我国黄海海底地下水排泄及营养盐入海通量的研究

Submarine Groundwater Discharge (SGD) is now recognized as one of the most important processes of the land-ocean interactions in coastal zones (LOICZ). As one of the pathways for transportation of terrestrial materials into oceans, SGD play important roles in biogeochemical cycles of materials and elements in coastal zones. In this proposal,we collect samples of surface freshwater, groundwater, sediment porewater and seawater for the measurement of radium isotopes. SGD along the coasts of Yellow Sea will be investigated with radium quartet temporally and spatially via radium isotopes mass balance box model, and the fluxes of N, P, Si, etc. with SGD can be estimated accordingly. Moreover, the changes of concentrations and compositions of nutrients in the concerning areas, which are caused by SGD, will also be studied. This study is expected to be helpful in understanding of LOICZ in Yellow Sea, evaluating the impact of SGD to coastal eco-environment, and providing insight of government management in coastal zones.

海底地下水排泄(Submarine Groundwater Discharge，以下简称SGD)是海岸带重要的陆海相互作用过程，也是陆源物质向海洋输送的重要通道之一，对近海物质通量和元素的生物地球化学循环有重要影响。本项目拟采集地表水、地下水、沉积物间隙水、海水等样品，通过测定其中Ra的四种同位素，运用Ra同位素质量平衡的箱式模型，定量估算通过SGD输入到我国黄海近岸的N、P、Si等营养物质的通量，研究我国黄海沿岸SGD在时间和空间上的分布特征和由SGD引起的生源要素组成和结构的改变。本项目的实施将加深我们对黄海海域陆海相互作用过程的认识；正确评价SGD对海洋生态环境的潜在影响, 为海岸带的科学管理提供依据。

黄海和渤海作为我国重要的半封闭型边缘海，近些年来由于沿岸人类活动等因素导致其水体发生的环境问题，特别是在黄海和渤海分别出现的绿藻和赤潮现象，一直影响着沿岸人们的生活。海底地下水排放(Submarine Groundwater Discharge，以下简称SGD)是海岸带重要的陆海相互作用过程，也是陆源物质向海洋输送的重要通道之一，对近海物质通量和元素的生物地球化学循环有重要影响，其携带的营养物质同样对黄海和渤海海域及其沿岸生态环境的影响可能是不容忽视的。.在本项目的支撑下，通过搭载基金委共享航次在黄海和渤海进行采样调查，利用镭同位素估算了整个南黄海的海底地下水通量，大概为长江输入至南黄海的三倍之多。结合南黄海镭同位素的分布及地下水中的营养盐发现苏北浅滩 SGD 输送的营养盐物质，并以此为基础我们重新构建了黄海的营养盐收支平衡，在加入了SGD的贡献下发现SGD对于黄海营养盐水平有着重要的作用；此外，SGD输入的高DIN和DIP，尤其是高N/P的比值可能是黄海大面积爆发绿藻的重要因素之一，且SGD同时也是绿藻爆发之后黄海营养盐恢复至正常水平的主要来源。同样，在渤海估算了由SGD输入至渤海的过剩镭同位素通量可达总量的75 %之多；我们利用环渤海沿岸地下水中228Ra/226Ra 的比值分别的估算得到虽然地下淡水只占SGD总通量的一小部分 (5.1 %)，但是其携带输送了大量营养盐，尤其是其中很高的氮磷比远大于再循环海水和河流，且由于地下淡水主要分布在近岸地区，这可能是渤海沿岸近海区域发生赤潮主要原因之一。除此之外，根据在黄海西部地下水中细菌、镭同位素和营养盐等参数的分析，发现淡井水和盐间隙水可能分别向沿岸水提供了硝酸盐和铵盐，说明了不同类型的地下水为近海输送了不同种类的营养盐；同时在黄海西部桑沟湾的研究同样阐述了SGD一个半封闭的养殖型海湾营养盐收支中具有不可忽视的重要性。我们对黄海和渤海及其沿岸SGD的研究，以期现场环境净化污染环境的目的提供了理论基础，丰富了我国近海海域陆海相互作用过程的内涵，为我国海岸带的科学管理提供依据。