Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hóa học dòng chảy và các con đường thủy văn trong thời kỳ tan tuyết ở một lưu vực nhỏ bên cạnh Hồ Superior
Tóm tắt
Trong các khu vực có chất ô nhiễm trong không khí và lượng tuyết tích tụ lớn, có mối quan tâm về tác động của các "pulse" hóa học từ tan tuyết - khoảng thời gian gia tăng mạnh về nồng độ chất hòa tan trong nước tan tuyết - đối với tài nguyên thủy sinh trong mùa xuân. Một yếu tố chính trong việc xác định ảnh hưởng như vậy là con đường dòng chảy của các chất hòa tan từ nước tan tuyết đến dòng suối hoặc hồ. Từ tháng 12 năm 1988 đến cuối tháng 4 năm 1989, chất lượng và số lượng của lượng mưa, nước tan tuyết, dung dịch trong đất và nước từ dòng suối đã được đo ở một lưu vực có diện tích 176 ha bên bờ nam của Hồ Superior. Các mục tiêu chính là (1) xem xét sự thay đổi trong con đường dòng chảy mà nước tan tuyết đi đến dòng suối trong các giai đoạn thủy văn mùa đông và mùa xuân khác nhau, (2) định lượng ngân sách ion ở mức hệ sinh thái trước, trong và sau khi tan tuyết, và (3) xem xét liệu hóa học của nước từ dòng suối có thể là một chỉ số nhạy cảm về sự thay đổi trong các con đường dòng chảy của hệ sinh thái hay không. Trước khi tan tuyết đạt đỉnh, nước ngầm chiếm 80% lưu lượng dòng suối. Trong thời kỳ tan tuyết đạt đỉnh, mực nước ngầm dâng lên đến mặt đất, dẫn đến sự vận động nước phía ngang thông qua các mao quản gần bề mặt và như là dòng nước mặt. Gần cuối giai đoạn tan tuyết, nước tan tuyết tạo ra một tác động như pít-tông lên dung dịch trong đất sâu hơn, lại tăng cường đóng góp tương đối của nó vào dòng nước của suối. Việc hạ thấp nước ngầm ròng trong thời gian nghiên cứu dẫn đến lưu lượng nước từ suối gần như tương đương với lượng mưa. Các vùng đất không bị đông lạnh và những đợt tan ngắn giữa mùa đông đã dẫn đến sự tan tuyết liên tục trong suốt đầu và giữa mùa đông. Lớp tuyết đã mất hơn 50% của hầu hết các ion trước thời kỳ tan tuyết lớn và lưu lượng suối cao vào cuối tháng 3 và đầu tháng 4. Các pulse NO3- và NH4+ từ nước tan tuyết và nước từ suối xảy ra trước thời kỳ dòng chảy mặt và lưu lượng nước từ suối đạt đỉnh (từ 4 đến 24 tháng 4). Trong thời kỳ dòng chảy mặt, lưu lượng nước từ suối của tổng N, P, DOC và Al đạt đỉnh. Các ngân sách dinh dưỡng được tính toán cho các giai đoạn thủy văn riêng biệt hữu ích hơn nhiều trong việc giải thích các con đường và quá trình sinh thái so với những thay đổi trong nồng độ chất hòa tan. Trong thời gian nghiên cứu, lưu lượng cation cơ bản (CB) ở lưu vực gấp 23 lần lượng đầu vào và lưu lượng SO4^2- vượt quá lượng đầu vào 42%. H+ là ion được bảo tồn mạnh nhất với lượng đầu ra < 0,2% lượng đầu vào. Cũng được bảo tồn là NH4+ với chỉ 1,4% lượng đầu vào rời khỏi hệ sinh thái và NO3- với đầu ra bằng 9,4% lượng đầu vào.
Từ khóa
#tan tuyết #hóa học dòng suối #lưu vực #chất hòa tan #thủy văn #ngân sách dinh dưỡngTài liệu tham khảo
Abrahams PW, Tranter M, Davies TD & Blackwood IL (1989) Geochemical studies in a remote Scottish upland catchment: II. Streamwater chemistry during snow-melt. Water, Air, and Soil Pollut. 43: 231–248
Cadle SH, Dasch JM & Grossnickle NE (1984) Retention and release of chemical species by a northern Michigan snowpack. Water, Air, Soil Pollut. 22: 303–319
Driscoll CT & Newton RM (1985) Chemical characteristics of Adirondack lakes. Environ. Sci. Technol. 19: 1018–1024
Glass G & Loucks O (1986) Implications of a gradient in acid and ion deposition across the Northern Great Lakes States. Environ. Sci. & Technol. 20: 35–43
Jeffries DS, Cox CM & Dillon PJ (1979) Depression of pH in lakes and streams in Central Ontario during snowmelt. J. Fish. Res. Board Can. 26: 640–646
Kelso JRM, Minns CK, Lipsit JH & Jeffries DS (1986) Headwater lake chemistry during the spring freshet in North-Central Ontario. Water, Air, Soil Pollut. 29: 245–259
LaZerte BD & Dillon PJ (1984) Relative importance of anthropogenic versus natural sources of acidity in lakes and streams of Central Ontario. Can J. Fish. Aquat. Sci. 41: 1664–1677
Likens GE, Bormann FH, Pierce RS, Eaton, JS & Johnson NM (1977) Biogeochemistry of a Forested Ecosystem. Springer-Verlag, Inc., New York, 146 p.
Maule CP & Stein J (1990) Hydrologic flow path definition and partitioning of spring meltwater. Water Resour. Res. 26 (12): 2959–2970
Miller JB, Oberg JL & Sieger T Jr (1984) Water resources data for Michigan: water year 1984. U.S. Geol. Surv. Water Data Rept. MI-84, 276 p.
Mollitor AV & Raynal DJ (1982) Acid precipitation and ionic movements in Adirondack forest soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 46: 137–141
Mulholland PJ, Wilson GV & Jardine PM (1990) Hydrogeochemical response of a forested watershed to storms: Effects of preferential flow along shallow and deep pathways. Water Resour. Res. 26 (12): 3021–3036
Nicolson JA (1988) Water and chemical budgets for terrestrial basins at the Turkey Lakes watershed. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 45 (Suppl. 1): 88–95
NOAA (1986) Climatological data of Michigan. National Oceanogr. Atmos. Admin., Vol. 100, Nos. 1–4
Peters NE (1984) Comparison of air and soil temperature as forested sites in the westcentral Adirondack Mountains. Northeast. Environ. Sci. 3: 67–72
Reuss JO & Johnson DW (1986) Acid deposition and the acidification of soils and waters. Ecol. Studies # 59, Springer-Verlag, NY, 119 p.
Roberge J & Plamondon AP (1987) Snowmelt runoff pathways in a boreal forest hillslope, the role of pipe throughflow. J. Hydrol. 95: 39–54
Schindler DW, Beaty KG, Fee EJ, Cruikshank DR, DeBruyn ER, Findlay DL, Linsey GA, Shearer JA, Stainton MP & Turner MA (1990) Effects of climate warming on lakes of the central boreal forest. Science 250: 967–970
Semkin RG & Jeffries DS (1988) Chemistry of atmospheric deposition, the snowpack, and snowmelt in the Turkey Lakes watershed. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 45 (Suppl. 1): 38–46
Stottlemyer R (1982) Variation in ecosystem sensitivity and response to anthropogenic atmospheric inputs, Upper Great Lake region. In: Johnson AI & Clark RA (Eds) Int. Symp. Hydrometeorology (pp 79–83). American Water Resour. Assoc., Bethesda, MD
Stottlemyer R (1987) Snowpack ion accumulation and loss in a Lake Superior Basin watershed. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 44 (11): 1812–1819
Stottlemyer R & Hanson D Jr (1989) Atmospheric deposition and ionic concentrations in Forest Soils of Isle Royale National Park, Michigan. Soil Sci. Soc. Am. J. 52: 270–274
Stottlemyer R & Rutkowski D (1990) Multi-year trends in snowpack ion accumulation and loss, Northern Michigan. Water Resour. Res 26 (4): 721–737
Stottlemyer R & Toczydlowski D (1990) Pattern of solute movement from snow into an Upper Michigan stream. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 47(2): 290–300
Stottlemyer R & Troendle CA (1987) Trends in streamwater chemistry and input-output balances, Fraser Experimental Forest, Colorado. US Forest Service Rocky Mtn. For. Range Expt. Sta. Res. Pap. RM-275, 9 p.
Wels C, Cornett RJ & LeZerte BD (1990) Groundwater and wetland contributions to stream acidification: An isotopic analysis. Water Resour. Res. 26 (12): 2993–3003