GB-T 43932-2024 岩溶流域碳循环监测及增汇评价指南

GB/T43932—2024岩溶流域碳循环监测及增汇评价指南国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T43932—2024 12规范性引用文件 1 14总则 1 26监测评价内容 3 48岩溶碳汇计量及增汇评价 79数据库建设 910成果编制与提交 9附录A(资料性)岩溶区类型及特征 附录B(规范性)工作量定额 附录C(资料性)岩溶流域监测指标和方法 附录D(资料性)惰性有机碳测定 附录E(规范性)成果报告编写提纲 ⅢGB/T43932—2024本文件按照GB/T1.1—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。GB/T43932—2024岩溶流域碳循环监测及增汇评价指南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，注日期的引用文本文件。GB/T12719矿区水文地质工程地质勘查规范GB/T14158区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范(比例尺1:50000)GB/T14848地下水质量标准3.1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1mmol·L-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karstcarboncycle学和生物作用下碳形态相互转化和迁移的过程。3.33.4人工增汇artificailcarbonsinkincreasing气或土壤中CO₂的过程。4总则2GB/T43932—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/T14158、GB/T12719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20km²、大于20km²小于或等于500km²、大于500km²小于或等于10000km²和大于10000km²,根据流域级别确定监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1:50000或更大比例尺的水文地质专项调查工作；山区开展过1:50000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1:100000或1:200000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1:200000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。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。3GB/T43932—2024野外踏勘与工作区确定工作部署图、水文地质图、地貌与植被类型图、[地利用、I壤类型图等野外监测和过程监测碳地循表图表编制写植被生物量分区图水生光合生物外源水土機收良生态环境修复水义地质特征土壤)植被地层构造地形地貌地衣水沉积地衣水水生植物转化上城碳循环过程气象条件数据库平台综合成果数据库增汇评价野外质量检查与验收和地释表放水提遥感解译地下水无机第一阶段第二阶段第一阶段数据库的交换果报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4GB/T43932—20246.2.3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。6.2.6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。增量。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7.1.2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、示踪等方碳循环监测重点过程和监测点布局。考虑以下几个方面：考虑以下几个方面：5GB/T43932—2024b)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、可解译性强的围较小流域也可通过无人机解译监测。考虑以下几个方面：可使用自动化仪器监测土壤含水率、温度和CO₂浓度等参数(15min/次～30min/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考虑以下几个方面：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(距地面考虑以下几个方面：b)监测频率：每个流域在丰水期采样1次；考虑以下几个方面：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pH6GB/T43932—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、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、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)、惰性有机碳用NO₃-氮氧同位素；研究无机碳、有机碳来源宜采用无机碳(δ¹³Cpc)和颗粒有机碳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/T14848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、硫酸考虑以下几个方面：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~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1h～2h进行水质简分析；地表和地下水水温监测可每月进行1次~7.5地表水CO₂的交换和释放过程监测考虑以下几个方面：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；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。考虑以下几个方面：7GB/T43932—2024b)监测频率：宜2次/年，分别在丰水期和枯水期采集；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：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20m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-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0cm～15cm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+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500km²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。GB/T43932—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=0.031536×Q×[HCO₃]H₂co₃×44/61强度C=F/S20<S≤500通量F=Fprc+FAoc=0.031536×Q×([HCO3]H₂co₃×44/61+[AOC],×44/12)强度C=F/S500<S≤10000;通量F=Fpc+FAoc+Fsoc=0.031536×Q×([HCO₃]H₂Co₃×44/61+[AOC]。×44/12)+Fsoc强度C=Cpc+CAoc+Csoc=Fpc/S+FAoc/S+Fsoc/S₁0.031536——流域碳汇量，单位为吨二氧化碳每年(tCO₂·a-¹);—-—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);——岩溶地下水径流量，单位为升每秒(L·s-¹);——流域面积，单位为平方千米(km²);——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);Fpic——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);Cpic——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],——流域内源有机碳浓度，单位为毫克每升(mg·L-¹);S₁——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。89GB/T43932—20249数据库建设9.1数据库平台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；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。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：b)原始数据包括监测站基本信息、原始监测数据等；9.2原始资料数据研究成果。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、地下编写数据库建库报告。10成果编制与提交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。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GB/T43932—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：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。10.2.3成果报告按照附录E规定的内容进行编写。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。(资料性)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1000mm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800mm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800mm左右地表河水高山草甸西藏、川西、滇西等GBGB/T43932-2024口 (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类别观测点个水点个地质点个土壤点个个个个个个S≤20南方区40～5020～30—40～808～10其他区20～3020<S≤500南方区80～12020～2520～504～5其他区40～608～108～10500<S≤10000南方区0.5～0.60.4～0.80.5～30.4～0.80.4～0.8其他区0.5～10.2～0.30.2～0.40.2～1.50.2～0.40.2～0.4S>10000南方区0.2～0.30.05～0.10.2～0.40.05～0.10.2～0.40.2～0.40.1～0.2其他区0.5～10.1～0.20.02～0.030.1～0.20.02～0.030.1～0.20.1～0.20.05～0.030.5～1注：“—”代表不部署。GB/T43932—2024(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十实验室测定6常规水质监测现场滴定十实验室测定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十实验室测定9地表水CO₂的交换和释放人工取样监测十Fick定律计算人工取样监测十静态箱收集-实验室测定地表水水生植物转化人工取样监测十溶解氧估算法人工取样监测十无机碳同位素法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。(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0.22μm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0.01mg·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。GB/T43