河流是陆地向海洋输送有机碳的重要通道，全球河流每年向海洋输送2.6亿吨溶解有机碳(DOC)和2亿吨颗粒态有机碳(POC)。由于社会经济发展的需要，自1980年来，全球至少修建了48000座水库大坝，致使仅有37%的河流仍保持自然流动。水利大坝的拦截调蓄造成河流的水动力、水化学以及生态系统结构与功能发生改变，也极大地影响了河流向海洋的有机碳物质输入。据统计，每年内陆水库有机碳的埋藏量有6千万吨，占全球有机碳埋藏量的40%。 

　　由于碳酸盐岩风化作用强烈，喀斯特地区水体无机碳的含量比非喀斯特地区高6～10倍，因此，喀斯特地区水库的碳循环对人为活动的响应更为敏感，过去备受关注。然而有机碳在喀斯特河流-水库作用却被忽略，如生物碳泵机制，导致难以准确评估其碳循环和机制。生物碳泵（BCP）是指生物(藻类、水生植物)通过光合作用将溶解无机碳（DIC）以有机碳的形式稳定并储存过程。为了探究水库对河流有机质迁移转化的影响，天津大学李思亮教授团队联合中科院地化所和厦门大学，选择西南喀斯特地区乌江流域的洪家渡水库作为研究区，按河流区、过渡区及水库区采集样品，采用三维荧光光谱法、稳定碳同位素（δ13C）与和放射性核素（Δ14C）等多种研究指标开展研究。 

　　图1 河流-水库系统中DOC、POC以及水质参数的变化 

　　研究结果表明，水库的存在导致河流中有机质的性质发生了明显的改变：由于河流流速减缓，陆源POC被大量沉降；由于生物碳泵过程，从过渡区到水库区，DIC的浓度急剧下降，DOC和POC的浓度则相应增加；相比于河流区，过渡区和水库的有机质受光降解更强烈；DOC和POC的稳定同位素和放射性同位素信号一致，也表明二者可能有一个近似的来源。 

　　由于喀斯特地区的DIC的具有一个更加偏负的Δ14C值，所以导致新生成的POC也具有相对偏负的Δ14C值，而新生成POC通过降解进入到DOC的库中的时候，将会使年轻的DOC变得相对更老最后与新生成的POC具有一个相似的δ13C与Δ14C值。通过利用Δ14C进行端元混合计算发现，在过渡区和库区的DOC中藻类来源约占50%，并且在河流-水库系统中陆源DOC更不容易降解，从而明确了陆地水域生物碳泵过程。 

　　图2 河流-水库系统中有机质迁移转化模式图 

　　最终提出了一个河流-水库系统有机质迁移转化的模式图，以期为解决水库中有机碳循环的问题提供借鉴。河流-水库系统中的过渡区的生物碳泵过程更为强烈，这可能是由于陆源悬浮物携带着更多含N、P的营养物质。利用同位素和混合方程估算约18±2%的DIC将会进入到OM的库中，而水库区则为13±2%。同时由于夏季水库分层现象明显，使水库不同层位有机质受到的主要降解影响都不相同，但是陆源有机质在这些降解作用约有10%的降解，而藻类源有机质则更容易通过降解参与到物质循环中去。 

　　本项工作量化了西南山地河流水库化后的有机碳变化，同时揭示了有机碳和无机碳在河流-水库中的多界面耦合过程，为全球陆地水域碳循环的生物碳泵提供了可能的机制解释及实验证据。 

　　该项工作受国家重点研究发计划项目和国家自然科学基金委项目共同资助。论文相关信息：Yi, Y., Zhong, J., Bao, H., Khan M.G. Mostofa, Xu, S., Xiao, H., Li,S.-L.. (2021). The impacts of reservoirs on the sources and transport ofriverine organic carbon in the karst area: a multi-tracer study. WaterResearch. doi:https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.116933 

　　（易沅壁 供稿）