[發明專利]一種實時在線監測水生植物巖溶碳匯效應的方法

有效

• 申請號: 201610710672.0
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106124723B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 王培;胡清菁;白冰;黃炳惠;曹建華
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院巖溶地質研究所
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,付倩

技術領域

本發明涉及一種實時在線監測水生植物巖溶碳匯效應的新方法，屬于水生植物巖溶碳匯效應監測技術領域。

背景技術

目前，針對水生植物巖溶碳匯監測主要采取水化學——流量法，即通過研究河段上、下游HCO₃^-濃度變化差值，計算水生植物對巖溶碳匯的轉化率。何師意等利用水化學——流量法研究貴州板寨河上、下游HCO₃^-濃度變化差值，計算水生植物對巖溶碳匯的轉化率(詳見何師意，康志強，李清艷，等.高分辨率實時監測技術在巖溶碳匯估算中的應用——以板寨地下河監測站為例[J].氣候變化研究進展，2011，07(03):157-161.),其主要缺陷有以下幾點：(1)巖溶水體中存在大量游離CO₂，水生植物光合作用優先利用游離CO₂，然后再利用HCO₃^-。因此，僅通過計算上、下游HCO₃^-濃度變化并不能完全代表水生植物對巖溶碳匯的轉化率(詳見Wang P,Hu Q,Yang H,et al.Preliminary study on the utilization of Ca²⁺,and HCO₃^-,in karst water by different sources of Chlorella vulgaris[J].Carbonates&Evaporites,2014,29(2):203-210.)。(2)周小萍等研究表明，HCO₃^-在水體中存在遷移與轉化，河段上、下游HCO₃^-濃度變化并非完全由水生植物光合作用利用引起(詳見周小萍,沈立成,王鵬,等.表層巖溶地下水出露地表后的脫氣作用——以重慶市南川區柏樹灣表層巖溶泉溪流為例[J].中國巖溶,2011,30(04):432-436.)。(3)McConnaughey研究表明，水生植物對HCO₃^-的利用需通過胞內、胞外的一系列轉化。一部分HCO₃^-在胞外被轉化為CaCO₃，釋放出的CO₂被水生植物利用(詳見McConnaughey T.Calcification in Chara corallina:CO₂hydroxylation generates protons for bicarbonate assimilation[J].Limnology and Oceanography,1991,36(4):619-628.)。(4)HCO₃^-受環境影響較大，測量存在一定誤差，且不能實時在線監測，只能利用自動采樣器采取水樣，再手動滴定。但是人為測定有一定的誤差，而且需要人在場晝夜測定(測定的間隔越短數據越準確)，而且巖溶水體中HCO₃^-不穩定，容易分解，因此通過計算上下河段HCO₃^-的變化來估算水生植物的巖溶碳匯效應的值誤差極大。

鑒于此，亟需開發一種實時在線監測水生植物巖溶碳匯效應的新方法，以彌補現有技術的不足。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種實時在線監測水生植物巖溶碳匯效應的新方法。本發明針對水生植物光合作用的特點，通過對光合作用密切相關的溶解氧為監測指標，利用植物光合作用方程式，計算水生植物光合作用對巖溶水體中無機碳的固定量，實現對水生植物巖溶碳匯效應的準確、實時在線監測。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種實時在線監測水生植物巖溶碳匯效應的新方法，包括如下步驟：

步驟1：選取巖溶地下河補給的地表河段，將多參數水質分析儀分別放置于地下河出口處及地表河段的下游，分別自動記錄水體的溫度T、電導率Ec、溶解氧C，記錄間隔為5min，晝夜連續監測，并分別記錄上述兩監測點高程h；

步驟2：飽和溶解氧計算：首先，利用溶解氧監測時對應時刻的水溫計算水體的飽和溶解氧濃度C^*，如式(1)；其次，利用電導率校正飽和溶解氧濃度，如式(2)；最后，利用大氣壓校正水體中飽和溶解氧濃度，如式(3)-(6)：