GB/T 43932-2024 岩溶流域碳循环监测及增汇评价指南

　　ICS 07. 060; 13. 020 CCS A 44

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43932—2024

　　岩溶流域碳循环监测及增汇评价指南

　　Guidance forthemonitoring ofthekarstcarbon cycleand theevaluation of

　　enhanced carbon sink in karstcatchment

　　2024-04-25发布 2024-08-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43932—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 总则 1

　　5 工作流程 2

　　6 监测评价内容 3

　　7 技术方法 4

　　8 岩溶碳汇计量及增汇评价 7

　　9 数据库建设 9

　　10 成果编制与提交 9

　　附录 A (资料性) 岩溶区类型及特征 11

　　附录 B (规范性) 工作量定额 12

　　附录 C (资料性) 岩溶流域监测指标和方法 13

　　附录 D (资料性) 惰性有机碳测定 14

　　附录 E (规范性) 成果报告编写提纲 15

　　参考文献 16

　　Ⅰ

　　GB/T 43932—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中华人民共和国 自然资源部提出 。

　　本文件由全国 自然资源与空间规划技术委员会(SAC/TC93)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国地质科学院岩溶地质研究所 、中国科学院亚热带农业生态研究所 、中国科学院地球化学研究所 。

　　本文件主要起草人 :曹建华 、黄芬 、白晓永 、岳跃民 、杨慧 、张春来 、肖琼 、孙平安 、于奭 、王培 、康志强 、张连凯 、章程 、朱同彬 、何师意 、张强 、李建鸿 、刘文 。

　　Ⅲ

　　GB/T 43932—2024

　　岩溶流域碳循环监测及增汇评价指南

　　1 范围

　　本文件给出了我国岩溶流域碳循环监测及增汇评价工作的总体原则 、工作流程 、监测评价内容 、技术方法和成果编制的建议 。

　　本文件适用于降水作用下我国岩溶流域碳循环监测及增汇评价工作 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T

　　12719

　　矿区水文地质工程地质勘查规范

　　GB/T

　　GB/T

　　14158

　　14848

　　区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范(比例尺地下水质量标准

　　1 ∶ 50000)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　岩溶流域 karstcatchment

　　流域内碳酸盐岩面积不小于 10% ,赋存的地下水或地表水体中重碳酸根浓度不小于 1 mmol· L- 1且水化学类型为重碳酸根型的地表或地下水系的完整集水区单元 。

　　3.2

　　岩溶碳循环 karstcarbon cycle

　　在岩溶流域中 ,碳酸盐岩风化溶解消耗大气或土壤中的二氧化碳(CO2 ) 形成无机碳 ,并在物理 、化学和生物作用下碳形态相互转化和迁移的过程 。

　　3.3

　　岩溶碳汇 karstcarbon sink

　　通过岩溶碳循环吸收大气或土壤中的二氧化碳 ,并储存于水体中的过程 、活动或机制 。 3.4

　　人工增汇 artificailcarbon sink increasing

　　通过实施人工造林种草 、土壤改良 、引入外源水 、水生植物培育等活动 ,促进岩溶作用吸收更多的大气或土壤中 CO2 的过程 。

　　4 总则

　　4. 1 概述

　　4. 1. 1 调查岩溶流域地质 、水文等结构特征 ;监测岩溶碳循环过程中碳的来源 、迁移 、转化过程 、赋存形

　　1

　　GB/T 43932—2024

　　式及分布特征和通量 。

　　4. 1.2 建立岩溶地区碳循环及增汇数据库 , 编制岩溶碳循环及碳汇效应图件 ,评估岩溶碳循环过程中碳的源汇效应 ,计算典型流域岩溶碳汇强度 ,开展岩溶碳汇强度及增汇评价 。

　　4. 1.3 重点分析监测区岩溶碳汇的主控因子 ,优选增汇技术方法 ,服务国家和地方增汇需求 。

　　4.2 总体考虑

　　4.2. 1 在满足工作区总体规律把握的基础上 ,宜优先考虑在已开展区域地质 、水文地质或环境地质调查的区域开展工作 。

　　4.2.2 根据岩溶的出露条件和岩溶发育特点,将中国岩溶区划分为南方岩溶区 、北方岩溶区和青藏高原区(分布及特点见附录 A) 。南方岩溶区地下水补给 、径流和排泄条件 、水动力特征 、水化学规律较复杂 , 区域水文地质条件发生明显变化 , 生态环境问题突出 , 属于复杂 地 区 , 其 他 两 类 为 简 单-中 等 地 区 。调查主要技术定额按照 GB/T 14158、GB/T 12719及附录 B 的规定执行 。

　　4.2.3 调查监测以流域为单元展开 ,流域按面积大小分四级 ,分别为小于或等于 20 km2 、大于 20 km2小于或等于 500 km2 、大于 500 km2 小于或等于 10 000 km2 和大于 10 000 km2 ,根据流域级别确定监测指标 ,具体见附录 C。

　　4.2.4 充分参考历 史 资 料 , 符 合 质 量 要 求 的 已 有 工 作 量 可 纳 入 技 术 定 额 ; 再 根 据 需 要 补 充 部 署 各 项工作 。

　　4.2.5 水文地质研究程度低的地区 ,调查点工作量按照附录 B规定要求部署 ;研究程度中等的地区 ,调查点工作量按 70%部署 ;研究程度高的地区 ,调查点工作量按 50%部署 。调查区水文地质研究程度分区见表 1。

　　表 1 调查区水文地质研究程度分区表

　　研究程度高的地区

　　研究程度中等的地区

　　研究程度低的地区

　　开展过 1 ∶ 50 000或更大比例尺的水文地质专项调 查 工 作 ; 山 区 开 展 过 1 ∶ 50 000或更大比例尺的区域地质调查工作 ;平原(盆地)区开展过第四纪地质调查工作

　　开展过 1 ∶ 100 000或 1 ∶ 200 000 区域水文地质调 查 工 作 , 或 开 展 过 更 大比例尺的水文地质勘查工作

　　区域水文 地 质 工 作 空 白 地 区 , 或仅开展 过 1 ∶ 200 000 以 下 小 比例尺区域水文地质调查工作

　　4.2.6 常规水质分析包括简分析和全分析 。 常规水质分析样品数宜占水文地质点(机井 、民井 、泉及地表水体)的 30% ~ 50% ,其中全分析样宜达到水质分析样的 10% ~ 20% 。宜根据需要适当布置监测水点全分析 、污染分析 、同位素分析等样品分析 。

　　4.2.7 调查区内有高山峡谷 、高原多年冻土 、自然保护区 、军事管制区等特殊地区的技术定额 , 可根据实际情况确定 ,按照附录 B规定的最低监测密度为准 。

　　5 工作流程

　　岩溶流域碳循环监测及增汇工作流程宜包括 :编制工作方案 、流域结构调查 、碳循环过程监测 、人工干预增汇措施调查 、碳汇强度和通量分析及分区评价 、图件编制和数据库建设等过程 。岩溶碳循环监测及增汇工作流程见图 1。

　　2

　　GB/T 43932—2024

　　图 1 岩溶碳循环监测及增汇工作流程图

　　6 监测评价内容

　　6. 1 监测前调查内容

　　6. 1. 1 地形地貌 :高程 、坡度 、地貌类型 、岩溶形态 ,查明空间分布及组合特征 。

　　6. 1.2 地层构造 :岩石组合特征 、碳酸盐岩分布及石膏 、硫化物 、煤系地层分布情况 ,查明岩石地球化学和构造类型 、部位特征 。

　　6. 1.3 土壤/植被 :土壤类型 、土层厚度 ,植被群落类型 、组成 ,查明生态环境特征 。

　　6. 1.4 水文地质特 征 : 地 表 水 和 地 下 水 水 动 力 条 件 和 水 化 学 特 征 , 确 定 岩 溶 地 下 水 系 统 的 结 构 与 边界 ,分析地下水的补给 、径流 、排泄条件及空间展布 。

　　3

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　　6.2 碳循环发生条件和过程监测

　　6.2. 1 碳循环发生条件 :气温 、降水量 、潜在蒸发量 、风力和太阳辐射 、植被净初级生产力(NPP) 、土地利用类型变化等因子 ,分析其动态变化特征 。

　　6.2.2 土壤碳循环过程 :土壤呼吸 、大气和土壤 CO2 浓度 、溶蚀试片溶蚀量 。

　　6.2.3 地表水/地 下 水 无 机 碳 循 环 过 程 : 溶 解 无 机 碳 在 地 下 岩 溶 含 水 介 质 中 的 迁 移 及 在 洞 穴 、岩 溶泉/地下河的碳形态变化 、通量及来源 。

　　6.2.4 地表水 CO2 的交换和释放过程 :地表河流 CO2 的释放/吸收通量及动态特征 。

　　6.2.5 地表水水生植物转化过程 :地表河流有机碳与无机碳的转变通量及动态特征 。

　　6.2.6 地 表 水 沉 积 过 程 : 湖 泊 、水 库 有 机 碳 无 机 碳 的 时 空 分 布 规 律 、底 泥 碳 沉 积 通 量 、沉 积 速 率 及 其来源 。

　　6.3 人工干预措施增汇评价

　　6.3. 1 调查和评价人工造林 、种草生态环境修复 、地表生物碳汇增加 ,促进地下岩溶碳循环强度及碳汇增量 。

　　6.3.2 调查和评价有机肥 、农家肥 、生物炭基肥等土壤改良措施的土壤质量提升 、土壤碳循环增强 , 土下岩溶碳循环增强及碳汇增量 。

　　6.3.3 调查和评价外源水引入岩溶区促进岩溶碳循环强度及碳汇增量 。

　　6.3.4 调查和评价人工选育水生光合生物提升无机碳到有机碳的转化效率 ,增加岩溶碳汇稳定性 , 降低水-气界面 CO2 释放 。

　　7 技术方法

　　7. 1 岩溶流域结构调查

　　7. 1. 1 收集自然地理 、气象水文 、区域地质 、构造地质 、水文地质 、生态环境等资料 。可收集社会经济概况 ,水 、土 、岩 、矿资源利用现状 ,发展规划及其他与碳循环相关的各种资料 。

　　7. 1.2 在岩溶地下河管道介质 、地 下 河 分 水 岭 地 带 等 重 要 或 未 查 明 地 段 宜 采 用 物 探 、钻 探 、示 踪 等 方法 ,确定地下水系统的结构与边界 。

　　7. 1.3 综合分析收集的资料 ,总结影响流域碳循环的地球化学 、地质学 、生态环境学等各种因素 , 明确碳循环监测重点过程和监测点布局 。

　　7.2 碳循环发生条件监测

　　7.2. 1 气象条件

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 :主要气候类型区和降雨带分别布点 ;

　　b) 监测频率 :15 min/次或 30 min/次 ;

　　c) 监测方法 :宜收集已有的生态及环境监测气象站数据 , 当精度达不到要求时 ,可安装全自动小型气象站点获取数据 ,指标包括气温和降水量 ,可包括潜在蒸发量 、风力和太阳辐射 、大气 CO2浓度等 。

　　7.2.2 植被 NPP、土地利用类型变化、河流蒸发量

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 :全覆盖 ;

　　4

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　　b) 监测频率 :1 年 1 次 ;

　　c) 监测方法 :宜通过遥感解译获得 ,宜选择云雾覆盖少(云量小于 10%) 、多时相 、可解译性强的遥感数据 ,植被生长旺盛期 ,植被 NPP也可通过样方调查法获得或收集已有样方数据计算 ,范围较小流域也可通过无人机解译监测 。

　　7.3 土壤碳循环过程监测

　　7.3. 1 大气和土壤 CO2 浓度、土壤呼吸

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 :依次按不同地层岩性 、植被类型 、土地利用方式及地貌部位如山顶 、山腰 、洼地 、垭 口等进行布点,空间上宜在地下水系统的补给 、径流 、排泄区均有分布 ;

　　b) 监测频率 :考虑枯水期 、丰水期水文和土壤 CO2 动态特征 ,宜在每年的枯水期和丰水期各监测1 次 ;

　　c) 监测方法 :大气 、土壤 CO2 浓度宜用顶空瓶收集-高效液相色谱测定 ,可用 CO2 仪直接测定 ,也可使用自动化仪器监测土壤含水率 、温度和 CO2 浓度等参数(15 min/次 ~ 30 min/次) ; 土壤呼吸可采用静态箱收集-高效液相色谱测定法或土壤呼吸测定仪测定 ,也可收集已有的网站或数据库发布的数据 。

　　7.3.2 溶蚀试片

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 : 同 7. 3. 1a) ;

　　b) 监测频率 :每年的枯水期和丰水期各监测 1 次 ;

　　c) 监 测 方 法 : 挖 土 壤 剖 面 埋 放 试 片 , 土 层 较 薄 时 , 剖 面 挖 至 风 化 层 即 可 ; 地 上 空 气 中 (距 地 面100 cm) 、地表 、土下 20 cm、土下 50 cm 各埋放一组 ,每组 3 片 ;埋放时 ,挖与试片大小相符小槽 ,把试片插进槽内 ;利用称重法计算溶蚀量 ;现场宜测定土壤水分 、温度 、电导率 。

　　7.3.3 土壤理化性质

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 : 同 7. 3. 1a) ;

　　b) 监测频率 :每个流域在丰水期采样 1 次 ;

　　c) 监测方法 :在埋放溶蚀试片时采集土壤样品 ,实验室宜测定土壤容重 ,酸碱值(pH) ,无机碳 、有机碳含量及有机碳稳定同位素 ,可测定营养元素(全氮 、全磷 、全钾 、速效氮 、有效磷 、速效钾) 、盐基离子 、铵态氮 、硝态氮 、其他土壤化学成分(宜为二氧化硅 、氧化 铝 、氧 化 铁 、氧 化 钙 、氧 化镁 、氧化钾 、氧化钠 、氧化锰 、氧化磷 、氧化硫)和烧失量等 。

　　7.4 地表水/地下水无机碳循环过程监测

　　7.4. 1 常规水质监测

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 :依据地下水补给 、径流 、排泄分带规律 ,沿地下水径流方向 ,按水化学剖面采集水样 ;

　　b) 监测频率 :采样宜在每年的枯水期和丰水期各采集 1 次 ;

　　c) 监测方法 :

　　1) 宜在现场测定 pH、水温 、电导率 、溶解氧 、钙离子(Ca2+ ) 、碳酸氢根离子(HCO3 - ) 及溶解性总固体(TDS)等指标 ;地下水动态监测点初次观测时采集全分析水样 ,观测期内定期采

　　5

　　GB/T 43932—2024

　　集简分析水样 ;

　　2) 简分析水样包 括 用 于 分 析 主 要 阳 离 子 和 主 要 阴 离 子 的 水 样 ; 主 要 测 定 钾 离 子 、钠 离 子 、 Ca2+ 、镁离子(Mg2+ ) 、氯离 子 、硫 酸 根 离 子 、碳 酸 根 离 子 、硝 酸 根 离 子(NO3 - ) 、HCO3 - 、有机碳 、游离 CO2、总硬度 、总碱度 、总酸度等指标 ;

　　3) 全分析宜在简分析基础上增加二价铁离子(Fe2+ ) 、三价铁离子 、铵离子(NH4 + ) 、铝离子 、氟离子 、亚硝酸根离子(NO2 - ) 、溴离子 、碘离子 、锂 、锶 、锌 、硒 、铜 、汞 、镉 、钡 、铬(六价) 、铅 、钴 、钒 、钼 、锰 、镍 、砷 、银 、磷酸根 、偏硼酸 、可溶性二氧化硅 、耗氧量等指标 ,其中 ,Fe2+ 、 NH4 + 、NO2 - 在现场进行测定或添加保护剂 ;

　　4) 水中溶解有机碳(DOC) 、总氮(TN) 、颗粒有机碳(POC) 、碳氮比(TOC/TN) 、惰性有机碳(ROC)含量 ,惰性有机碳的测定见附录 D;

　　5) 根据研究区水文地质条件和需要解决的具体问题 ,选用对应同位素方法 :研究氮来源宜采用 NO3 - 氮氧同位 素 ; 研 究 无 机 碳 、有 机 碳 来 源 宜 采 用 无 机 碳 (δ13 CDIC ) 和 颗 粒 有 机 碳(δ13CPOC)稳定同位素 ;地下水补给来源宜采用氢氧稳定同位素 ;研究地下水的形成环境和硫来源宜采用硫稳定同位素 ;

　　6) 地下水的保存 、送检要求和测样方法可按照 GB/T 14848进行 ;

　　7) 可用加利法(Galy法)区分硅酸盐岩和碳酸盐岩风化来源 ,用质量平衡法区分碳酸 、硫酸和硝酸等的溶蚀比例 ,计算碳酸溶解碳酸盐岩形成的岩溶无机碳汇通量(FDIC) 。

　　7.4.2 岩溶地下水和地表水动态监测

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 :按地下水系统或地表水流域统筹部署 ; 能控制工作区地下水动态变化规律 ; 区域性河流按上 、中 、下游部署流量监测点或建设简易水文站 ,与地下水转换频繁的地段宜加密监测 ;泉水按不同类型 、不同含水层(组)及流量大小分别布置监测点 ;

　　b) 监测时长 :监测持续时间宜不少于 1个水文年 ;

　　c) 监测方法及频率 : 水 位 宜 采 用 自 记 水 位 仪 监 测 ; 对 地 下 水 动 态 变 化 剧 烈 的 区 域 , 选 择 2 次 ~ 3 次暴雨过程 ,采用自记水位仪开展高频率监测 ,监测频率宜不低于 30 min/次 ;水量监测对于河流 、泉水及自流井 ,流量观测宜与地下水水位监测同步 ;水质监测每月进行 1 次 ~ 2 次水质简分析 ;暴雨 过 程 每 1 h~ 2 h 进 行 水 质 简 分 析 ; 地 表 和 地 下 水 水 温 监 测 可 每 月进 行 1 次 ~ 2 次 ,并与水位 、流量同步观测 ,监测雨季 、旱季及降雨时期岩溶碳汇的动态变化 。

　　7.5 地表水 CO2 的交换和释放过程监测

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 :地表河或地下河出口断面宜选择上 、中 、下游控制断面 ;湖泊(含地下水补给源)宜选择进水区 、湖心区 、出水区 ;水库(含地下水补给源)宜选择库首 、库中 、库尾 ;

　　b) 监测频率 :考虑枯水期 、丰水期 、平水期水文特征 ,在变化较小区域宜每年的枯水期和丰水期各采集 1 次 , 共 2 次/年 ; 在 变 化 较 大 区 域 建 议 每 年 的 丰 、平 、枯 水 期 采 集 , 其 中 丰 水 期 2 次 , 共4次/年 ;

　　c) 监测方法 :现场宜测定采样点的流量 、水温 、电导率、pH、Ca2+ 含量 、HCO3 - 含量 、水面上方风速 、水面 CO2 浓度 ,采集水样进行简分析 ;水-气界面 CO2 释放量可采用空气和水体内气体成分的浓度梯度并运 用 菲 克(Fick) 定 律 计 算 ; 流 域 面 积 较 小 时 也 可 采 用 静 态 箱 收 集-实 验 室 测定法 。

　　7.6 地表水水生植物转化过程监测考虑以下几个方面 :

　　6

　　GB/T 43932—2024

　　a) 布点原则 :地表河宜选择上 、中 、下游控制断面 ;湖泊宜选择进水区 、湖心区 、出水区 ;水库宜选择库首 、库中 、库尾 ;

　　b) 监测频率 :宜 2 次/年 ,分别在丰水期和枯水期采集 ;

　　c) 监测方法 :宜在典型河流设置水生植物采集样方 ,定性描述水生植物类型 、名称 、数量 ,计算水生生物量 ; 利用水质仪现场监测水中溶解氧的 日变化 ,取水生植物样测试 TOC/TN 比值 ,有机碳 δ13C值 ;取水样测试水温 、电导率、pH、Ca2+ 含量 、HCO3 - 含量和 δ13 CDIC值 ; 可采用溶解氧估算法或无机碳同位素法计算水生植物转化无机碳为有机碳的通量(FAOC)和比例 。

　　7.7 地表水沉积过程监测

　　考虑以下几个方面 :

　　a) 布点原则 : 同 7. 6a) ;

　　b) 监测频率 :宜在平水期采集 ,共 1 次/流域 ;

　　c) 监测方法 :水深小于 20 m 宜取样测定沉积物中有机碳含量 、有机质稳定碳同位素 、总氮 、铅- 210(210Pb)和铯-137(137Cs) ;可用同位素计算地表水体(河流 、湖泊 、水库)沉积物中碳沉积通量及沉积速率 ,宜采用二元模式法获得沉积物内源有机碳沉积通量(FSOC) 。

　　7. 8 人工增汇方式控制试验

　　7. 8. 1 基于遥感解译的土地利用方式 ,提取人工造林 、种草 、种果等不同石漠化治理面积 、叶面积指数 、 NPP等指标 ,对比历史数据 ,评价不同治理措施的植被恢复效果 。

　　7. 8.2 采集不同土壤改良方式 ,如有机肥 、农家肥 、生物炭基肥等改良的 0 cm~ 15 cm 表层土壤 ,埋放标准溶蚀试片 ,对比土壤改良方式的试片溶蚀速率 ,评价不同土壤改良措施的碳汇效益 。土壤测定的指标同 7. 3. 3。

　　7. 8.3 选择流域内小生境相同的人工造林 、种草 、种果等不同石漠化治理与未治理的岩溶区土壤 ,不同土壤改良方式的土壤 ,利用土壤水收集装置 , 同时开展碳酸盐岩溶蚀试验 ,参考相关溶蚀试验计算碳汇的方法 , 以土壤水化学成分为佐证 ,对比不同人工增汇方式的增汇效应 。 土壤水测定 pH、Ca2+ 、Mg2+和 HCO3 - 浓度 ,样品量多时可测定简分析 。

　　7. 8.4 针对有外源水输入的岩溶流域 ,调查碎屑岩的分布范围 、位置 ,监测外源水的流量 ,沿纯外源水 、外源与岩溶混合水和纯岩溶水的流程上采集水样 ,测定简分析 。监测外源水水量动态变化和水文地球化学指标 ,与岩溶水混合后的溶蚀能力 。利用同尺度的水化学径流法计算外源水的增汇量 。 开展外源水和岩溶水灌溉的模拟试验 ,埋放标准溶蚀试片监测溶蚀速率 。

　　7. 8.5 对于面积大于 500 km2 的流域 ,选取流域内固碳效率较高的水生植物品种进行培育 ,设置不同的温度 、水动力和 HCO3 - 浓度 的 梯 度 试 验 , 监 测 水 化 学 、溶 解 氧 及 无 机 碳 同 位 素 的 变 化 , 测 定 指 标 同7. 6c) 。

　　8 岩溶碳汇计量及增汇评价

　　8. 1 岩溶碳汇通量和强度计量

　　溶蚀试片法在不同流域尺度均适用 ,水化学法在不同流域尺度存在差别 ,岩溶碳汇强度为岩溶碳汇通量除以面积 。具体见表 2。

　　7

　　GB/T 43932—2024

　　表 2 不同流域面积岩溶碳汇计量方法

　　流域面积S/km2

　　计算方法

　　S≤20

　　通量

　　F= 0. 031 536×Q×[HCO3- ] H2CO3 ×44/61

　　强度

　　C=F/S

　　20

　　通量

　　F=FDIC +FAOC = 0. 031 536×Q×([HCO3- ] H2CO3 ×44/61+[AOC] n ×44/12)

　　强度

　　C=F/S

　　500

　　通量

　　F=FDIC +FAOC +FSOC=0.031536×Q×([HCO3- ] H2CO3 ×44/61+[AOC]n ×44/12) +FSOC

　　强度

　　C=CDIC +CAOC +CSOC=FDIC/S+FAOC/S+FSOC/SI

　　注 : F — 流域碳汇量 ,单位为吨二氧化碳每年(tCO2 · a-1) ;

　　C — 流域碳汇强度 ,单位为吨二氧化碳每平方千米年(tCO2 · km- 2 · a-1) ;

　　Q — 岩溶地下水径流量 ,单位为升每秒(L · s-1) ;

　　S — 流域面积 ,单位为平方千米(km2 ) ;

　　0. 031 536 — 单位转换系数 ,无量纲 ;

　　[HCO3- ] H2CO3 — 碳酸溶蚀碳酸盐岩产生的溶解无机碳 ,单位为毫克每升(mg · L-1) ;

　　FDIC — 流域内碳酸溶蚀碳酸盐岩产生的无机碳汇 ,单位为吨二氧化碳每年(tCO2 · a-1) ;

　　FAOC — 流域内源有机碳汇通量 ,单位为吨二氧化碳每年(tCO2 · a-1) ;

　　FSOC — 湖泊或水库内源有机碳沉积通量 ,单位为吨二氧化碳每年(tCO2 · a-1) ;

　　CDIC — 流域无机碳汇强度 ,单位为吨二氧化碳每平方千米年(tCO2 · km- 2 · a-1) ;

　　CAOC — 为流域内源有机碳汇强度 ,单位为吨二氧化碳每平方千米年(tCO2 · km- 2 · a-1) ;

　　CSOC — 为流域内源有机质沉积强度 ,单位为吨二氧化碳每平方千米年(tCO2 · km- 2 · a-1) ;

　　[AOC] n — 流域内源有机碳浓度 ,单位为毫克每升(mg · L-1) ;

　　SI — 流域内湖泊/水库的面积 ,单位为平方千米(km2 ) ;

　　44,12 —CO2 和 C 的原子量 ,无量纲 。

　　8.2 岩溶碳汇增汇评价

　　8.2. 1 岩溶作用强度主控因子评价

　　以地理信息系统技术为时空数据分析平台 ,采用空间因子分析及多元统计分析等方法 ,结合多年多流域岩溶碳循环监测(6. 1、6. 2)结果 ,计算岩溶流域多年碳动态储量及碳通量(8. 1) 。通过模型的空间关系识别 ,分析研究岩溶流域地形地貌 、地层岩性 、水动力条件以及气象 、植被 、土壤 、人类活动等环境条件对岩溶流域碳循环的影响 ,评价不同区域岩溶作用强度主控因子 。

　　8.2.2 人工干预增加岩溶碳汇评价

　　评价方法如下 :

　　a) 人工造林种草 、土壤改良 、引入外源水等人工增汇措施评价采用对比法 ,利用碳酸盐岩溶蚀试片法对比实施和未实施人工干预措施 、人工增汇控制试验的岩溶碳汇强度差值 ,评估增 汇 效果 ,碳酸盐岩溶蚀量采用标准试片法计算 ;

　　b) 水生植物培育人工增汇评价采用直接计算法 ,包括溶解氧计算 、无机碳浓度和同位素计算 。

　　8

　　GB/T 43932—2024

　　9 数据库建设

　　9. 1 数据库平台

　　9. 1. 1 数据平台建设要求

　　开展数据库平台建设 ,建立监测数据库 ,实现数据储存 。监测数据库建设要求如下 :

　　a) 数据库具备详细设计及技术文档 、元数据 ;

　　b) 数据收录范围可包括监测属性数据 、地理空间数据 、文献数据 、多媒体数据等 ;

　　c) 遵循数据库建设相关规范 ,数据规范化处理 、加载与更新 ;

　　d) 地理空间数据采用国际上通用的地理信息系统(GIS)数据格式和平台建设 ;

　　e) 支持可扩展标记语言(XML)数据交换格式 ;

　　f) 定期或不定期进行数据更新 。

　　9. 1.2 数据类型

　　数据类型分为基础数据产品 、原始数据产品 、加工数据产品三大类 :

　　a) 基础数据包括区域地理(经纬度 、海拔) 、地质(地层 、构造 、岩性) 、气象(降雨 、温度 、湿度) 、水文(流量 、电导率、pH)等数据 ;

　　b) 原始数据包括监测站基本信息 、原始监测数据等 ;

　　c) 加工数据产品包括统计数据 、分析数据 、图件数据 、研究报告 、研究论文 、三维地质模型数据等 。

　　9.2 原始资料数据

　　整理 、收集 、监测获得的各种原始资料 、野外试验成果 、室内试验 、测试 、化验成果 , 中间性综合分析研究成果 。整理 、汇编各类资料 ,对各类量化数据进行统计和相关分析 ,编制专项和综合图表 。

　　9.3 综合成果数据库

　　9.3. 1 岩溶碳汇监测数据库以地理信息系统平台为基础建库 。

　　9.3.2 数据库中的地理数据采用国家基础地理信息中心数据库数据修编建库 。

　　9.3.3 地质专业图层数据主要根据西南岩溶空间数据库 、岩溶石山地下水及生态地质环境调查成果和本次监测资料修编 。土壤分布 、植被类型等专业图层根据已有的图件及遥感解译成果修编 。

　　9.3.4 外部数据库建设包含可以应用的全部监测和收集获得的资料 。建立地质构造图 、地貌图 、地下水资源分布图 、地下水水化学图 、土地利用方式 、植被分类 、土壤类型等图形库 。 编写数据库说明书 ,并编写数据库建库报告 。

　　10 成果编制与提交

　　10. 1 图件编制

　　10. 1. 1 所有图件均数字化(矢量图) ,地理底图采用国家地理信息中心所建的地理底图综合空间数据库数据 。

　　10. 1.2 基础图件主要包括 :遥感影像图 、地貌图 、岩溶发育程度分区图 、地下水系统划分图 、地下水资源量分布图 、土地利用分区图 、石漠化分布图 、土壤类型图 、植被类型图 。 可根据实际情况收集 、合并或分解 。

　　10. 1.3 必编成果图件(表)为岩溶流域动态碳库储量分布图 、岩溶碳汇增汇技术布置表 。选编图件 ,可

　　9

　　GB/T 43932—2024

　　根据监测区实际情况选择 ,如碳酸盐岩溶蚀速率分区图 、土壤 CO2 浓度分布图 、植被生物量分布图等 。

　　10. 1.4 碳储量分布图是反映岩溶流域碳循环的性质(源 、汇)和强度的成果图件 。基本内容包括 :

　　a) 与岩溶碳循环相关的地理 、气象因子 、地形类 、水系类及降雨量 、气温等值线等图层 ;

　　b) 与岩溶碳循环相关的地质 、水文地质条件 :岩性分布 、岩溶发育程度 、水化学特征及地下水径流模数等内容 ;

　　c) 岩溶流域碳汇强度分区 。

　　10. 1.5 根据已有的岩溶流域碳汇强度及碳汇增汇评价结果 ,结合流域尺度岩溶碳汇主要影响因子 ,提出岩溶增汇技术分区和布置表 。

　　10.2 成果报告编制

　　10.2. 1 成果报告宜充分利用已有资料 ,全面反映调查和测试所取得的成果 。

　　10.2.2 报告宜做到内容简明扼要 ,重点突出 ,论据充分 ,结论明确 , 附图 、附件齐全 。

　　10.2.3 成果报告按照附录 E规定的内容进行编写 。

　　10.3 成果提交

　　10.3. 1 报告评审依据项目任务书 、设计书 、设计审查意见书 、野外验收意见书及有关标准和要求进行 。

　　10.3.2 报告评审后根据评审意见认真修改 ,最终报告报送审批单位审查认定 。

　　10

　　附 录 A

　　(资料性)

　　岩溶区类型及特征

　　表 A. 1 给出了不同岩溶类型区面积及岩溶动力条件特征 。

　　表 A. 1 中国岩溶类型区面积及岩溶动力条件

　　岩溶类型区

　　面积

　　(104 km2 )

　　水热条件

　　岩溶水循环方式

　　植被状况

　　分布区域

　　南方岩溶区

　　56. 48

　　湿热多雨 ,年均温 15 ℃以上 ,年雨

　　量大于 1 000 mm

　　地下河为主

　　石漠化 、稀少的常绿阔叶林

　　贵州 、广西 、滇东 、滇中 、重庆 、湘西 、湘中 、鄂西 、川东 、广东 、福建 、

　　海南岛 、台湾等

　　北方岩溶区

　　32. 58

　　水热区域变化大 , 以半干旱 、半湿润为主 ,年雨量多在 800 mm 以下

　　岩溶大泉为主

　　针阔叶混交林和草灌木

　　山东 、山西 、河北 、天津 、北京 、黑龙江 、辽宁 、内蒙古 、青海 、甘肃 、

　　新疆等

　　青藏高原区

　　55. 60

　　寒冷湿润 ,年均温 5 ℃左右 ,年降水量 800 mm 左右

　　地表河水

　　高山草甸

　　西藏 、川西 、滇西等

　　11

　　GB/T 43932— 202

　　4

　　

　　GB/T 43932— 2024

　　12

　　附 录 B (规范性)工作量定额

　　表 B. 1规定了岩溶流域碳循环监测及固碳增汇评价每百平方千米工作量 。

　　表 B. 1 岩溶流域碳循环监测及固碳增汇评价每百平方千米工作量

　　流域面积km2

　　类别

　　观测点个

　　水点个

　　地质点个

　　土壤点个

　　水生生物样方个

　　溶蚀试片点个

　　大气/土壤

　　CO2 测量点

　　个

　　动态监测点个

　　地下水统测点个

　　人工增汇方式控制试验组

　　S≤20

　　南方区

　　160~ 200

　　40~ 50

　　20~ 30

　　30~ 40

　　—

　　30~ 40

　　30~ 40

　　6~ 10

　　40~ 80

　　8~ 10

　　其他区

　　120~ 160

　　20~ 30

　　10~ 20

　　30~ 40

　　—

　　30~ 40

　　30~ 40

　　3~ 6

　　30~ 50

　　5~ 6

　　20

　　南方区

　　80~ 120

　　20~ 25

　　10~ 15

　　10~ 15

　　5~ 10

　　15~ 20

　　15~ 25

　　3~ 5

　　20~ 50

　　4~ 5

　　其他区

　　40~ 60

　　10~ 12

　　5~ 10

　　5~ 10

　　2~ 4

　　8~ 10

　　8~ 10

　　1~ 2

　　30~ 60

　　2~ 3

　　500

　　南方区

　　2~ 5

　　1~ 2

　　0. 5~ 0. 6

　　0. 4~ 0. 8

　　0. 5~ 3

　　0. 4~ 0. 8

　　0. 4~ 0. 8

　　2~ 3

　　2~ 5

　　2~ 3

　　其他区

　　1~ 2

　　0. 5~ 1

　　0. 2~ 0. 3

　　0. 2~ 0. 4

　　0. 2~ 1. 5

　　0. 2~ 0. 4

　　0. 2~ 0. 4

　　1~ 2

　　3~ 6

　　1~ 2

　　S>10 000

　　南方区

　　1~ 2

　　0. 2~ 0. 3

　　0. 05~ 0. 1

　　0. 2~ 0. 4

　　0. 05~ 0. 1

　　0. 2~ 0. 4

　　0. 2~ 0. 4

　　0. 1~ 0. 2

　　1~ 2

　　1~ 2

　　其他区

　　0. 5~ 1

　　0. 1~ 0. 2

　　0. 02~ 0. 03

　　0. 1~ 0. 2

　　0. 02~ 0. 03

　　0. 1~ 0. 2

　　0. 1~ 0. 2

　　0. 05~ 0. 03

　　1~ 3

　　0. 5~ 1

　　注 : “— ”代表不部署 。

　　

　　GB/T 43932—2024

　　附 录 C

　　(资料性)

　　岩溶流域监测指标和方法

　　岩溶流域监测指标和方法见表 C. 1。

　　表 C. 1 岩溶流域监测指标和方法一览表

　　序号

　　监测内容

　　监测方法

　　流域面积S/km2

　　S≤20

　　20

　　500

　　500

　　10 000

　　10000≤S

　　1

　　气象条件

　　安装气象站

　　●

　　资料收集法

　　●

　　●

　　●

　　2

　　植被 NPP、土地利用类型变化 、河流蒸发量

　　遥感解译法

　　●

　　●

　　●

　　无人机解译

　　●

　　3

　　大气 、土壤 CO2 浓度

　　顶空瓶收集-高效液相色谱测定

　　●

　　●

　　土壤 CO2 仪

　　●

　　●

　　自动化仪器测定

　　●

　　●

　　●

　　●

　　4

　　溶蚀量

　　溶蚀试片法

　　●

　　●

　　●

　　●

　　5

　　土壤理化性质

　　人工取样 +实验室测定

　　●

　　●

　　●

　　●

　　6

　　常规水质监测

　　现场滴定 +实验室测定

　　●

　　●

　　●

　　●

　　7

　　地下水 、地表水水位 、水温动态监测

　　自记水位仪

　　●

　　●

　　●

　　●

　　8

　　地下水 、地表水水质动态监测

　　人工取样 +实验室测定

　　●

　　●

　　●

　　●

　　9

　　地表水 CO2 的交换和

　　释放

　　人工取样监测 +Fick定律计算

　　●

　　●

　　人工取样监测 +静态箱收集-实

　　验室测定

　　●

　　●

　　10

　　地表水水生植物转化

　　人工取样监测 +溶解氧估算法

　　—

　　●

　　●

　　●

　　人工取样监测 +无机碳同位素法

　　—

　　●

　　11

　　湖泊水库碳沉积过程

　　二元模式同位素计算法

　　—

　　—

　　●

　　●

　　注 : “— ”代表不监测 。

　　13

　　GB/T 43932—2024

　　附 录 D

　　(资料性)

　　惰性有机碳测定

　　D. 1 测定方法

　　使用原位微生物分解水样中生物可降解的 DOC,而后残留的不可降解即是 ROC。

　　D.2 样品采集与测试

　　采样时采集 TOC和 DOC样品检测作为本底值 。 现场使用 ROC样品采集装置采集样品 ,样品采集 3份平行样 ,并使用微孔孔径为 0. 22 μm 的聚醚砜膜过滤掉其中不可溶解的 POC,仅剩下 DOC。

　　在 3份平行样品中等量加入少量原位微生物 , 室温(20 ℃) 避光(棕色瓶) 培养不同 天 数 后 测 定 其DOC含量 ,精度为 0. 01 mg ·L- 1 。选择含量稳定以后不再变化的天数作为 ROC 的培养时间 ,含量稳定以后的 DOC浓度即为 ROC 的量 。

　　14

　　GB/T 43932—2024

　　附 录 E

　　(规范性)

　　成果报告编写提纲

　　图 E. 1规定了岩溶流域碳循环监测及增汇评价工作成果报告编写提纲 。

　　第一章 前言

　　任务来源 、目的任务和意义 ,任务书编号 、项 目编码 、工作起止时间 。 工作区以往研究程度 。调查工作过程以及完成的工作量 ,调查工作质量评述 ,本次调查工作的主要成果和进展 。

　　第二章 调查区环境条件

　　调查区地理位置 、社会经济发展及与碳循环相关的人类活动概况 ;调查区气象水文 、地形地貌等 。

　　第三章 岩溶流域碳循环的地质条件

　　在分析地层岩性 、地质构造 、表层岩溶带与洞穴发育的基础上 ,进行岩溶发育强度等级划分 ;计算碳酸盐岩溶蚀速率 ,对于重点调查区要求进行碳酸盐岩溶蚀速率分区 。

　　第四章 岩溶流域碳循环的生态条件

　　包括土地利用方式 、植被类型 、土壤类型与特征 , 以及石漠化 、水土流失 、洪涝 、酸雨区分布等 ,分析岩溶生态环境加速碳酸盐岩溶蚀 ,增加碳汇的过程 ,尤其重视人类活动驱动或影响岩溶碳汇(源)过程 ,量化岩溶碳汇形成的人为作用效应 。

　　第五章 岩溶流域碳循环的水文条件

　　确定地下河流域边界 ,地下水含水介质 、补给 、径流 、排泄条件 ,建立流域水文地质概念模型 ,计算地下水径流模数 ;外源水的形成及作用 。

　　第六章 水化学及同位素特征

　　根据流域的水化学及同位素特征 ,确定流域的岩石风化化学反应方程 ,通过离子的化学计量及同位素分析 ,进行岩溶风化的物源鉴定 ,量化流域各种岩石在风化过程中消耗大气 CO2 的量 。

　　第七章 岩溶流域碳的迁移与转化

　　包括碳酸盐岩的溶解 ,水气界面 CO2 的释放 ,水生生物的固碳和湖泊/水库无机碳有机碳的转化和沉积等几个过程碳的迁移路径和转化量 ,分析岩溶成因碳迁移与转化的主控因子 。

　　第八章 岩溶地质碳汇储量计算

　　根据形成碳汇的条件和影响因子 ,针对不同的调查精度和尺度 ,建立碳汇计算模型 ,进行岩溶地质作用消耗的 CO2 汇估算 。

　　第九章 人工增汇方式对比与评价

　　针对不同的调查精度和尺度 ,进行人工增汇方式的筛选和分区建议 。

　　第十章 结论和建议

　　总结调查工作成果 ,岩溶流域增汇的建议 。

　　图 E. 1 成果报告编写提纲

　　15

　　GB/T 43932—2024

　　参 考 文 献

　　[1] DD 2019-03 水文地质调查技术要求(1 ∶ 50000)

　　[2] DD 2019-07 环境地质调查技术要求(1 ∶ 50000)

　　[3] DD 2019-09 生态地质调查技术要求(1 ∶ 50000)(试行)

　　[4] DZ/T 0258—2014 多目标区域地球化学调查规范(1 ∶ 250000)

　　[5] DZ/T 0282—2015 水文地质调查规范(1 ∶ 50000)

　　[6] DZ/T 0375—2021 岩溶碳循环调查与碳汇效应评价指南

　　[7] HJ 493—2009 水质采样 样品的保存和管理技术规定

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