南海海底地下水排泄及其带入营养盐研究

Submarine groundwater discharge (SGD) has been a hot research topic in the last decade. As an important component of global water cycle, SGD is a key pathway in transporting chemicals in the coastal zones, which will greatly affect coastal marine chemistry and coastal ecosystems. Large-scale studies of SGD study are limited. The objectives of this project are to investigate the SGD in South China Sea and the surrounding estuaries and its environmental significance. Natural environmental tracers such as Ra and Rn isotopes will be collected using the open cruises in South China Sea supported by NSFC. Radionuclides mass balance models in the research area will be set up to estimate SGD. Groundwater and river water sampling will be carried out in the coastal aquifers and estuaries and rivers to investigate geochemistry and nutrient contents in groundwater and river. The nutrients loadings derived from SGD can be estimated. Nutrients flux via SGD is expected to have considerable effect on coastal ecosystem. A nutrient budget model will be set up to reveal the biological production related to nutrients loadings derived from SGD. This project will not only provide important information regarding the environment and ecology of the South China Sea but also serve as an important supplement in global SGD studies.

海底地下水排泄(SGD)是国内外的热点研究之一。作为全球水循环的一个重要组成部分，SGD能够在参与水循环的同时，同时带来大量的物质的迁移，对近海岸的海洋化学和生态系统演化有着重要的作用。基于大尺度的SGD的研究相对比较薄弱。本项目拟通过南海及周边河口为研究对象，以天然同位素化学示踪剂为主要研究手段，利用南海开放航次获取实测数据，建立同位素示踪的质量平衡模型，对南海区域进行大尺度的地下水排泄评估研究，同时结合近海岸水文地质条件、地下水化学与河口水化参数研究，评估海底地下水排泄对研究区域的营养盐的总输入与周边主要国家对南海营养盐各自的贡献，并进一步探讨地下营养盐的输入对南海的生态系统带来的影响。其研究结果将对我国有效管理南海环境与生态提供SGD方面的科学数据。南海及周边地下水与海水的相互作用研究也将是对全球大尺度的海底地下水排泄研究的一个重要补充。

海底地下水排泄（SGD）是整合了水文、水文地质、海洋化学和生态等学科的一个热门课题。本项目以西太平洋最大的边缘海-南海为研究载体，研究了从潮间带-河湾-区域尺度的海底地下水排泄的通量及其输送的营养盐及其带来的生态影响。整个研究的框架遵从从点到面，从水文地质到海洋化学到海洋生态的研究思路。在项目执行期间，共发表了超过十个国际知名SCI期刊文章，同时在研究领域取得一系列的方法和理论的的创新，具体体现如下：（1）开发具有广泛应用前景的永久性孔隙水多通道采样系统；（2）建立潮间带地下水咸淡水界面观测点，并重点研究了潮汐、地下水动力等过程驱动下的生物地球化学过程，重点阐述了无机碳、氮、磷的反应和转化机制和镭的迁移反应机理；（3）建立海湾分层式镭同位素质量平衡模型来量化侧向SGD的输入；（4）确定南海上升流环境下的SGD通量及其营养盐输出以及对南海表层新生产力（new production）的贡献；（5）以珠江三角洲为例建立镭在含水层的迁移反应模型，模拟和量化陆地地下水的排泄速率；（6）建立多类型天然同位素质量平衡模型量化SGD通量及其营养盐输出的年际变化，并探讨SGD输出无机磷对近海赤潮爆发的驱动机制；（7）确定南海离岸微咸地下水的封存机理和海底孔隙水的水文地球化学过程；（8）建立耦合洋流过程的整个南海的SGD量化模式，并估算出整个南海的营养盐的SGD输出通量及对边缘海的新生产力的贡献。项目的结果和结论不仅对于近海水文地质领域有理论的贡献，同时为我们更系统的认识南海的生物地球化学过程提供了主要的基础数据。更重要的是，项目的结论为我们国家的南海海洋政策提供了科学和理论支撑。