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岩溶洞穴是岩溶地貌的重要形态之一,是一种非常重要的旅游资源,以其幽深、虚幻、神秘和丰富的碳酸盐岩沉积、溶蚀等形态对旅游者有着极大的吸引力。相对于外部大气环境,洞穴环境是一个较为封闭和稳定的小环境。洞穴内部温度较为稳定,一般接近于当地的年平均气温;湿度一般较高,在一些有地下河发育或滴水较发育的洞穴内部,空气湿度接近饱和甚至处于过饱和状态;洞穴空气CO2浓度是洞穴环境最为重要的指标,它对洞内化学沉积平衡,岩石的溶解,游客的舒适感有直接的影响。由此展开对洞穴环境的研究,尤其是对洞穴空气CO2含量的研究,不仅对岩溶洞穴景观的保护具有重要意义,同时也对岩溶动力系统的碳转换研究具有借鉴意义。本研究以重庆雪玉洞为研究区,在前人研究的基础上对洞穴空气CO2浓度突降期进行了加密监测,也增添了新的监测指标(风速、气压等)。通过监测数据分析了突降期间洞穴空气CO2浓度在时间、空间上的分布特征;从旅游活动、气流因素、地下河影响三个方面对突降原因进行了分析;最后结合已有数据对旅游活动、地下河水-气碳转换量、洞穴CO2减少量进行了定量估算。研究发现:(1)雪玉洞空气CO2浓度在季节尺度上变化规律重复性好,夏高冬低,CO2浓度值相差可达1个数量级以上。在每年的11月份雪玉洞空气CO2浓度都存在一个突降过程。在洞穴空气CO2突降期间,旅游活动在小时时间尺度上对空气CO2降低有显著影响,但在较长时间尺度(天)上影响不大,并不能阻止洞穴空气CO2大幅度的降低。同时,洞穴空气CO2浓度空间展布受多重因素的影响,在雨季由于上覆土层微生物活动活跃,且洞穴气流由洞内流往洞外,致使洞穴空气CO2浓度较高且空间分布差异不大,旱季与之相反,空间分布差异较大。(2)旅游活动对雪玉洞空气CO2浓度并不起主要控制作用,当旅游人数较多时能够缓解空气CO2浓度下降的幅度,但不能阻止空气CO2浓度的下降。由洞穴内外气温的差异所引起的气压差异,进而引起洞穴内外气流的交换,这是雪玉洞空气CO2浓度下降的一个重要原因。由于洞穴结构的原因,洞内空气风速、气压的大小为:下层洞穴>中层洞穴>上层洞穴。(3)在季节尺度上,地下河水的CO2分压与洞穴空气的CO2分压趋势较为一致,地下河的脱气与吸气是造成洞穴空气CO2浓度季节变化的一个重要因素,这一点与前人研究结论一致。通过对雪玉洞上覆土层CO2含量的监测发现,土壤CO2浓度的季节变化与洞穴空气CO2浓度变化趋势一致。通过突变期间对地下河的监测发现,空气CO2分压大于地下河水中CO2分压,地下河中HCO3-的含量由洞内流往洞外的过程中不断增加。地下河水与洞穴空气的碳转换量是雪玉洞空气CO2突降的一个重要因素。(4)通过对突降期间雪玉洞客流量、地下河上下游HCO3-的连续监测,结合已有的洞穴数据(洞穴体积1.804×104m3),对影响洞穴空气CO2浓度的旅游因素、地下河因素进行了定量估算。通过计算发现,在监测期间游客对洞穴空气CO2的贡献量每日在55.02mol~207.74mol之间,即2.42kg~9.14kg,其大小由客流量决定。地下河与洞穴空气的水-气碳转换量每天在186.00mol~356mol之间,即8.18kg~15.66kg,日变化较大,可能与外界环境变化及地下河流量有关。监测期间每日洞穴空气CO2降低量在252.00mol~656.61mol之间,即11.09kg~28.89kg,变化较大,可能与外界大气环境变化有关。综合来看,虽然地下河吸收洞穴空气CO2量日变化与洞穴空气CO2突降量日变化都有较大差异,但地下河携带量对洞穴空气CO2每日的突降量贡献率变化较小,在监测期间,维持在40%~50%之间。在洞穴岩溶动力系统中,水-气之间的碳转换量是雪玉洞空气CO2下降的主要因素。