珠江口海底地下水排泄及其生物地球化学影响

Submarine groundwater discharge (SGD) is one of the major pathways of land-ocean interactions and imposes signicant impacts on biogeochemical budgets and cycles and ecosystems in estuaries and mariginal seas. However, distinct regional differences in SGD and its impacts are present. Focusing on this internationally hot research topic, this project utilizes naturally occurring radium and radon isotopes to trace SGD in the Pearl River Estuary on the northern shelf of the South China Sea. Based on historical data compilation, field investigation, laboratory analysis, and models, SGD and associated dissolved inorganic carbon and nutrient fluxes will be estimated to provide an important source term in the study of biogenic elements in the Pearl River Estuary and these material fluxes carried by SGD will be compared with riverine and estuarine fluxes to evaluate impacts of SGD on biogeochemistry in the Estuary.

海底地下水排泄作为陆海相互作用的主要途径之一，对河口和陆架边缘海的物质收支、循环以及生态系统有重要的影响，但存在显著的区域性差异。本项目聚焦于这一国际研究热点，以天然放射性镭、氡同位素示踪海底地下水排泄，以南海北部陆架的珠江口为研究区域，以历史数据收集整理、现场航次调查、实验室分析、模式计算为手段，估算珠江口海底地下水排泄通量及其携带的溶解无机碳和营养盐通量，为珠江口生源要素的研究提供重要的源项数据；通过与珠江携带的物质通量和珠江口的入海物质通量的比较分析，评估海底地下水排泄对珠江口生物地球化学的影响。

海底地下水排放对近岸水体碳和营养盐的潜在显著影响而受到越来越多的关注，而珠江口作为受人为活动影响巨大的三角洲地区，是南海北部陆架重要的陆源输入之一，但是其海底地下水排放的地球化学影响的研究非常匮乏，本项目因此以珠江口作为研究区域，以天然放射性镭同位素为地下水入海的示踪剂，展开了对珠江口夏季和冬季两个季节河口水体与周边沿岸地下水中镭放射性同位素丰度以及生源要素的浓度分布的调查，采用了镭的质量平衡模型估算了海底地下水排放的通量，计算了海底地下水排放携带的物质通量及珠江携带的物质通量，并进行了比较，从而评估了海底地下水排放对珠江口的地球化学影响。同时，对同处亚热带的福建省三沙湾和海南岛三亚湾的海底地下水排放通量及其地球化学影响进行了研究，对南海北部陆架的海底地下水排放的通量和其地球化学影响也进行了估算和评估，这些研究为珠江口海底地下水排放研究结果提供了背景场和比较对象。本项目的研究成果揭示了海底地下水排放对珠江口生源要素的分布和收支的显著影响，表明了海底地下水排放携带的碳和营养盐通量与珠江携带的物质通量数量级相同，相当于珠江携带碳通量的20%甚至更高，相当于珠江携带营养盐通量的20%左右。本项目已经发表SCI论文4篇，培养了3名硕士。本项目研究成果将为研究、解决珠江口近几年持续出现的富营养化、缺氧等环境问题提供科学依据。