黄河小浪底水库水沙调控与流域硫循环

摘要：

陆地风化的硫酸盐(SO42?)通过河流体系输入海洋,其通量以及硫酸盐同位素组成(δ34SSO4和 δ18OSO4)对全球硫循环及海洋SO42?同位素组成至关重要.河流体系SO42?含量及δ34SSO4和δ18OSO4组成不但受SO42?来源控制,而且受河流内部硫酸盐细菌还原及氧化过程影响,但其影响程度仍不明确,特别是拦河筑坝以及水沙调控过程对流域硫循环的影响仍不清楚.选择黄河小浪底水库作为研究对象,借助水化学、水体氢氧同位素(δDH2O和δ18OH2O)及δ34SSO4和 δ18OSO4方法,通过对比分析水沙调控前后下泄河水SO42?含量及同位素组成差异,阐明水沙调控过程对河水SO42?通量及同位素组成的影响机制.结果表明:(1)2018年黄河小浪底水库水沙调控发生在7月份,8月份泥沙下泄与中游黄土高原降雨有关.两次排沙过程下泄水δ18OH2O均值分别为?8.1‰和?8.9‰,SO42?均值分别为1.43 mmol/L和1.77 mmol/L,δ34SSO4均值分别为8.3‰和7.4‰,δ18OSO4均值分别为5.4‰和5.7‰.(2)水沙调控开始前(6月份)下泄河水δ18OH2O均值为?7.0‰,SO42?均值为1.59 mmol/L,δ34SSO4均值为8.0‰,δ18OSO4均值为7.5‰;水沙调控结束后(10月份)下泄河水δ18OH2O均值为?9.2‰,SO42?均值为1.26 mmol/L,δ34SSO4均值为6.7‰,δ18OSO4均值为7.3‰.(3)黄河小浪底水库7月份水沙调控导致泥沙暴露,有机硫和来自硫酸盐细菌还原产生的硫化物发生氧化,造成下泄河水δ18OSO4值降低,但下泄河水在下游河道内流动过程中δ34SSO4和 δ18OSO4变化不大.(4)2018年黄河小浪底水文站SO42?输出通量为0.061 Tmol/a,水沙调控过程SO42?输出通量占全年SO42?输出通量的比例为14.8％,入海δ34SSO4和 δ18OSO4流量均值分别为7.6‰和6.8‰.黄河排沙过程改变原有水?沉积物界面环境,导致硫化物以及有机硫二次释放,改变了黄河入海硫酸盐通量以及硫和氧同位素组成.

关键词：硫酸盐;硫和氧同位素;黄河小浪底水库;水沙调控;硫循环;水文地质

所属期刊栏目：47

分类号：P595(地球化学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;河南省地质矿产勘查开发局青年科技创新项目

在线出版日期：2022-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：589-606