天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究

【摘要】：大气CO_2浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用，研究碳循环、CO_2收支平衡和精确评估是制定区域CO_2减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此，本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象，通过对地下水调查及水样的采集与分析，运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征，并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明：浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原，呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律，地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水，沿此方向水化学类型由HCO_3-Ca·Na·Mg→Cl·SO_4-Na→Cl·HCO_3-Na→Cl-Na型转变；淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3 034和6 564 km~2。地下水水化学组分中Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO~-_3主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2 241 640万m~3,总DIC储量为8.13×10~6 t,总碳汇量为4.11×10~6 t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157 799万、6 245 936万和1 459 247万m~3,DIC浓度分别为19～200、19～200和19～342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10~6、1.65×10~6和0.58×10~6 t,碳汇量分别为0.22×10~6、0.90×10~6和2.98×10~6 t。沿地下水流向，DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。