太湖湖泊水体碳循环模型研究.pdfVIP

第 19 卷 第 2 期 水 科 学 进 展 Vol19 ,No2 2008 年 3 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 Mar . , 2008 　 太湖湖泊水体碳循环模型研究 1 2 1 1 1 1 1 张发兵 , 胡维平 , 胡雄星 , 李 　芳 , 刘登国 , 刘必寅 , 夏 　凡 ( 1 上海市环境监测中心 , 上海 　200030 ; 2 中国科学院南京地理与湖泊研究所 , 江苏 南京 　210008) 摘要 : 在垂直压缩三维水动力模型的基础上 , 建立了包括无机碳 、有机碳 、二氧化碳 、浮游植物态碳 、浮游动物态 碳 、鱼类态碳 、沉水植物态碳 、底泥中的有机碳 、底泥中的无机碳 、底泥间隙水中的有机碳和无机碳等状态变量的 太湖碳循环三维模型 。并用 2000 年的实测资料进行了参数率定 , 用 2003 年的实测数据进行了校验 。校验结果显 示 , 绝大多数校验点次的实测值与模拟值间的误差均小于 30 % , 4 个校验点的模拟值和实测值的年平均误差均小于 40 % , 由此可见 , 模型虽然仍需进一步完善 , 但其已经具有了一定的模拟精度 , 为太湖湖泊水体碳循环的研究奠定 了基础 。同时模型计算结果表明: 湖泊水体碳循环对大气二氧化碳浓度的降低有正面作用 。 关 　键 　词 : 太湖 ; 碳循环 ; 三维模型 ( ) 中图分类号 : P342 ; P3433 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2008 湖泊是内陆水体的自然单元之一 , 是陆地地表水碳元素汇集地之一[ 1] 。进入湖泊的碳 , 部分被出湖河流带 至其他区域 , 部分被储存在湖底[2 ] , 部分通过水气界面与大气进行交换 , 对大气碳的含量造成影响[3 ] 。而湖 泊水体中的碳循环就更加复杂 , 浮游植物 、浮游动物 、鱼类 、沉水植物 、湖底沉积物 、水动力条件乃至风场等 因素都会对湖泊水体中的碳循环产生影响 。目前 , 国内碳循环的研究重点主要集中在海洋 , 有关海洋碳循环模 型及海气界面二氧化碳交换的文章相当普遍 , 然而对湖泊水体的碳循环研究相对较少 , 至今也只严国安[4 ] 、 [5 ] 陈毅凤 等对内陆水体碳循环进行过简单的估算 , 而没有关于湖泊水体碳循环模型研究的相关报道 。有鉴于 此 , 本文在太湖三维水动力模型的基础上 , 首次建立了太湖湖泊水体碳循环模型 , 通过对太湖水体二氧化碳生 物固定 、有机碳降解 、碳酸盐平衡 、碳在不同营养级流动及空间输移 、界面交换等过程的模拟 , 期望揭示太湖 碳循环的特征 , 为弄清太湖水气界面碳交换和湖泊对大气二氧化碳含量变化的影响奠定基础 。 1 　概念模型 太湖中的碳主要以有机碳和无机碳两种形态存在 。湖泊水体中的有机碳来源有两种途径 : 一为外来 , 一为 自生 。其中外来的有机碳主要为地表径流带入的有机碳 , 它包括 : ①陆生植物的碎屑以及其在陆地上降解形 成的腐殖酸等溶解性有机物 ; ②陆生植物碎屑由风作用从湖面的输入 ;