近日,中國海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心、海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點實驗室于志剛、許博超教授團(tuán)隊在地學(xué)領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Geochimica et Cosmochimica Acta發(fā)表題為“Radium and radon isotopes reveal multi-scale porewater and groundwater nutrient sources in a macrotidal embayment”的研究論文,在近海海底地下水排放(SGD)動力學(xué)特征及其營養(yǎng)鹽通量貢獻(xiàn)研究方面取得新進(jìn)展。研究結(jié)果揭示了杭州灣這一強潮型海灣中的SGD過程以發(fā)生在厘米尺度的間隙水交換為主,并且是該海域中溶解無機(jī)態(tài)營養(yǎng)鹽的重要來源,強烈的潮汐作用是該海域間隙水交換的主要驅(qū)動力。
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本研究基于鐳-氡同位素質(zhì)量平衡模型,結(jié)合蒙特卡洛模擬的方法,解析量化了杭州灣淡水地下水、再循環(huán)海水和間隙水交換等不同類型SGD過程的通量,發(fā)現(xiàn)杭州灣的間隙水交換通量為0.50 (0.32~0.77) m3/m2·d,顯著高于陸源淡水地下水(<0.01 m3/m2·d)和再循環(huán)海水(0.07 (0.04~0.15 m3/m2·d))(圖1)。發(fā)生在厘米尺度的間隙水交換過程貢獻(xiàn)了總SGD入海營養(yǎng)鹽通量的90%以上,由其輸送入海的DIN、DIP、DSi通量分別為565 (257~1060)、8 (-2~22)、209 (98~390) mmol/m2·d,是杭州灣營養(yǎng)鹽的重要來源(圖2)。強烈的潮汐作用(最大潮差可達(dá)9 m)是杭州灣海域間隙水交換的主要驅(qū)動力。本研究運用鐳氡多元示蹤模型成功實現(xiàn)了多尺度SGD過程及其營養(yǎng)鹽貢獻(xiàn)的區(qū)分量化,研究結(jié)果可為解析近岸水體富營養(yǎng)化成因及制定區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理策略提供科學(xué)依據(jù)。
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圖1. 杭州灣海域春季和夏季的淡水地下水(FSGD)、再循環(huán)海水(RSGD)、間隙水交換(PEX)通量。上述通量量化結(jié)果基于鐳-氡同位素質(zhì)量平衡模型和蒙特卡洛模擬方法得到。
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圖2. 不同SGD過程(淡水地下水FSGD、再循環(huán)海水RSGD、間隙水交換PEX)向杭州灣海域中輸送的溶解無機(jī)氮(DIN)、溶解無機(jī)磷(DIP)、溶解硅(DSi)的通量。
該成果由中國海洋大學(xué)海化重點實驗室許博超教授課題組牽頭完成,2023級海洋化學(xué)專業(yè)博士研究生劉文和博士后趙世彬為共同第一作者,許博超教授為通訊作者,中國海洋大學(xué)、瑞典哥德堡大學(xué)、美國阿拉巴馬大學(xué)、生態(tài)環(huán)境部太湖流域東海海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局生態(tài)環(huán)境檢測與科學(xué)研究中心等單位的相關(guān)學(xué)者合作完成了相關(guān)研究。研究工作得到國家自然科學(xué)基金項目、山東省自然科學(xué)基金項目、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金等項目的資助。
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文章信息:
Radium and radon isotopes reveal multi-scale porewater and groundwater nutrient sources in a macrotidal embayment. Wen Liu, Shibin Zhao, Isaac R. Santos, Natasha T. Dimova, Tianyi Zhu, Haowei Xu, Miaomiao Zhang, Ergang Lian, Pengxia Liu, Zhigang Yu, Bochao Xu*. Geochimica et Cosmochimica Acta (2026)
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文章鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.02.014
圖文|趙世彬
編輯|鞏 潔
一審|許博超
二審|張榮平 鞏 潔
三審|姚慶禎
信息來源:中國海洋大學(xué)。
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