赤水河流域水化学特征与岩石风化机制

Hydrochemical characteristics and chemical weathering processes in Chishui River Basin

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摘要赤水河是长江上游唯一一条干流没有修筑大坝的一级支流,对于探讨河流物质输送与流域岩石风化具有重要的意义.通过对赤水河全流域干流与主要支流进行系统采样,分析了河水的水化学特征及其控制因素,基于化学计量平衡与正演模型方法,计算了大气来源、人为活动输入、硅酸盐岩与碳酸盐岩风化端元对河水溶质的相对贡献,并对流域的岩石风化速率与大气CO2消耗速率进行了估算.结果表明:赤水河流域河水阳离子组成以Ca2+、Mg2+为主,碳酸盐岩风化对河水阳离子的平均贡献率达到77％,大气来源、人为活动输入、硅酸盐岩风化对河水阳离子的平均贡献率分别约为12％、3％和9％;河水阴离子组成以HCO3-、SO42-为主,与长江和乌江等河流相比,河水中SO42-含量较高而HCO3-含量较低.流域硅酸盐岩风化速率与大气CO2消耗速率分别为7 t·km-2·a-1、1.7× 105 mol·km-2·a-1,与其他位于西南喀斯特地区的河流接近;仅考虑碳酸风化碳酸盐岩时,流域碳酸盐岩风化速率约为57.6 t·km-2·a-1,大气CO2消耗速率约为4.52×105 mol·km-2·a-1,而在硫酸参与作用下,流域碳酸盐岩风化速率增至为74.6 t·km-2·a-1,大气CO2消耗速率减至为1.74×105 mol·km-2·a-1.硫酸的存在使得赤水河流域碳酸盐岩风化速率估算结果提高了约30％,而相对于其他西南喀斯特地区的河流,由于河水中SO42-含量较高而HCO3-含量较低,使得其风化过程具有较低的大气CO2消耗速率.