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青藏高原孕育了很多世界大河,这些大河是研究青藏高原抬升对全球陆地风化和大气—陆地—海洋循环影响的理想地区。为了更好地了解青藏高原东部的化学风化特征,本研究通过野外采样和室内实验相结合,选择发源于青藏高原东麓,并行于青藏高原—横断山脉的金沙江、澜沧江和怒江(简称三江)为研究对象。采用化学计量学和地球化学方法,深入细致地探讨三江中上游流域河水中的主量元素化学组成、空间变化、季节性变化、主要离子来源;定量地估算碳酸盐类、硅酸盐类、蒸发盐类风化对三江水化学组成的贡献比例,研究三江流域化学风化速率及其季节性变化,并估算了三江流域的净CO2消耗速率。通过上述研究,有助于我们更好地了解三江流域的化学风化特征,评估影响化学风化速率的可能因素,进一步认识青藏高原风化对全球气候的影响。 对三江流域空间尺度和时间尺度样品的物理、化学性质进行分析,可以看出三江水样pH总体呈弱碱性,其中空间尺度水样总溶解性固体(TDS)含量范围为192~480mg/L,从金沙江到澜沧江再到怒江依次递减;三江定点样品的TDS变化范围为105-465mg/L,平均值为281 mg/L,远高于世界河流平均值65mg/L。 三江河水的水化学组成在空间上呈规律性变化,总体上看,三江水中阳离子和阴离子含量从上游到下游均呈现下降趋势,说明从上游到下游风化作用逐渐减弱且受人为活动影响不明显。三江水化学组成还有季节性变化特征,丰水期径流量均显著增大,由于稀释作用,水样中的主要阴阳离子和硅浓度均有明显的降低。 通过对三江水样水化学组分进行Gibbs图分析得出,三江水化学组成主要是由岩石风化控制。利用正演模型估算蒸发盐类(岩盐和石膏)、碳酸盐类和硅酸盐类对三江流域水化学组成的贡献,三江干流水样中溶质来源主要是碳酸盐类风化和蒸发盐类溶解,其中金沙江和澜沧江干流水化学组成来源沿程存在一定的变化,金沙江干流水化学组成在丰水期主要来源于碳酸盐类风化,而枯水期则主要是蒸发盐类溶解占主导,怒江硅酸盐类风化所占的比例明显高于金沙江和澜沧江。 排除人类活动的干扰和时间序列采样为准确评估三江中上游流域的风化速率提供了可能,正演法估算出澜沧江维登以上流域碳酸盐类和硅酸盐类风化速率最大,分别是57.5t/km2/a,和7.7 t/km2/a,金沙江石鼓上游流域风化速率最小。金沙江石鼓、澜沧江维登和怒江六库以上流域的净CO2消耗速率分别为76.3×103 mol/km2/a(16.3×109 mol/a)、238.9×103 mol/km2/a(16.0×109 mol/a)和189.3×103 mol/km2/a(19.5×109 mol/a);三江中上游流域净CO2消耗量占全球CO2总消耗量的0.6%,这与其流域面积和径流量相当。本研究还通过反演法对部分样品进行验证,结果表明正演法和反演法得到的CO2净消耗速率相差在误差范围内。三江流域化学风化速率与气候有很好的正相关关系,其中温度和降雨量对风化速率的影响最为明显,在丰水期,由于温度较高,降水充足,净CO2消耗速率可达旱季的2-4倍。