第七届青年地学论坛

       耦联水生光合作用的碳酸盐风化碳汇是全球碳循环的重要组成部分，而生物碳泵(BCP)是稳定碳酸盐风化碳汇的关键机制。生物碳泵是指喀斯特水体浮游-沉水植物通过光合作用利用溶解无机碳(DIC)，形成内源有机质和碳酸钙沉淀，将部分碳酸盐风化碳汇固定下来，形成稳定碳汇。DIC浓度越高，水生植物生长越快，存在“DIC施肥效应”，水体有富营养化的趋势。富营养化作为BCP的特殊阶段，是当前地表水环境面临的主要问题。然而，通常认为富营养化的控制元素是氮磷，而BCP的控制元素是碳。同时，BCP产生的碳酸钙与水中的磷酸盐形成共沉淀，将可溶性的磷酸盐转变为不溶性的磷酸盐；BCP还产生氧气，使水体的pH升高，高的pH和溶解氧浓度有利于氢氧化铁胶体(具有较大的比表面积)的形成，可以促使磷在氧化铁/氢氧化铁上吸附，发生共沉淀。生物碳泵的除磷机制可以缓解水体向蓝藻型富营养化的发展，可能促成水质安全和水体碳增汇的双赢。河流筑坝后，水坝阻碍了包括碳、氮、磷在内的基本营养物质沿河网的流动，导致营养物质滞留和转化的提高。在这种情况下，生物碳泵效应的营养盐限制如何变化，BCP的除磷机制在其中的作用值得进行深入研究。本研究对位于贵州省的三个喀斯特筑坝河流（平寨水库、普定水库和红枫湖水库）进行了系统采样，以研究河流筑坝后生物碳泵除磷机制对生物碳泵营养盐限制的影响及富营养化缓解作用。研究结果表明，入库河流的生物碳泵主要受碳的控制，其次是氮和磷。生长季，平寨水库和普定水库的生物碳泵主要受P的限制，其次是N和C；而红枫湖水库生长季的生物碳泵主要受N的限制，其次是C和P。通过对平寨水库和红枫湖水库沉降颗粒物中总磷通量的分析发现，两个水库沉降颗粒物中TP的通量从上游到下游大坝处逐渐降低，平寨水库的TP沉积通量是红枫湖水库的3倍。由于平寨水库TP的沉降通量比红枫湖高，导致水体中TP含量从上游到下游逐步降低，水体的TN/TP逐步升高，且TN/TP明显高于红枫湖水库。因此在强烈的生物碳泵除磷影响下，生长季平寨水库的生物碳泵表现为P限制，而红枫湖表现为N限制。通过对沉降颗粒物中磷形态的分析发现，在平寨水库中与生物碳泵效应有关的P占到总磷的69%，而红枫湖则占到62%。进一步对两个水库的藻类组成进行分析发现，在强烈的生物碳泵除磷影响下，平寨水库的TN/TP值升高，蓝藻比例明显比红枫湖水库的低，并且在平寨水库大坝处甚至没有检测到蓝藻。说明生物碳泵的除磷确实可以有效的缓解蓝藻型富营养化的发展。

 

生物碳泵,磷去除,喀斯特筑坝河流,营养盐限制,富营养化控制