增江河流颗粒有机碳的同位素示踪研究

【作者】 高全洲； 陶贞； 姚冠荣； 刘克新；

【机构】 中山大学地理科学与规划学院； 北京大学重离子物理教育部重点实验室；

【摘要】 陆源碳在经由河流、河口向海洋输送的过程中发生了复杂的生物地球化学变化,以至难以在海水和海洋沉积物中寻找到足够的陆源碳的生物标志物和同位素信号。河流下游及河口区极有可能是一个重要的碳源。碳的双同位素(¹⁴C,¹³C)是研究河流中有机质物源及其循环过程的理想示踪剂。增江是一条典型的湿热地区的河流,属珠江的二级支流,全长203km,干流总落差484m。下游的麒麟咀水文站控制流域面积2866km²,占流域总面积（3160km²）的91%。流域内基岩以燕山期花岗岩为主,地表覆盖着较深厚的红色风化壳,地貌类型以中、低山地和丘陵为主。本项目以4周为采样间隔在麒麟咀水文站对增江径流进行了一个完整水文年度的采样,用过滤法（滤膜孔径为0.45μ）和重力沉降法分别获取了14套细粒组和粗粒组的河流悬浮颗粒物样品。用元素分析仪和加速器质谱仪（AMS）分析了悬浮颗粒物中有机质的质量分数及其碳同位素组成(Δ¹⁴C和δ¹³C)。结果表明,河流悬浮颗粒物中有机碳（质）的质量分数随悬浮颗粒物浓度的增加而显著减小,并且,粗粒组的这种减小趋势呈线性模式,而细粒组的这种减小趋势呈更加显著的对数模式。粗粒组中有机碳的δ¹³C值变化于-25.05‰到-22.20‰之间,平均值为-23.62‰;细粒组中有机碳的δ¹³C值变化于-26.56‰到-22.89‰之间,平均值为-24.42‰。悬浮颗粒物浓度与有机碳的δ¹³C值之间不存在明显的相关性,说明流域内有机碳（活生物量及土壤有机质）形成的光合作用途径相似,不存在时间和空间上的显著差异。在全部样品中没有检测到核爆¹⁴C的信号,这与其他土壤侵蚀较为强烈的流域的情况相同。水文过程和粒径对河流颗粒有机质的表观¹⁴C年龄产生明显影响。低水位时期河流颗粒有机质的表观¹⁴C年龄较洪水位时期的河流颗粒有机质为老;粗粒组中有机质的表观¹⁴C年龄变化于310 a BP到1980 aBP之间,平均值为975 a BP;细粒组中有机质的表观¹⁴C年龄变化于240 a BP到1400 a BP之间,平均值为700 a BP。更多还原