水中溶解无机碳(DIC)是大气CO2的一个巨大而潜在的来源,但其在AMD影响下的地球化学行为与CO2脱气和碳酸盐缓冲有关,具体的机制目前掌握的并不清楚。
吴攀教授领衔的岩溶区环境污染过程机制与生态修复团队选取AMD与地表岩溶河流相互作用的典型流域花滩河及其支流车田河为研究对象,从2020年11月到2021年11月,每月测量水温、pH、DO、碱度、Ca2+浓度和DIC碳同位素,并计算碳酸盐化学和CO2排放通量,以揭示受AMD输入影响下,车田河流域DIC的演变和CO2脱气过程。结果表明,碳酸盐侵蚀、陆地有机质矿化和生活污水输入都对河水DIC有不同程度的贡献。车田河全年持续存在高强度的CO2脱气,不同河段分别以HCO3‒中和脱气和质子增强脱气为主要去气机制。在AMD输入的影响下,车田河CO2分压高达237482 μatm,排放通量最高316.9g C m-2 d-1。同时,下游岩溶河中的碳酸盐系统缓冲了车田河出口平均85.2%的DIC释放。AMD的输入显著改变了岩溶流域支流和源头河段的碳循环,大大增强了地表水向大气的CO2释放强度;另一方面,河水碳酸盐系统对干流中酸度的缓冲导致pCO2在短距离内迅速减少,AMD与碳酸盐相互作用产生的碳排放效应主要发生在支流水系中。考虑到全球AMD的数量巨大,这种大气CO2的巨大潜在来源需要进一步根据实际观测进行具体而精确的定量分析。
相关研究成果发表于SCI一区Top期刊Science of the Total Environment(IF=9.8),李清光副教授为第一作者,吴攀教授为通讯作者。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165856