暴雨事件加速碳酸鹽巖風化及其二氧化碳消耗

近日，中國科學院地球環境研究所金章東研究團隊通過青藏高原東部岷江上游季節性（周分辨率）河水中陰陽離子、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr以及懸浮顆粒物的地球化學和礦物學組成分析，表明岷江上游的河水化學主要由碳酸鹽巖溶解主導，進而探討碳酸鹽巖風化對暴雨事件的季節性響應。相關研究成果發表在Journal of Hydrology上。

由于快速溶解動力學，碳酸鹽巖風化對構造活動和氣候變化高度敏感，對短時間尺度的碳循環起著關鍵作用。在全球變暖的大背景下，極端天氣和水文事件頻發，但這些事件如何影響碳酸鹽巖風化及其碳收支尚不明確，尤其是在構造侵蝕劇烈的地區。

該團隊研究數據顯示，在2010年季風期間，流域共經歷了6次暴雨事件。與非季風期相比，這些暴雨事件導致徑流量和懸浮物濃度分別增加了7-14倍和10-40倍，碳酸鹽巖風化及其CO₂消耗平均通量分別增加了270%和264%。研究團隊進一步提出風暴事件對碳酸鹽巖風化及其CO₂消耗的增強機制。暴雨導致更多新鮮碳酸鹽礦物暴露，增加了反應比表面積；高徑流量條件下，碳酸鹽礦物的快速溶解動力學使其比硅酸鹽礦物更快溶解，導致水體迅速達到飽和；強降水可能促進土壤CO₂的排放進入水體，為驅動碳酸鹽巖的溶解提供了更多的質子。

研究團隊采用碳酸鹽巖不一致溶解模型，揭示了在流域尺度上，高侵蝕作用導致碳酸鹽巖風化時Mg和Sr相對于Ca的優先淋出，并通過暴雨事件產生更多的碳酸鹽巖以懸浮顆粒形式被帶到下游進一步風化。該研究為認識全球變暖背景下風化、侵蝕和氣候之間的關系提供了新的見解。

非季風與暴雨事件期間碳酸鹽巖不一致溶解（ICD）過程示意圖。（課題組供圖）

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131860