多种方法研究胶州湾的海底地下水排泄

海底地下水排泄是陆－海相互作用的一个重要研究课题。海底地下水排泄不仅影响海水的数量变化，而且影响海岸带与海洋的地球化学过程，甚至影响近岸海域的生态环境。本项目选择胶州湾为研究对象，分别应用镭同位素质量平衡法、氡-222质量平衡法、氘-氧18端元混合法和水文地质模型法评价胶州湾的海底地下水排泄量，并区分陆源地下淡水排泄量和再循环海水排泄量，评价地下水输入的营养盐数量及其对海域生态环境的可能影响，分析海底地下水排泄量和输入营养盐的季节性变化及其影响因素，为胶州湾的海岸带管理与海域生态环境保护提供科学依据。

地球化学示踪法是研究海底地下水排泄（SGD）的主要手段，本项目主要利用其中的镭同位素示踪法、氡-222示踪法和氘氧稳定同位素示踪法来研究胶州湾的海底地下水排泄，同时利用水文地质数值模型模拟陆源地下淡水排泄量，并估算地下水输入胶州湾的营养盐数量。（1）根据226Ra质量平衡原理，逐个量化镭的源、汇项，计算获得2011年9~10月胶州湾SGD输入量为15.17×106 m3•d-1，2012年4~5月胶州湾SGD输入量为6.53×106 m3•d-1；（2）通过对胶州湾北岸东大洋码头海水系统中222Rn的连续监测，综合考虑了母体支持、潮汐涨落、沉积物扩散、大气逃逸、混合损失等因素，依据222Rn质量平衡计算了墨水河-白沙河流域该段海岸带的海底地下水排泄速率，2011年10月和2012年5月实验时段的平均海底地下水排泄速率分别为6.38 cm•d-1和 8.29 cm•d-1；（3）根据222Rn箱式模型，逐个量化222Rn的源、汇项，获得整个胶州湾SGD输入通量，2011年9~10月为10.62×106m3•d-1，2012年4~5月为3.72×106m3•d-1；（4）选取18O的测量值，采用三端元保守混合模型，初步估算得到2011年9-10月SGD通量为13.47~14.25×105m3•d-1，2012年4-5月SGD通量为11.49~13.14×105m3•d-1，该结果偏小，误差较大；（5）运用水文地质数值模型计算了胶州湾的陆源地下淡水排泄量，2011年9~10月为2.31×104 m3•d-1，2012年4~5月为1.65×104 m3•d-1，陆源地下淡水排泄量仅占总SGD的0.11%~0.44%，而再循环海水排泄量占绝大部分；（6）与河流输入胶州湾的营养盐类似，SGD输入的营养盐也随季节变化很大，总体上SGD输入的营养盐略小于河流输入的营养盐，可见SGD是胶州湾水体中营养盐输入的一个不可忽视的途径。