海底地下水排放对黄河口营养盐的贡献

Submarine groundwater discharge (SGD) has been recognized as an important partway for terrestrial materials transported into the coastal ocean. It significantly contributes to the nutrients distribution and budget in estuaries. In this study, geochemical isotopes would be used as tracers to assess the influence of SGD to the nutrient load and structure in the Yellow River Estuary (YRE). Groundwater monitoring network will be established in the Yellow River delta to better understand the nutrient structure and its relationship with radium and radon isotopes. Using isotopic tracing technique, we will locate the apparent SGD area and clarify the SGD components under different estuarine hydrodynamics. Based on Ra-Rn isotopes mass balance models, the fluxes of SGD and its associated nutrients will be quantified and compared with the contributions of the Yellow River. The information obtained here will help to understand the land-ocean interactions in the YRE, and to enrich the knowledge of nutrient biogeochemistry in high turbid estuaries.

海底地下水排放（简称SGD）是陆源物质向海输送的重要通道，对河口等近岸海域的营养盐的分配补给和收支平衡影响显著。本研究拟以同位素示踪技术评估SGD对黄河口及其邻近海域中营养盐的含量和结构的影响。首先通过建立黄河三角洲地下水监测网，分析地下河口中的营养盐结构及其与镭氡同位素的相关关系；然后借助同位素示踪技术圈定SGD的显著排放区域，探讨不同水动力条件对SGD组成类型和显著排放区域范围的影响；在此基础上，利用同位素质量平衡模型估算SGD及其携带入海的营养盐通量，对比同期的黄河径流的输送贡献，剖析SGD对黄河口营养盐含量和结构的影响。本项目的实施将有助于深入理解黄河口及其邻近海域的陆海相互作用，丰富对高浑浊河口营养盐生物地球化学研究的认识。

海底地下水排放（SGD）过程是评估河口营养盐收支平衡和环境容量的重要源项，镭氡同位素联合示踪技术是研究SGD过程的有力抓手。本项目以黄河口及其邻近海域为重点研究区域，聚焦SGD过程的区域动力差异及其对海域营养盐结构的影响。相关工作发表学术论文12篇，其中一区/TOP期刊论文3篇。培养硕博士研究生9人。培育项目组成员新增立项基金委项目3项。得到如下几点主要认识：.（1）地下水端元中镭、氡同位素的时空分布存在明显的地域差异，靠近河口的地下水中的镭同位素活度季节性差别较大，盐度是影响镭同位素活度的关键因素。地下水中NH4+-N成为DIN的主要组成部分，平均占比超过60%；DIN/DIP大于Redfield比值，但小于河流和海水中的比值。地下含水层水体的电阻率、盐度、pH、镭氡同位素及营养盐含量等参数在周日尺度内均存在协同变化。.（2）黄河下游的镭、氡同位素含量整体上表现出相同的月际变化趋势，即在丰水期活度较高，枯水期活度较低，且均在2018-2019年的活度有增高的趋势。河流中的镭、氡同位素的含量受控于河流径流量和悬浮颗粒物浓度。镭同位素对流域及水库中物质的来源及表观变化速率的量化具有良好地示踪作用。.（3）发现黄河现代河口的口门南北两侧分别存在一个镭同位素的高值区域，这极有可能是由于SGD的显著排放导致。两海域的沉积物中砂的含量最高超出了50%，较粗的底质条件更加有利于海底地下水体的交换。通过对比量化发现，SGD非典型排放区域内的SGD动力明显低于典型区域，前者仅为后者的30%左右。.（4）黄河口海域的表层水体中DIN/DIP的比值高，底层DIN/DIP的值低；而且SGD典型排放区的底层水体中DIN/DIP远低于非典型排放区，前者仅为后者的50%左右。SGD典型排放区底层水体中的NH4+-N所占DIN比重高达10%，在非典型排放区该比例仅为5%左右。这表明SGD明显地改变了海域营养盐含量及结构，对生态系统物质基础组成特征的影响不容忽略。