雅魯藏布江流域水化學(xué)特征及碳匯計(jì)算

李伯根　包宇飛　胡明明　王雨春　孫猛

摘要：河流是連接海陸兩大生態(tài)系統(tǒng)的主要通道，也是碳循環(huán)的主要參與者之一。以雅魯藏布江流域?yàn)檠芯繉?duì)象，采用水化學(xué)與元素地球化學(xué)方法對(duì)雅魯藏布江流域的水化學(xué)特征和碳匯過(guò)程進(jìn)行研究。結(jié)果顯示：① 雅魯藏布江流域河水總?cè)芙夤腆w（TDS）均值為205.3 mg/L，高于世界河流平均水平；河水中陰離子以HCO3-為主，陽(yáng)離子以Ca2+為主。② 質(zhì)量平衡模型表明，流域水化學(xué)組成以碳酸鹽巖風(fēng)化為主，平均貢獻(xiàn)率為56%，硅酸鹽巖和蒸發(fā)鹽巖平均貢獻(xiàn)率分別為23%和17%；大氣降水輸入對(duì)河水主要離子的貢獻(xiàn)僅為3%。③ 流域內(nèi)巖石風(fēng)化速率為42.03 t/（km2·a），約為世界河流平均巖石風(fēng)化速率的2倍。受徑流流量的影響，豐水期巖石風(fēng)化速率（72.00 t/（km2·a））遠(yuǎn)大于枯水期（12.06 t/（km2·a））。④ 流域內(nèi)巖石風(fēng)化CO2消耗速率為407.13×103 mol/（km2·a），遠(yuǎn)高于世界河流平均水平。其中，碳酸鹽巖風(fēng)化CO2消耗速率平均為232.29×103 mol/（km2·a），硅酸鹽巖風(fēng)化CO2消耗速率平均為174.84×103 mol/（km2·a）。

關(guān) 鍵 詞：水化學(xué)特征； 風(fēng)化速率； CO2消耗速率； 碳匯效應(yīng)； 雅魯藏布江

中圖法分類(lèi)號(hào)： P594

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.04.008

0 引 言

河流是將侵蝕產(chǎn)物從內(nèi)陸運(yùn)輸?shù)胶Ｑ笾械闹匾d體［1］。河流碳循環(huán)作為全球陸-海相互作用影響所關(guān)注的研究熱點(diǎn)，是全球碳循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)［2］。青藏高原被稱(chēng)為“亞洲水塔”，是世界上獨(dú)一無(wú)二的地域生態(tài)單元，在全球陸海能量與物質(zhì)元素地球化學(xué)循環(huán)和氣候變化調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。

在巖石化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中，流域通過(guò)水巖反應(yīng)吸收大氣CO2消耗（即CO2消耗速率），產(chǎn)生流域碳匯作用。本文中所指的碳匯量即為流域通過(guò)巖石化學(xué)風(fēng)化作用產(chǎn)生的CO2消耗速率。

自Raymo等［3］假設(shè)青藏高原抬升導(dǎo)致化學(xué)風(fēng)化增加以來(lái)，青藏高原河流碳循環(huán)受到了廣泛的關(guān)注。由于喜馬拉雅山上的高徑流和地形起伏，強(qiáng)烈的化學(xué)侵蝕以及由此產(chǎn)生的高CO2消耗率已被普遍接受［4］。

許多學(xué)者對(duì)長(zhǎng)江、黃河、恒河及亞馬遜河等大河的化學(xué)風(fēng)化和大氣CO2消耗量的調(diào)查表明［5-8］，這些發(fā)源于青藏高原的河流對(duì)全球CO2消耗具有重要貢獻(xiàn)。然而，這些河流的中下游平原地區(qū)人口較為密集、受人類(lèi)活動(dòng)影響較大，降低了評(píng)價(jià)青藏高原風(fēng)化速率的準(zhǔn)確性。目前關(guān)于青藏高原河流物質(zhì)循環(huán)的研究主要集中在喜馬拉雅南坡等地區(qū)［9-10］，其高原面上河流的研究還十分缺乏。

雅魯藏布江（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“雅江”）是發(fā)源于青藏高原的典型高原河流，由于海拔較高而受人類(lèi)活動(dòng)影響較少，風(fēng)化侵蝕作用強(qiáng)烈，其水化學(xué)特征可以很好地反映高原水巖侵蝕過(guò)程。盡管已經(jīng)記錄了一些關(guān)于青藏高原附近河流水質(zhì)的調(diào)查［11-12］，但對(duì)雅江流域的水化學(xué)特征、成分來(lái)源、巖石風(fēng)化速率及大氣CO2消耗速率并沒(méi)有進(jìn)行針對(duì)性地、完整地研究。因此，本文選取雅江為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定河水中主要溶解離子的濃度來(lái)分析雅江流域的水化學(xué)成分特征、來(lái)源、巖石風(fēng)化速率及碳匯效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

雅江發(fā)源于西藏自治區(qū)中南部的杰馬央宗冰川（見(jiàn)圖1），是世界上高海拔的河流之一。雅江全長(zhǎng)約2 229 km，流域面積約為2.4×105 km2，經(jīng)度位于82°00′E～97°07′E，緯度位于28°00′N(xiāo)～31°16′N(xiāo)之間。上游地區(qū)屬于內(nèi)陸高原寒帶氣候，中游地區(qū)屬于內(nèi)陸高原溫帶氣候，下游地區(qū)位于亞熱帶溫潤(rùn)區(qū)內(nèi)；流域多年平均年降水量約為946 mm，降水量自東南向西北迅速遞減［13-14］。雅江流域地質(zhì)背景復(fù)雜，不同河段差異較大，上游流域主要是喜馬拉雅推覆構(gòu)造帶與同底斯巖漿火山雜巖帶；下游流域，右岸主要以喜馬拉雅變形復(fù)理石帶為主，左岸為雅江蛇綠巖復(fù)理石帶、花崗巖類(lèi)雜巖等，以碳酸鹽巖地質(zhì)類(lèi)型為主［15］。

1.2 樣品的采集與處理

本研究于2016年12月（枯水期）和2017年7～8月（豐水期）進(jìn)行雅江流域現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和采樣。采樣點(diǎn)包括雅江干流的11個(gè)斷面及支流的9個(gè)斷面（見(jiàn)圖1）。采樣時(shí)，使用便攜式GPS儀測(cè)定采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度和海拔?，F(xiàn)場(chǎng)使用多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀（YSI-EXO2，USA）原位測(cè)定pH。同時(shí)，采集300 mL水樣并使用0.45 μm濾膜抽濾后，裝入洗干凈的100 mL聚乙烯瓶中，冷藏保存至實(shí)驗(yàn)室。采用離子色譜儀（ICS-90，USA）測(cè)定水體中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、F-、Cl-、NO3-、SO42-的質(zhì)量濃度，檢測(cè)精度為±5%。溶解Si采用紫外分光光度計(jì)（UV8100D，Labtech，USA）進(jìn)行測(cè)定。

1.3 分析方法

1.3.2 化學(xué)風(fēng)化速率和CO2消耗的計(jì)算

巖石的化學(xué)風(fēng)化速率可以使用河水中不同巖性風(fēng)化后貢獻(xiàn)的河水離子量、集水區(qū)面積和水文數(shù)據(jù)進(jìn)行估算［20］。不同巖性計(jì)算方法存在差異：蒸發(fā)鹽巖風(fēng)化過(guò)程中不產(chǎn)生HCO-3，也不吸收CO2；硅酸鹽巖風(fēng)化產(chǎn)物除主要離子外，還包括溶解Si和HCO-3，其中HCO-3全部來(lái)源于大氣或土壤中的CO2；而碳酸鹽巖風(fēng)化產(chǎn)生的HCO-3只有一半來(lái)源于巖石本身，其余則來(lái)源于大氣或土壤。各類(lèi)型巖石的風(fēng)化速率計(jì)算方法如下：

2 結(jié)果分析

2.1 雅魯藏布江水化學(xué)特征

雅江流域的水化學(xué)組成如表1所列。河水具有較高的pH，豐水期pH介于7.89～8.98，平均為8.29；枯水期pH介于8.24～8.75，平均為8.41，整體呈弱堿性?？?cè)芙夤腆w（TDS）采用水中八大常量離子及溶解硅濃度計(jì)算（TDS=K++Ca2++Na++Mg2++Cl-+NO-3+HCO-3+SO2-4+Si）。河水豐水期和枯水期TDS范圍分別為48.40～425.11 mg/L和90.08～313.04 mg/L，枯水期平均值（平均為213.64 mg/L）略高于豐水期（平均為189.34 mg/L），這與豐水期徑流量增大導(dǎo)致流域的“沖刷效應(yīng)”和流量的“稀釋效應(yīng)”有關(guān)。在空間上河水TDS值從上游到下游呈下降趨勢(shì)，這可能是由于巖性成分的差異導(dǎo)致。雅江河水屬于高礦化度水（TDS＞200 mg/L），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界大河平均值99 mg/L［11］。雅江河水陽(yáng)離子以Ca2+為主，其濃度范圍為13.27～67.55 mg/L，其次是Na+和Mg2+，兩者濃度范圍分別為1.19～14.32 mg/L和1.69～13.74 mg/L。

河水中HCO-3變化范圍為13.78～220.48 mg/L，是含量最高的陰離子；其次是SO2-4，其濃度范圍為1.72～103.32 mg/L。因此，雅江河水水化學(xué)類(lèi)型為HCO3-Ca型。河水溶解Si濃度范圍為3.33～18.33 mg/L，占TDS的4.06%，說(shuō)明流域內(nèi)存在硅酸鹽礦物風(fēng)化輸入溶質(zhì)的過(guò)程。此外，部分離子相對(duì)含量表現(xiàn)出季節(jié)性變化。豐水期，Ca2+和Na+分別占總陽(yáng)離子的70.72%和13.52%；HCO-3占陰離子總量的72.90%?？菟?，Ca2+和HCO-3所占離子總量同豐水期相比略有下降，分別為66.47%和70.56%；Na+同豐水期相比略有上升，占總陽(yáng)離子的18.28%。

Piper圖反映了本研究樣品中主要元素的組成。如圖2所示，雅江流域陽(yáng)離子主要集中在Ca2+較高值的一端，陰離子主要集中在HCO-3較高值的一端，同時(shí)，豐水期中下游區(qū)域的部分點(diǎn)位向SO2-4和Cl-+SO2-4較高值的一端偏移，表明雅江河水水化學(xué)離子特征主要受碳酸鹽礦物風(fēng)化的控制，同時(shí)碳酸和硫酸的侵蝕作用共同主導(dǎo)著雅江河水主要陰離子的來(lái)源。

2.2 主要離子成因分析

Gibbs圖可以將自然水體中主要離子的控制因素分為3類(lèi)，包括大氣降水控制、巖石風(fēng)化控制和蒸發(fā)作用控制，該圖解方法是Gibbs［21］于1970年研究全球范圍內(nèi)的內(nèi)陸水體及海水的水化學(xué)特征時(shí)提出的一種圖解方法，目前在傳統(tǒng)水化學(xué)圖解領(lǐng)域中已被廣泛應(yīng)用。如圖3所示，雅江所有采樣點(diǎn)均落在Gibbs圖中部，屬于巖石風(fēng)化控制類(lèi)型，與長(zhǎng)江、亞馬遜河、恒河［21］以及西藏地區(qū)地表水［22］一致。同時(shí)，部分采樣點(diǎn)陽(yáng)離子比值（＞0.4）靠近大氣降水控制的一端，表明雅江大部分采樣點(diǎn)受巖石的化學(xué)風(fēng)化及溶解影響，小部分采樣點(diǎn)受巖石風(fēng)化和大氣降水共同影響。

雅江河水主要離子相關(guān)性分析如表2所列，Ca2+與SO42-呈顯著正相關(guān)（r=0.875，p＜0.01），表明河水中的離子可能來(lái)自流域內(nèi)的石膏（CaSO4）。Na+、K+均與Cl-呈顯著正相關(guān)（r＞0.7，p＜0.01），表明Na+與K+受人類(lèi)活動(dòng)的影響較小，主要受蒸發(fā)鹽巖礦物的風(fēng)化輸入及大氣降雨輸入的影響。此外，SiO2與K+、Mg2+也呈顯著正相關(guān)（r＞0.4，p＜0.01），這表明硅酸鹽礦物對(duì)河水中的離子有一定的貢獻(xiàn)。

化學(xué)計(jì)量方法可以為離子的來(lái)源提供一些定性信息。在圖4（a）中，大部分采樣點(diǎn)位于1∶1比值線的下方，表明還有其他陰離子參與離子平衡。在圖4（b）中，大部分采樣點(diǎn)落在1∶1比值線附近，且較高的相關(guān)性（R2=0.77）表明硫酸也參與了碳酸鹽巖風(fēng)化的反應(yīng)，因此認(rèn)為巖石風(fēng)化所產(chǎn)生的SO2-4由硫化物氧化和石膏水解各貢獻(xiàn)一半。

3 討 論

3.1 溶質(zhì)來(lái)源

討論河流溶質(zhì)的來(lái)源分配可以反映出不同來(lái)源的貢獻(xiàn)。河水中溶質(zhì)的主要來(lái)源包括：① 人類(lèi)活動(dòng)；② 大氣降水輸入；③ 不同巖性的化學(xué)風(fēng)化輸入，包括碳酸鹽巖、蒸發(fā)鹽巖、硅酸鹽巖。以下將討論它們?cè)谘沤饔虻南鄬?duì)重要性。

3.1.1 人類(lèi)活動(dòng)輸入

人類(lèi)活動(dòng)通過(guò)擴(kuò)散源（包括大氣輸入和化肥施用）和點(diǎn)源（即城市和工業(yè)廢水）影響河流水化學(xué)離子的組成特征。雅江流域除少數(shù)城市居住區(qū)外，其余均為無(wú)人區(qū)或近似無(wú)人區(qū)，流域整體人口密度為8人/km2，耕地面積為17.2萬(wàn)hm2。同時(shí)，在本研究中代表人類(lèi)活動(dòng)輸入指標(biāo)的K+和NO-3［23-24］含量較低，因此，人類(lèi)活動(dòng)的輸入不被視為離子來(lái)源的一部分。

3.1.2 大氣降水輸入

大氣降水類(lèi)型及所處氣候條件對(duì)河流溶質(zhì)的來(lái)源起著重要作用［5］。以往的研究中，常使用Cl-及F-評(píng)估大氣對(duì)河水化學(xué)成分的貢獻(xiàn)。Han等［25］選擇在

不受人類(lèi)活動(dòng)影響的春季測(cè)量Cl-的平均濃度，對(duì)烏江流域河流溶解負(fù)荷的大氣貢獻(xiàn)進(jìn)行校正；Chetelat等［26］在評(píng)估長(zhǎng)江流域大氣貢獻(xiàn)時(shí)，由于Cl-無(wú)法應(yīng)用于受人為輸入影響的河流系統(tǒng)［27］，選擇F-作為大氣貢獻(xiàn)的指標(biāo)。在本研究中，雅江受人類(lèi)活動(dòng)影響較小，因此選擇Cl-作為參照來(lái)判斷大氣降水的輸入。本文引入Cl-參考值的概念，即［Cl-ref］，代表大氣降水對(duì)河水中Cl-的最大輸送濃度［28］，其計(jì)算方法為［Cl-ref］=P/（P-E）×［Cl-rw］。這里，［Cl-rw］代表大氣降水中Cl-的平均摩爾濃度，為20.08 μmol/L［29］；P和E分別代表年平均降水量和年平均陸面蒸發(fā)量。由于流域上游區(qū)域主要以積雪融水補(bǔ)給為主，而下游主要以雨水補(bǔ)給為主，整個(gè)流域降水量分配不均，因此將研究區(qū)域分為上游流域（拉孜以上）及下游流域（拉孜以下）分別進(jìn)行討論。雅江上游流域與下游流域的多年平均降水量為296.4 mm與600.8 mm，整個(gè)流域年平均陸面蒸發(fā)量為200 mm［30］，結(jié)合上式可計(jì)算出河水中Cl-由大氣降水輸入的含量。當(dāng)采樣點(diǎn)Cl-濃度低于［Cl-ref］時(shí)，認(rèn)為河水中的Cl-全部來(lái)源于大氣降水；當(dāng)采樣點(diǎn)Cl-濃度高于［Cl-ref］時(shí)，則認(rèn)為［Cl-ref］為大氣降水對(duì)河水中Cl-的最大輸送濃度，其余Cl-來(lái)自巖石風(fēng)化或人類(lèi)活動(dòng)的輸入。隨后根據(jù)海鹽校正公式：［Xrw］=［Cl-ref］×（X/［Cl-rw］）計(jì)算其他離子的大氣降水輸入量［31］（見(jiàn)表3）。

大氣降水輸入對(duì)雅江流域河水主要離子貢獻(xiàn)較小，平均貢獻(xiàn)率為3%，在區(qū)域上，上游流域大氣降水貢獻(xiàn)率大于下游流域，這與區(qū)域降水量并不一致，這可能是印度洋水汽沿著流域自下而上爬升的過(guò)程中與內(nèi)陸干熱氣團(tuán)有關(guān)，從而上游流域內(nèi)水分蒸發(fā)量較大［32］。

3.1.3 巖石風(fēng)化輸入

巖石風(fēng)化輸入包括碳酸鹽巖、蒸發(fā)鹽巖和硅酸巖鹽的化學(xué)輸入。如圖5所示，雅江流域的干流和支流的元素比值分布在碳酸鹽巖與硅酸鹽巖端元之間，說(shuō)明流域發(fā)生了混合風(fēng)化過(guò)程；大部分?jǐn)?shù)據(jù)更靠近碳酸鹽巖端元，說(shuō)明雅江流域水化學(xué)組成主要受碳酸鹽巖風(fēng)化的控制，但是硅酸鹽巖的貢獻(xiàn)也不能忽略。硅酸鹽巖端元附近的比值主要來(lái)自雅江支流的強(qiáng)雄藏布和尼木河，在河水中檢測(cè)到SiO2的濃度較高，這可能是該支流流域內(nèi)蛇紋巖、花崗巖、沉積巖等大量露出造成的［15］。

利用式（2）～（9）可以計(jì)算出不同巖性巖石風(fēng)化對(duì)雅江河水主要離子的貢獻(xiàn)（見(jiàn)圖6），表現(xiàn)為碳酸鹽巖輸入＞硅酸鹽巖輸入＞蒸發(fā)鹽巖輸入。流域內(nèi)碳酸鹽巖貢獻(xiàn)率介于29%～73%，平均貢獻(xiàn)率為56%；豐水期碳酸鹽巖平均貢獻(xiàn)率（59%）大于枯水期（52%）；區(qū)域上，雅江上游與下游碳酸鹽巖平均貢獻(xiàn)率分別為57%和55%，整體相差不大。流域內(nèi)硅酸鹽巖貢獻(xiàn)率介于11%～53%，平均貢獻(xiàn)率為23%；

與碳酸鹽巖不同，硅酸鹽巖枯水期平均貢獻(xiàn)率大于豐水期，分別為27%和20%；雅江上游流域硅酸鹽巖平均貢獻(xiàn)率（24%）與下游流域（23%）相似，其中，貢獻(xiàn)最大水樣（53%）位于支流尼木河。蒸發(fā)鹽巖對(duì)河水離子的貢獻(xiàn)率介于1%～23%，平均貢獻(xiàn)率為17%，流域季節(jié)性差異不大，豐水期和枯水期蒸發(fā)鹽巖平均貢獻(xiàn)率分別為16%和17%，而且空間上則表現(xiàn)為下游（17%）＞上游（13%），可能是下游流域隨著更多的支流匯入，沖刷面積逐漸增加，從而使更多的蒸發(fā)鹽巖發(fā)生風(fēng)化作用或水解作用。

3.2 巖石風(fēng)化速率與碳匯計(jì)算

河水中的離子濃度也受到巖石風(fēng)化速率的影響［33］。計(jì)算雅江流域巖石風(fēng)化對(duì)CO2的消耗有助于了解高原河流碳匯效應(yīng)及青藏高原對(duì)全球氣候變化的影響。由式（12）～（16）計(jì)算可得雅江流域巖石風(fēng)化速率和CO2消耗通量（見(jiàn)表4），雅江流域碳酸鹽巖風(fēng)化作用占巖石風(fēng)化的主導(dǎo)地位，介于6.48～45.48 t/（km2·a），平均26.25 t/（km2·a），而蒸發(fā)鹽巖和硅酸鹽巖風(fēng)化速率分別介于2.04～17.76 t/（km2·a）和1.80～10.92 t/（km2·a），平均為9.54 t/（km2·a）和6.24 t/（km2·a）。流域巖石風(fēng)化速率具有明顯的季節(jié)性差異，豐水期和枯水期的風(fēng)化速率分別為72.00 t/（km2·a）和12.06 t/（km2·a），這說(shuō)明巖石風(fēng)化速率主要受徑流流量的影響［34］。雅江流域碳酸鹽巖風(fēng)化和硅酸鹽巖風(fēng)化對(duì)CO2消耗的速率范圍分別為59.88×103～417.72×103 mol/（km2·a）和60.84×103～289.08×103 mol/（km2·a），平均分別為232.29×103 mol/（km2·a）和174.84×103 mol/（km2·a）。受不同季節(jié)徑流流量的影響，豐水期CO2消耗速率（678.54×103 mol/（km2·a））遠(yuǎn)大于枯水期（135.72×103 mol/（km2·a））。

雅江流域全年巖石風(fēng)化速率與CO2消耗速率如表5所列。通過(guò)與國(guó)內(nèi)及世界其他大河流域數(shù)據(jù)［11-12］相比可知，雅江流域全年巖石風(fēng)化速率為42.03 t/（km2·a），處于較高的水平，約為全球河流平均巖石風(fēng)化速率（24 t/（km2·a））的2倍；其巖石風(fēng)化速率遠(yuǎn)高于黃河、印度河等河流，與恒河相似，低于同是發(fā)源于青藏高原的長(zhǎng)江、怒江和瀾滄江。同時(shí)，雅江流域全年的CO2消耗速率為407.13×103 mol/（km2·a），高于全球平均CO2消耗速率（246×103 mol/（km2·a））。其CO2消耗速率高于黃河、亞馬遜河等河流，低于長(zhǎng)江、瀾滄江、怒江、金沙江以及恒河。雅江高原面流域集水面積為189×103 km2，僅占地球表面積的0.16%，但其年平均CO2消耗通量占全球巖石風(fēng)化CO2消耗通量［11］的0.36%，表明雅江流域CO2消耗非常強(qiáng)烈。由此可見(jiàn)，青藏高原強(qiáng)烈的侵蝕作用對(duì)地球系統(tǒng)吸收和平衡CO2濃度起著重要的調(diào)控作用，進(jìn)而影響著全球氣候以及生態(tài)系統(tǒng)的變化。

4 結(jié) 論

（1） 雅江流域pH平均值為8.31，水體呈弱堿性；總?cè)芙夤腆w（TDS）平均值為205.3 mg/L，高于世界河流平均值99 mg/L，屬于高礦化度河水，河水化學(xué)成分以HCO-3及Ca2+為主，兩者分別占陰陽(yáng)離子總量的77.2%及57.03%，流域水化學(xué)類(lèi)型屬于巖石風(fēng)化控制類(lèi)型，主要受碳酸鹽風(fēng)化作用控制。

（2） 雅江流域巖石化學(xué)風(fēng)化貢獻(xiàn)為96%，其中碳酸鹽巖風(fēng)化平均貢獻(xiàn)率為56%，硅酸鹽巖平均貢獻(xiàn)率為23%，蒸發(fā)鹽巖平均貢獻(xiàn)率為17%，整個(gè)流域除支流多雄藏布和尼木河以硅酸鹽巖風(fēng)化作用為主之外，其余均以碳酸巖鹽風(fēng)化作用為主。大氣降水輸入對(duì)雅江流域河水主要離子貢獻(xiàn)較低，平均貢獻(xiàn)率僅為3%。

（3） 雅江流域整體的巖風(fēng)化速率平均為42.03 t/（km2·a），約是全球河流平均巖石風(fēng)化速率（24 t/（km2·a））的2倍，其中碳酸鹽巖風(fēng)化速率較快，平均為26.25 t/（km2·a），硅酸鹽巖風(fēng)化速率平均為6.24 t/（km2·a），蒸發(fā)鹽巖風(fēng)化速率平均為9.54 t/（km2·a），受徑流流量的影響，雅江流域豐水期巖石風(fēng)化速率（72.00 t/（km2·a））遠(yuǎn)大于枯水期（12.06 t/（km2·a））。流域巖石風(fēng)化CO2消耗速率平均為407.13×103 mol/（km2·a），遠(yuǎn)高于世界河流平均CO2消耗速率（246×103 mol/（km2·a）），其中碳酸鹽巖風(fēng)化CO2消耗速率平均為232.29×103 mol/（km2·a），硅酸鹽巖風(fēng)化CO2消耗速率平均為174.84×103 mol/（km2·a）。

總的來(lái)說(shuō)，雅江中河水的離子組成主要來(lái)自自然風(fēng)化，通過(guò)與其他大河流域?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，雅江及部分發(fā)源于青藏高原的其他河流均具有較高的巖石風(fēng)化速率和CO2消耗速率，然而，由于實(shí)際條件和人力物力的局限性，只選取了雅江豐水期和枯水期兩個(gè)代表月份共計(jì)20個(gè)斷面進(jìn)行采樣觀測(cè)分析。雅江河水中溶質(zhì)的來(lái)源和碳匯效應(yīng)非常復(fù)雜，需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和更加多樣化的研究方法。

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（編輯：劉 媛）

Hydrochemical characteristics and carbon sink calculation in Yarlung Zangbo River Basin

LI Bogen1，BAO Yufei2，HU Mingming2，WANG Yuchun2，SUN Meng2，3

（1.Yunnan Hydrology and Water Resources Bureau，Kunming 650100，China； 2.State Key Laboratory of Watershed Water Cycle Simulation and Regulation，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China； 3.Institute of Earth Sciences，China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Abstract：

Rivers are the main channels connecting the ocean ecosystem and the inland ecosystem，and are also the major participants in the carbon cycle.The hydrochemical characteristics and carbon sink process in the Yarlung Zangbo River Basin were studied by the hydrochemical and elemental geochemical methods.The results showed that：① The average value of Total Dissolved Solid （TDS） of the Yarlung Zangbo River was 2053 mg/L，which was higher than the average value of world＇s rivers；the HCO-3 and Ca2+ were the most abundant anion and cation of the river water respectively.② The mass balance model indicated that the chemical composition of the basin water was dominated by the weathering of carbonate rock with an average contribution of 56%，and by weathering of silicate rock and evaporated rock with an average contribution of 23% and 17% respectively；atmospheric precipitation input contributed to the main ion composition only by 3%.③ The weathering rate of rock in the basin was 4203 t/（km2·a），which was approximately twice of the average weathering rate of rock in the world＇s rivers.The rate of rock weathering in the flood season （72.00 t/（km2·a）） was much more influenced by the runoff than in the dry season （1206 t/（km2·a））.④ The rate of CO2 consumption from rock weathering in the basin was 40713×103 mol/（km2·a），which was much higher than the average of the world＇s rivers.Among these，the average CO2 consumption rate of carbonate weathering was 23229×103 mol/（km2·a），and the average CO2 consumption rate of silicate rock weathering was 17484×103 mol/（km2·a）.

Key words： hydrochemical characteristics；weathering rate；CO2 consumption rate；Yarlung Zangbo River

收稿日期：2022-02-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（92047204，U1802241，U2040211，92047203）

作者簡(jiǎn)介：李伯根，男，高級(jí)工程師，主要從事水文水資源與水生態(tài)監(jiān)測(cè)方面的研究。E-mail：swzyy1@126.com

通信作者：王雨春，男，正高級(jí)工程師，博士，主要從事河流水庫(kù)水環(huán)境水生態(tài)研究。E-mail：wangyc@iwhr.com