黃河流域硅酸鹽風(fēng)化的討論(2)
——流域耗水量對化學(xué)風(fēng)化消耗大氣CO2的貢獻(xiàn)

張龍軍,王寶森,薛 明,王 亮,溫志超

(中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266100)

黃河流域硅酸鹽風(fēng)化的討論(2)
——流域耗水量對化學(xué)風(fēng)化消耗大氣CO2的貢獻(xiàn)

張龍軍,王寶森,薛 明,王 亮,溫志超

(中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266100)

由于流域人類活動對水資源的消耗,使河流下游徑流量降低,因此研究流域化學(xué)風(fēng)化時必須考慮耗水量的貢獻(xiàn)。本文根據(jù)課題組2007年黃河流域的化學(xué)風(fēng)化數(shù)據(jù),結(jié)合流域耗水量,重新估算了黃河流域硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量和消耗率,分別為19.92×109mol·a-1和26.50×103mol·km-2·a-1。黃河流域耗水量對硅酸鹽風(fēng)化消耗大氣CO2的貢獻(xiàn)已經(jīng)達(dá)到了入海徑流量所表征的數(shù)量級。針對黃河流域巖石分布類型復(fù)雜的特點(diǎn),作者提出了分段考慮耗水量的計算方法,定量給出了黃河上、中、下游硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量和消耗率。黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率上游>中游>下游,消耗量中游>上游>下游。上、中游硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量分別為下游的33和37倍左右。

黃河;硅酸鹽風(fēng)化;耗水量;CO2消耗率

陸地巖石的化學(xué)風(fēng)化作用消耗大氣CO2,是大氣CO2重要的匯。在小于10萬a的時間尺度內(nèi),所有鹽巖化學(xué)風(fēng)化對大氣CO2的消耗都是非常重要的。但在100萬a的尺度上,碳酸鹽風(fēng)化對大氣CO2的消耗可以忽略,而硅酸鹽的風(fēng)化不能忽略[1],因此硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的凈消耗對全球的氣候變化產(chǎn)生重要影響。根據(jù)Gaillardet等1999年的研究計算,全球河流流域內(nèi)巖石風(fēng)化消耗的CO2量約占全球巖石風(fēng)化CO2消耗量的87%[2],流域內(nèi)巖石的化學(xué)風(fēng)化是全球巖石化學(xué)風(fēng)化的主體。因此,準(zhǔn)確估算河流流域內(nèi)巖石尤其是硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量及消耗率,對全球碳循環(huán)研究具有重要意義。

目前國內(nèi)外研究者估算流域巖石化學(xué)風(fēng)化大氣CO2的消耗量及消耗率時,大多采用河流最下游采樣點(diǎn)的徑流量、風(fēng)化來源離子濃度及流域面積數(shù)據(jù),如Jerome Gaillardet等[3]、Jefferson Mortatti等[4]分別對亞馬遜河,Jean-Loup Boeglin等[5]、Cecile Picouet等[6]分別對Niger河上游,P.Ollivier等[7]對法國Rhone河,B.Chetelat等[8]對長江,QuanzhouGao等[9]、Huiguo Sun等[10]分別對西江流域的研究。作者也曾在“黃河流域硅酸鹽風(fēng)化的討論”[11]中,運(yùn)用Forward模型確定了2007年黃河流域各采樣點(diǎn)硅酸鹽風(fēng)化來源的陽離子濃度,并用各采樣點(diǎn)硅酸鹽風(fēng)化來源的平均陽離子濃度和各采樣點(diǎn)的平均徑流量估算了黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗量為8.41×109mol·a-1。但是,隨著世界人口持續(xù)增長、耕地面積不斷擴(kuò)大,以農(nóng)業(yè)需水為主的流域耗水量增加。在耗水量中風(fēng)化來源離子的產(chǎn)生過程中同樣消耗了大氣CO2,因此估算流域巖石風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率時若不考慮耗水量的貢獻(xiàn),勢必造成估算結(jié)果偏低。據(jù)報道,全球河流每年從陸地向海洋輸送的水資源總量為45 500 km3· a-1,人類活動取水量(注:取水量是指直接從河流引走或提取的水量,未扣除引用水中又回歸到河流的部分水量)為3 800 km3·a-1,其中農(nóng)業(yè)取水占總?cè)∷康?/3[12],以此計算全球每年農(nóng)業(yè)取水量(2 533.3 km3· a-1)約相當(dāng)于長江年平均入海徑流量(960 km3·a-1)的2.6倍,Mississippi河年平均入海徑流量(580 km3·a-1)的4.4倍。

河流天然徑流量,是指排除人類活動(如水庫蓄容變化、人為耗水等)影響之后的河水徑流量。以往是通過主觀選擇流量最大河段的河水徑流來確定,要求該流量最大河段盡量靠近入?？谇椅挥诖嬖谳^大人類活動影響的河段之前[13],或根據(jù)未受人類活動影響的支流流量來確定[14]。在當(dāng)前水資源利用量越來越大,各控制水文站的實(shí)測徑流量已不能反映河川天然徑流量的情況下,以此獲得的數(shù)據(jù)很難評估其準(zhǔn)確性。

由于中國的大多數(shù)河流處于中緯度干旱半干旱地區(qū),農(nóng)業(yè)灌溉耗水非常突出,因而較早地開展了流域耗水量的研究[15]。2009年4月中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會在10年公報編制實(shí)踐的基礎(chǔ)上聯(lián)合發(fā)布了《水資源公報編制規(guī)程》(GB/T23598-2009),規(guī)定了河流天然徑流量的還原項(xiàng)目應(yīng)該包括:農(nóng)業(yè)灌溉耗損量、工業(yè)用水耗損量、城鎮(zhèn)生活用水耗損量、跨流域(或跨區(qū)間)引水量、河道分洪決口水量、大中型水庫蓄變水量,并指出各地應(yīng)根據(jù)具體情況增減還原項(xiàng)目[16]。如黃河水利委員會編制的《黃河水資源公報》,計算天然徑流量采用的公式為:天然徑流量=實(shí)測徑流量+耗水量+水庫蓄泄水變化量,其中耗水量為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)生活用水三者之和及其他可能的引用水,水庫蓄泄水變化量為大、中型水庫蓄水、泄水變化量(詳見各年黃河水資源公報)[17]。在修正當(dāng)前使用實(shí)測徑流量估算化學(xué)風(fēng)化大氣CO2消耗量的誤差時,對于“耗水量”和“水庫蓄泄水變化量”這2項(xiàng),作者認(rèn)為“耗水量”是至關(guān)重要的,因?yàn)檫@是1種常態(tài)用水,而“水庫蓄泄水變化量”一是影響較小,二是具有隨機(jī)性,主要變化是在水庫建成的初期(水庫建成后的取用水已計入耗水量),水庫建成進(jìn)入正常使用后,其蓄泄水變化量就很小了。2005—2008年黃河流域大、中型水庫平均蓄泄水變化量為0.28 km2·a-1,流域平均耗水量為28.42 km2·a-1[17]。平均水庫蓄泄水變化量相對平均耗水量較小,不足1%,可以忽略。2005—2008年黃河流域耗水量中以農(nóng)田灌溉用水為主,約占74%～78%[17]。因此,在考慮耗水量的基礎(chǔ)上估算流域巖石化學(xué)風(fēng)化大氣CO2的消耗量及消耗率就變得很有意義。

本文根據(jù)課題組2007年黃河流域化學(xué)風(fēng)化數(shù)據(jù)[11],結(jié)合流域耗水量,重新估算了黃河流域硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量和消耗率。針對黃河流域巖石分布類型復(fù)雜的特點(diǎn),提出了考慮耗水量分段計算的方法,分別估算了黃河流域上、中、下游硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化對大氣CO2的消耗。結(jié)果表明,黃河流域耗水量對硅酸鹽風(fēng)化消耗大氣CO2的貢獻(xiàn)已經(jīng)達(dá)到了入海徑流量所表征的數(shù)量級。黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率上游>中游>下游,消耗量中游>上游>下游。上、中游硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量分別相當(dāng)于下游的33和37倍左右。

1 考慮耗水量估算黃河硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2消耗量及消耗率

圖1為2005—2008年黃河流域主要水文站年平均徑流量和各站段年平均耗水量分布。從圖中可以看出黃河流域年平均徑流量從上游到下游逐漸降低,年平均耗水量中游>下游>上游。蘭州以上段年平均耗水量(2.72 km3·a-1)占全流域年平均耗水量的9.6%,蘭州至花園口段(17.00 km3·a-1)占59.8%,花園口至利津段(8.70 km3·a-1)占30.6%。流域年平均耗水量(28.42 km3·a-1)約為利津年平均徑流量(18.70 km3·a-1)的1.5倍。由此看來,黃河流域人類活動耗水量已經(jīng)超過了其入海徑流量。

圖1 2005—2008年黃河主要水文站年平均徑流量與各站段年平均耗水量Fig.1 Annual mean discharge of major hydrological stations nd annual mean water consumption in different reaches of the Huanghe River drainage basin in 2005—2008

流域硅酸鹽巖風(fēng)化主要發(fā)生的反應(yīng)分別如下:

根據(jù)上面的反應(yīng),河流全流域硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2消耗量及消耗率的計算公式一般為:

式中FCO2,sil、ΦCO2,sil分別為流域硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量和消耗率;[Na+]sil、[K+]sil、[Ca2+]sil、[Mg2+]sil為河水中由硅酸鹽風(fēng)化提供的陽離子濃度;Q為流量;S為流域面積;下標(biāo)“最下游”代表河流最下游采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。

若考慮耗水量,估算河流全流域硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量及消耗率的計算公式應(yīng)該如下:

式中q耗為河流全流域耗水量;其余表達(dá)式含義及計算公式同上。

本文利用2007年黃河流域硅酸鹽風(fēng)化的數(shù)據(jù)[11],考慮耗水量對化學(xué)風(fēng)化的貢獻(xiàn),使用上述方法2重新估算了黃河流域硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量及消耗率,最下游采樣點(diǎn)選擇黃河利津水文站,估算結(jié)果列于表1中。從表1中可以看出方法2考慮耗水量估算的結(jié)果較方法1使用利津?qū)崪y徑流量的估算增大了139%。黃河流域耗水量對硅酸鹽風(fēng)化消耗大氣CO2的貢獻(xiàn)已經(jīng)達(dá)到了入海徑流量所表征的數(shù)量級,其貢獻(xiàn)不可忽視。事實(shí)上,使用利津?qū)崪y徑流量估算的CO2消耗量僅是風(fēng)化產(chǎn)生入海溶解離子所消耗的大氣CO2量。

表1 2007年黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率Table 1 The flux and rate of CO2consumption by silicate weathering in the Huanghe River drainage basin in 2007

大氣CO2通過流域巖石的化學(xué)風(fēng)化作用轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO-3進(jìn)入河水,同時流域碳酸鹽風(fēng)化將自身含有的碳也轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO-3釋放到河水中。這些HCO-3(DIC)主要經(jīng)河流輸送進(jìn)入海洋,也有部分通過水-氣界面向大氣揮發(fā),而被人為大量耗水取走的HCO-3(DIC)則隨之留在了陸地上。這部分HCO-3(DIC)的去向,給人留下了許多遐想。比如在人為耗水輸送、用水過程中,通過水-氣界面揮發(fā)進(jìn)入大氣的有多少?滲透進(jìn)入地下水,增加地下水中DIC含量的有多少?與土壤組分發(fā)生反應(yīng),沉積在陸地上的有多少?沉積在陸地上的部分又有多少隨地表沖刷再一次進(jìn)入河流增加河水中的DIC?因人為耗水留在陸地上的HCO-3(DIC)重新沉積為碳酸鹽巖的時間尺度又是多大?這一系列問題需要思考和研究。

2 黃河流域上、中、下游硅酸鹽風(fēng)化大氣CO2的消耗量及消耗率

目前在研究同一流域內(nèi)不同區(qū)域巖石風(fēng)化消耗CO2的情況時,大多通過各采樣點(diǎn)至河流源頭流域的巖石風(fēng)化CO2消耗率的數(shù)值變化進(jìn)行定性描述。如Lingling Wu等[18]在研究青藏高原東部黃河上游流域的化學(xué)風(fēng)化時,依據(jù)黃河源頭至蘭州的硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率大于黃河源頭至唐乃亥(唐乃亥位于黃河源頭至蘭州之間)的硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率,推斷從唐乃亥至蘭州這一段有高的CO2消耗率,而唐乃亥以上河源區(qū)硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗率較低。作者在“黃河流域硅酸鹽風(fēng)化的討論”[11]中,也采用這種方法計算了黃河各采樣點(diǎn)至源頭的硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率。但這種算法沒能給出具體某一河段流域巖石風(fēng)化CO2的消耗量和消耗率。

黃河流域面積廣闊、巖石分布類型復(fù)雜,上游河源區(qū)分布著大量頁巖,部分黃土類土和少量巖漿巖的出露巖層[20];流域中部廣泛分布著第四紀(jì)的黃土和類黃土沉積,黃土覆蓋面積占全流域面積的44%[21];流域下游則主要是黏土為主的碎屑巖。此外,在流域北、南和西部邊緣及最下游的大汶河流域內(nèi)分布有從太古宙到第三紀(jì)的花崗巖和變質(zhì)巖[22](見圖2)。定量確定其不同河段流域巖石風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率對于揭示氣候、地質(zhì)、地貌及人類活動等因素對流域巖石化學(xué)風(fēng)化作用的影響具有重要意義。

圖2 黃河流域巖石類型分布及2007年調(diào)查站位圖Fig.2 The distribution of major rock types and sampling sites in the Huanghe River drainage basin in 2007

本文根據(jù)黃河流域巖石類型的分布將黃河分為上游(蘭州以上)、中游(蘭州至花園口)、下游(花園口至利津)三段。各河段河水中硅酸鹽風(fēng)化來源的溶解離子主要來源于該河段流域面積內(nèi)硅酸鹽的化學(xué)風(fēng)化作用以及該段河流入口斷面的輸送。各河段河水中硅酸鹽風(fēng)化來源溶解離子的去向則是一部分通過河段出口斷面向下游輸送,另一部分隨人類耗水又輸送回陸地(見圖3)。再者,河流沿岸人為耗水量中硅酸鹽風(fēng)化來源的離子濃度應(yīng)與耗水河段水體相同,考慮到河流耗水是在河段內(nèi)不同取水點(diǎn)分別取用,作者用各河段取樣點(diǎn)硅酸鹽風(fēng)化來源離子濃度的平均水平表征該河段人為耗水中硅酸鹽風(fēng)化來源的離子濃度。因此考慮耗水量分段計算黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率公式如下:

式中下標(biāo)“i”代表河流從上游到下游的第i河段;“出”、“入”分別代表各河段的出、入口斷面;“平均”代表河段流域各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值;其余表達(dá)式含義同上。

圖3 考慮耗水量分段計算的方法Fig.3 Calculation method of fluxes and rates of CO2consumption by rock weathering considering contribution of water consumption in each reach of a river

使用上述方法3考慮耗水量分段估算的結(jié)果見表2。從表2中可以看出,黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率上游(47.72×103mol·km-2·a-1)>中游(20.41× 103mol·km-2·a-1)>下游(13.01×103mol·km-2· a-1),而消耗量則是中游(10.36×109mol·a-1)>上游(9.28×109mol·a-1)>下游(0.28×109mol·a-1)。這一結(jié)論與黃河流域巖石類型分布的狀況很好的吻合。黃河上游分布著大量頁巖,另有部分黃土類土和少量巖漿巖的出露巖層,頁巖的主要礦物成分為黏土礦物和石英、長石、云母等碎屑礦物;中游主要分布有第四紀(jì)的黃土和類黃土沉積,礦物成分主要是石英、長石和云母為主的硅酸鹽碎屑礦物、黏土礦物、碳酸鹽礦物及氯化物和硫酸鹽的易溶性鹽類;黃河下游主要分布長石類硅酸鹽長期風(fēng)化作用形成的黏土礦物。可見,黃河上游巖石類型以硅酸鹽為主,硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率較高;中游分布硅酸鹽、碳酸鹽和蒸發(fā)鹽3種巖類,硅酸鹽巖的出露面積減少,風(fēng)化CO2消耗率也隨之降低;黃河下游主要是地上懸河,巖石類型主要為黏土類硅酸鹽,風(fēng)化CO2消耗率又有降低。因此黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率上游>中游>下游。但由于黃河流域的面積是中游>上游>下游,使得流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗量中游>上游>下游。黃河流域硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化作用對大氣CO2的消耗主要存在于上、中游。從方法3考慮耗水量分段計算的定量結(jié)果上看,上、中游硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量分別相當(dāng)于下游的33和37倍左右。

表2 2007年黃河上、中、下游硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗Table 2 CO2consumption by silicate weathering in upstream,midstream and downstream of the Huanghe River drainage basin in 2007

3 討論

3.1 方法的比較

如前所述,使用黃河利津?qū)崪y徑流量估算的流域硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率分別為8.11×109mol·a-1和10.78×103mol·km-2·a-1;若使用耗水量與利津?qū)崪y徑流量相加的方法估算結(jié)果為19.38× 109mol·a-1和25.78×103mol·km-2·a-1;使用分段計算再加和的方法估算結(jié)果為19.92×109mol·a-1和26.50×103mol·km-2·a-1。比較上述3種方法的估算過程可以得出:(1)若不考慮耗水量的貢獻(xiàn),使用利津?qū)崪y徑流量的估算方法造成了結(jié)果的嚴(yán)重低估。(2)考慮耗水量的貢獻(xiàn),使用耗水量與利津?qū)崪y徑流量相加的方法糾正了以往估算方法的嚴(yán)重不足,但由于計算中使用的是利津站風(fēng)化來源離子濃度,沒有考慮上、中游耗水中風(fēng)化來源的離子濃度與利津站風(fēng)化來源離子濃度的差別,使得估算結(jié)果還存在一定誤差。(3)考慮耗水量分段估算的方法,由于使用各河段硅酸鹽風(fēng)化來源離子濃度的平均水平表征該河段耗水量中硅酸鹽風(fēng)化來源的離子濃度,進(jìn)一步準(zhǔn)確估算了耗水量的貢獻(xiàn),不但能夠給出各河段化學(xué)風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率,其加和結(jié)果給出的全流域硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率也是準(zhǔn)確的。因此,建議討論巖石類型分布復(fù)雜的流域化學(xué)風(fēng)化時,考慮耗水量的貢獻(xiàn),分段采用方法3計算是合適的。若流域數(shù)據(jù)缺失,至少應(yīng)采用方法2計算,避免僅用實(shí)測徑流量使估算結(jié)果嚴(yán)重低估。

3.2 考慮耗水量的必要性

河流沿岸人類活動較為集中,各種工農(nóng)業(yè)活動尤其是農(nóng)業(yè)灌溉消耗了大量水資源,導(dǎo)致河流下游徑流量降低。據(jù)報道,20世紀(jì)后50 a中全球河流入海年徑流量總體變化不大,但中緯度地區(qū)河流入海年徑流量下降了約60%[23]。1995年全球灌溉耕地面積為2 549 093 km2,47%分布于印度、中國和美國[24]?？梢娪捎谌祟惢顒拥膭×页潭?、氣候條件不同,全球不同地區(qū)河流人為耗水的嚴(yán)重程度不同,其中農(nóng)業(yè)活動相對集中、降水量相對于赤道地區(qū)少的中緯度地區(qū)河流沿岸人為耗水較為嚴(yán)重。就具體的河流來看,非洲尼羅河?xùn)|部流域水資源的86%被用于農(nóng)業(yè)灌溉[25]。恒河-印度河流域灌溉耕地面積3.308萬km2,其中地表水灌溉面積約占26.6%[26]。尼日爾河上游灌溉耕地面積為550 km2,該地區(qū)自1971年起就以水稻作為主要農(nóng)作物[27]。非洲東南部Limpopo河下游2009年灌溉耕地面積94 km2,灌溉用水量439×106m3·a-1,若按政府計劃至2025年灌溉面積擴(kuò)大到730 km2,灌溉需水量將達(dá)到1.3×109m3·a-1,超出Limpopo河的水資源總供給量[28]。亞歐大陸河流中,Mekong河1979—1999年農(nóng)業(yè)灌溉用水(12.4 km3·a-1)致使河流徑流量減少了2.1%[29]。我國長江流域2007年耗水量為830億m3[30]。黃河流域2007、2008年耗水量分別為283.66和290.22億m3,是利津水文站年徑流量(204和145.6億m3)的1.4和2.0倍[17]。美洲大陸河流中,Colorado河1979—1999年農(nóng)業(yè)灌溉用水(8.3 km3·a-1)致使河流徑流量減少了29%[29]。美國Mississippi河下游耕地面積為12546 km2,約占流域面積的2/3[32]。此外,澳大利亞Barwon-Darling河流域1997—1998年人為取水量(2 074Gl)占多年徑流量(2 370Gl)的87%[31]?？梢?沿岸工農(nóng)業(yè)活動對河流水資源的消耗已成為人類活動影響河流過程的重要方面。科學(xué)估算河流流域巖石風(fēng)化CO2消耗量不能忽視沿岸人為耗水的影響。

3.3 分段計算流域巖石風(fēng)化大氣CO2消耗的必要性

全球許多河流流域地質(zhì)背景復(fù)雜、流域面積廣闊且流經(jīng)多個國家,如Amazon河(5.83×106km2)流經(jīng)秘魯、厄瓜多爾、巴西等8國,流域內(nèi)分布有碳酸鹽巖(3.9%)、砂巖(16.7%)、頁巖(50.7%);Mississippi河(3.13×106km2)流域內(nèi)分布有砂巖25.3%,頁巖47.6%,碳酸鹽巖18.1%;Nile河(1.84×106km2)流經(jīng)盧旺達(dá)、坦桑尼亞、埃及等9國,流域內(nèi)分布有砂巖31.9%,碳酸鹽巖2.5%,玄武巖20.4%;Ganges-Brahmaputra河(1.64×106km2),流域內(nèi)分布有砂巖15.4%,頁巖31.5%,碳酸鹽巖33.8%;Indus河(0.88 ×106km2)主要流經(jīng)印度和巴基斯坦,流域內(nèi)分布有砂巖16.8%,頁巖24%,碳酸鹽巖26%[33]。定量確定河流不同河段流域內(nèi)巖石化學(xué)風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率不僅對于揭示氣候、地質(zhì)、地貌及人類活動等因素對河流流域巖石化學(xué)風(fēng)化作用的影響具有重要意義,而且對于某一區(qū)域或國家在國際社會中謀求一定的政治、經(jīng)濟(jì)利益具有非常重要的意義。

4 結(jié)論

(1)由于世界人口持續(xù)增長、耕地面積不斷擴(kuò)大,研究河流流域化學(xué)風(fēng)化時必須考慮耗水量的貢獻(xiàn)。黃河流域耗水量對硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化消耗大氣CO2的貢獻(xiàn)(139%)已經(jīng)達(dá)到了入海徑流量所表征的數(shù)量級。

(2)黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量及消耗率分別為19.92×109mol·a-1和26.50×103mol·km-2·a-1。黃河流域硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗率上游>中游>下游,消耗量中游>上游>下游。上、中游硅酸鹽風(fēng)化CO2的消耗量分別相當(dāng)于下游的33和37倍左右。

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Abstract: Discharge in the downstream of rivers declines due to the consumption of water resources by human activities,therefore the influence of water consumption must be considered when calculating flux and rate of CO2consumption by rock weathering in river drainage basin.This paper re-estimates flux and rate of CO2consumption by silicate weathering in the Huanghe River drainage basin concerning the water consumption in the whole drainage using the data we discussed in 2007.The flux and rate of CO2consumption by silicate weathering in the Huanghe River drainage basin are 19.92×109mol·a-1and 26.50× 103mol·km-2·a-1.The contribution of water consumption to CO2consumption by silicate weathering is as the same magnitude as that estimated by the runoff of Huanghe River Estuary.Aiming at the complex distribution of various rock types in the Huanghe River drainage basin,a calculating method of flux and rate of CO2consumption by rock weathering concerning contribution of water consumption in the three reaches of the Huanghe River is presented,and the results show that:atmospheric CO2consumption flux by silicate weathering decreases in the following order:midstream>upstream>downstream,while atmospheric CO2consumption rate decreases in the order:upstream>midstream>downstream.Atmospheric CO2consumption flux by silicate weathering in the upstream and midstream of the Huanghe River are 33 and 37 times as that in the downstream respectively.

Key words: Huanghe River;silicate weathering;water consumption;CO2consumption rate

責(zé)任編輯 龐 旻

Discussion on Silicate Weathering in the Huanghe River Drainage Basin(2): the Contribution of Water Consumption to CO2Consumption by Silicate Weathering

ZHANG Long-Jun,WANG Bao-Sen,XUE Ming,WAN G Liang,WEN Zhi-Chao
(Key Lab of Marine Environmental Science and Ecology,Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266100, China)

X131

A

1672-5174(2011)04-109-07

國家自然科學(xué)基金主任基金項(xiàng)目(40940019)資助

2010-12-16;

2010-12-30

張龍軍(1955-),男,教授,博導(dǎo)。Tel:(0532)66782967;E-mail:longjunz@ouc.edu.cn