钦州湾海底地下水的生源要素输送通量研究

Submarine Groundwater Discharge (SGD) is one of the important ways for land-ocean interaction of coastal zones (LOICZ). More and more researches have shown that except for riverine and atmospheric input, SGD is another significant but easy to be ignored for transporting terrigenous materials into the sea. The bays are the breeding habitat of fish, shrimp etc. with great economic and environmental significance. In this proposal, samples of seawater, river water, submarine groundwater will be collected along the coast of Qinzhou Bay, where is the mangrove reserve zone and also the aquaculture zone of the Beibu Bay. With the application of multi-tracers technology basing on Ra, Rn, hydrogen and oxygen isotopes, fluxes of biogenic elements like N, P, Si, DIC, DOC, etc. to Qinzhou Bay by SGD would be quantificationally evaluated, and the temporal and spatial characteristics of the biogenic elements carried by SGD and other sources can be also determined. Then the budgets of the biogenic elements in Qinzhou Bay will be re-evaluated, which is expected to be helpful in understanding the LOICZ of the Beibu Bay, estimating the impacts of SGD on marine ecological environment and providing bases for scientific management of coastal zone.

海底地下水排放（Submarine Groundwater Discharge, SGD）是海岸带陆海相互作用（LOICZ）的重要表现形式之一。越来越多的研究结果表明SGD是除了径流输送和大气沉降外又一个重要但易被忽视的陆源物质入海通道。海湾是鱼、虾等海洋生物的繁殖栖息地，具有重要的经济和环境意义。本项目选择广西北部湾红树林保护区，海水养殖迅速发展的钦州湾作为研究对象，拟采集钦州湾沿岸海水及其周边河流地表水、海底地下水等样品，通过Ra、Rn及δ18O/δ2H复合示踪技术，定量揭示通过SGD输入到钦州湾的N、P、Si、DIC、DOC等生源要素的通量，阐明钦州湾包括SGD在内的各生源要素源汇项及其在时间和空间上的分布特征，对钦州湾的生源要素收支平衡进行一个全新的阐释。本项目的实施将加深对北部湾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。

海底地下水排放（Submarine Groundwater Discharge, SGD）是海岸带陆海相互作用（LOICZ）的重要表现形式之一。越来越多的研究结果表明SGD是除了径流输送和大气沉降外又一个重要但易被忽视的陆源物质入海通道。钦州湾是我国典型的红树林生境海湾，同时也是中国最大的天然牡蛎采苗和养殖基地。通过对钦州湾及其邻近水域进行了多次野外调查工作，采集和分析了海水、沿岸地下水和河水等样品中的各理化参数、镭氡同位素、营养盐、溶解无机碳（DIC）和溶解有机碳（DOC）等，主要成果如下：.（1）基于钦州湾水体中Ra源汇箱式模型，不论洪季还是枯季，SGD是钦州湾海域营养盐重要来源之一；（2）222Rn质量平衡模型的结果表明茅尾海（钦州湾内湾）SGD携带的N、P和Si通量分别是茅尾海沿岸河流输送通量的1.9、0.9和3.6倍。SGD携带含有高N/P比的营养盐进入茅尾海可能会超过环境自净能力，使得茅尾海营养盐组成和结构发生变化，影响浮游植物群落结构，进而影响茅尾海营养盐的生物地球化学循环和海洋生态环境；（3）茅尾海SGD携带的DIC和DOC通量至少是沿岸河流输入的2倍。结合全球文献资料，发现全球红树林生态系统通过SGD输送的DIC和DOC占河流输送的29–48%，其在海岸带蓝碳收支评估中应该加以考虑；（4）通过应用沉积物表面分形理论，创新性地建立了沉积物中的Ra解吸理论模型，该研究有助于更好地理解河口区域Ra 同位素的解吸行为；（5）基于16S rRNA Illumina Miseq高通量测序技术，发现钦州湾沿岸海底地下水中的主要菌群可以利用海底地下水中过量的硝酸盐、有机污染物和溶解有机物，从而减少硝酸盐和有机污染物等进入近岸水体。本项目的实施加深了对北部湾陆海相互作用过程的认识，为海岸带的科学管理提供依据。