三峡库区典型支流溶解有机碳季节变化规律及其对长江干流碳通量的影响

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2013年对三峡库区中部典型支流(朱衣河、梅溪河、草堂河)与长江干流的溶解有机碳(DOC)浓度及浊度、水温、叶绿素浓度、二氧化碳分压、pH值等水环境参数进行逐月观测,分析支流库湾DOC浓度季节变化规律及空间分布情况,对比干支流水体DOC浓度差异。采用声学多普勒流速剖面议(ADCP)对三峡库区干支流交换界面流速、流向等水动力参数进行逐月测量,计算干支流交换界面进出水体流量。结合干支流界面DOC浓度分布、流速剖面和干支流水体DOC浓度,确定干支流界面进出水体DOC浓度,计算干支流间DOC的交换通量,探讨干支流间DOC交换对干流DOC浓度的影响。研究结果如下:(1)三峡库区干流水体、支流库湾水体DOC浓度分别介于53.88~128.82 μmol/L和47.35~205.49 μmol/L之间。干流水体与支流库湾水体DOC浓度全年变化趋势相近,均表现出夏秋季高而冬春季低的季节变化特征;支流库湾水体DOC浓度在夏秋季大多高于100 μmol/L,在冬春季大多低于100 μmol/L。总体来看,支流库湾水体DOC浓度在春、夏、秋三季均高于干流水体。(2)三峡库区支流河口进出水体同时存在,干支流水体交换频繁。支流河口进出水体流量相当,朱衣河、梅溪河、草堂河河口干支流水体交换量分别介于261.51~709.24 m3/s、392.22~672.35 m3/s、657.04~1113.07 m3/s之间,远高于支流上游来水量。三峡库区干支流间DOC交换在全年大部分时期表现为支流库湾DOC向干流输送;仅在10-12月,干支流间DOC交换表现为干流DOC向支流库湾输送。2013年库区支流与长江干流间的DOC交换总体表现为支流DOC输入干流,朱衣河、梅溪河、草堂河向干流输入DOC的通量分别为25.4×106 106.1×106 mol/yr、118.0×106 mol/yr。(3)相对于干支流间的DOC交换,三峡水库支流上游来水对库湾DOC浓度的影响可忽略不计。春、夏、秋三季,受生物固碳作用过程影响,支流库湾DOC浓度高于干流水体。这些季节支流库湾DOC输入对干流DOC贡献显著。通过估算,2013年三峡库区支流输入干流DOC通量为4.1×109 mol/vr。2013年三峡库区长江干流DOC输送通量为42.8×109 mol/yr,支流贡献DOC占库区干流DOC输送通量的9.6%。三峡水库蓄水后,库区干流江段(重庆市主城区至三峡大坝)水体DOC浓度呈现出沿程上升的变化趋势;这可能与支流库湾向干流输送DOC有关。
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