2023年12月22日，我院研究生石文红以第一作者在自然指数期刊Water Research（SCI一区，影响因子：12.8）在线发表最新研究成果“Influences of hydrodynamics on dissolved inorganic carbon in deep subtropical reservoir: Insights from hydrodynamic model and carbon isotope analysis”（水动力对亚热带大深型水库中溶解性无机碳的影响:基于水动力模型和碳同位素分析的启示），特聘教授王万发为论文的通讯作者。

全球主要河流均被大坝拦截，筑坝前后河流的水动力条件变化是调控河流-水库系统碳的生物地球化学过程的重要影响因素。而当前基于二维水动力学模型和地球化学手段相结合去揭示并量化大坝拦截对溶解无机碳（DIC）的影响研究还不足。我们运用水动力模型（CE-QUAL-W2）及水化学、稳定碳同位素（d¹³C_DIC）明晰了乌江流域洪家渡河流-水库系统在不同水动力条件下 DIC 生物地球化学过程的差异、控制机制和环境效应。结果表明，在弱水动力时期，表层水和深层水完全混合所需的能量比强水动力时期高34倍（3615.32 J/m² vs. 106.86 J/m²），稳定性则高13倍（312.96 vs. 24.69）。弱水动力期间的CO₂排放比强水动力期间少7倍，而DIC截留量则多69.2 t•d⁻¹，表明弱水动力时期的强稳定性使洪家渡库区的生物碳泵(BCP)效应显著增强，这限制了洪家渡库区的水气界面CO₂排放，加快了库区溶解无机碳（DIC）向有机碳和自源 CaCO₃周转速率，导致DIC被大量截留和d¹³C_DIC明显偏正。此外，从强水动力时期到弱水动力时期ΔDIC（1.4%到-9.1%）和Δd¹³C_DIC（-1.7%到-19.5%）的时空异质性反映了在不同水动力条件下DIC控制机制的差异。值得注意的是，无论是强水动力时期（-13.2%）还是弱水动力时期（-15.9%），筑坝后库区的生物地球化学作用均导致水体DIC量减少。

我们的研究表明，河流-水库系统水动力条件是影响水库中碳相关的生物地球化学过程的重要控制因素之一。在不同季节水库运营调度可通过调节水动力条件来调控库区CO₂的排放以降低水库温室气体排放效应。综上，本研究为优化水库运行管理和减轻CO₂排放提供了重要的理论见解和案例支持。

天津大学李思亮教授，钟君副研究员，滑铁卢大学于圣得博士，西华大学梁俐博士，香港科技大学易沅壁博士参与本研究。

论文信息：Shi, Wenhong., Wang, Wanfa*., Yu, Shengde., Liang, Li., Zhong, Jun., Yi, Yuanbi. and Li, Si-Liang., 2024. Influences of hydrodynamics on dissolved inorganic carbon in deep subtropical reservoir: Insights from hydrodynamic model and carbon isotope analysis. Water Research, 121058.https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.121058

论文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0043135423014987