地質地球所西江流域河流水化學與化學風化研究取得進展

　　河流是連接地球上兩個重要碳庫——海洋和陸地生態系統的重要通道，流域發生的許多自然過程都反映在河流輸出碳及其生物地球化學的性質上。通過對河流生物地球化學的研究，探討區域環境對全球變化的響應及其相互作用機理，是目前國際研究的熱點。我國珠江地處熱帶、亞熱帶，流域生物活動強烈，生物產率高，經濟發達，在全球河流碳循環研究中具有重要意義。

　　中科院地質與地球物理研究所新生代地質與環境研究室博士后孫會國等人通過野外樣品數據和歷史觀測資料，對珠江的主要支流西江的河流碳及水化學進行了系統研究，分析了其河流碳的含量、組成、同位素信號及其長期變化趨勢。研究發現，西江河水中的溶解無機碳（DIC）輸出量主要受控于流量，近50年來有微弱下降趨勢；而顆粒有機碳（POC）和溶解有機碳（DOC）則與河水中的泥沙含量具有顯著的相關性，通過建立其函數關系，重建了過去50年來POC與DOC輸出通量的變化曲線。結果表明，POC有明顯下降趨勢，而DOC表現為上升趨勢（圖1），這主要歸因于建壩、植樹造林、河流挖沙等人類活動導致河水中的泥沙含量不斷降低。由于這些人類活動還在不斷加強，上述變化趨勢在將來會更加明顯。

　　研究發現，西江河流碳以DIC為主，其來源主要為流域巖石化學風化。巖石化學風化過程需要消耗大氣CO2，從而在地質時間尺度上，對大氣CO2濃度與地球表面溫度進行負反饋調節。認識巖石化學風化的主要影響因素，對于評估未來氣候變化規律具有重要意義。然而這一問題目前還存在爭議，有的研究認為化學風化速率主要與降雨有關，而有的則認為主要與溫度有關，也有研究強調其它因素如坡度（構造抬升）、水-巖接觸時間等。孫會國等人通過系統的時空采樣，對西江流域巖石化學風化過程與環境因子的作用機理進行了深入分析，證實無論是硅酸鹽還是碳酸鹽風化都主要受控于降雨（圖2），同時大氣溫度升高可以有效提高巖石風化速率。

　　上述研究成果近期分別發表在第四紀地質學研究領域重要刊物Quaternary International（Sun et al. An assessment of the riverine carbon flux of the Xijiang River during the past 50 years. Quaternary International, 2010, 226: 38-43）和環境研究領域重要刊物Science of the Total Environment（Sun et al. Chemical weathering inferred from riverine water chemistry in the lower Xijiang basin, South China. Science of the Total Environment, 2010, 408: 4749-4760）。

圖1  西江河流顆粒有機碳（a），溶解有機碳（b），溶解無機碳（c）及總碳（d）長期變化趨勢

圖2  西江及其支流桂江、賀江、羅定江流域化學風化速率與降水的關系