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海底地下水排放对南黄海沿岸海水细菌群落结构的影响

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环境科学学报 2021年第12期41卷 4942-4952页

作者：张胜东赵世彬陈烨杨迪松许博超甄毓中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266237 中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 中国海洋大学化学化工学院青岛266100 深海圈层与地球系统前沿科学中心和海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室中国海洋大学青岛266100

在南黄海沿岸岸滩采集海水样品,将同位素地球化学与分子生物学技术相结合,探讨海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)对沿岸海水微生物群落结构的影响.结果表明,南黄海沿岸水体微生物优势类群为变形菌门、放线菌门、拟... 详细信息

在南黄海沿岸岸滩采集海水样品,将同位素地球化学与分子生物学技术相结合,探讨海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)对沿岸海水微生物群落结构的影响.结果表明,南黄海沿岸水体微生物优势类群为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门、厚壁菌门等.海水中较高浓度的镭同位素活度极有可能是由近岸海底地下水排放过程导致.沿岸海水中的^(224)Ra活度与营养盐浓度、微生物群落的多样性及丰富度具有相对同步的变化规律.溶解氧对海水中的细菌群落结构具有显著影响(p海底地下水排放输入的高浓度溶解无机氮、溶解硅酸盐可能是影响沿岸海水中细菌群落结构特征的主要因素之一.本研究表明,海底地下水排放对沿岸微生物群落结构的影响是不可忽视的.

关键词：海底地下水排放微生物群落同位素地球化学

海底地下水排放:重要的海岸带陆海相互作用过程

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地学前缘 2005年第U04期12卷 29-35页

作者：贾国东黄国伦中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640 国家电力公司成都勘测设计研究院地质工程处四川成都610072

沿海地区海底地下水排放在北美和欧洲等发达地区受到了越来越多的重视,被认为是一个重要的海岸带陆海相互作用过程。但这一过程在我国尚未引起足够认识,有关研究极少见。海底地下水排放的研究历史不长,只是近十多年才有了快速的发展,有... 详细信息

沿海地区海底地下水排放在北美和欧洲等发达地区受到了越来越多的重视,被认为是一个重要的海岸带陆海相互作用过程。但这一过程在我国尚未引起足够认识,有关研究极少见。海底地下水排放的研究历史不长,只是近十多年才有了快速的发展,有了越来越多的定量研究成果。其研究方法主要有水文计算法、现场实测法和地球化学示踪法,各种方法之间的对比实验是目前的热点问题。沿海地下水排放具有重要的环境意义,它可以是陆地营养物质和污染物质的一个重要排放通道,可以对海岸带环境产生一定影响。我国沿海地区应该加强有关的研究工作,为海岸带环境管理作出贡献。

关键词：海底地下水排放海岸带研究方法环境意义

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海底地下水排放对胶州湾碳酸盐系统的影响

海洋环境科学 2023年第6期42卷 901-911,972页

作者：高敏学刘茜尹晓敏马莉刘真松张劲赵化德中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学化学化工学院山东青岛266100 国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室辽宁大连116023

海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)是陆地与海洋之间无机碳(DIC)、总碱度(TA)输送的重要途径,但是关于SGD在近海碳酸盐系统中的作用特别是对pH的影响,认识还十分有限。本文通过2021年1月和2021年4月胶州湾两个航次调... 详细信息

海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)是陆地与海洋之间无机碳(DIC)、总碱度(TA)输送的重要途径,但是关于SGD在近海碳酸盐系统中的作用特别是对pH的影响,认识还十分有限。本文通过2021年1月和2021年4月胶州湾两个航次调查,结合7次不同季节地下水、污水处理厂的野外调查采样,评估了春季胶州湾SGD的流量及其输送的DIC和TA通量,探讨了SGD输入对胶州湾DIC收支及水体酸化的影响。研究结果表明,SGD的DIC、TA平均浓度为(5696±3528)μmol/kg和(4981±3359)μmol/kg,是胶州湾水体平均浓度的两倍左右。春季胶州湾SGD流量为(0.73±0.12)×10^(7)m^(3)/d, SGD输送的DIC和TA通量分别为(2.54±0.41)×10^(7)mol/d和(2.12±0.36)×10^(7)mol/d。SGD是胶州湾水体DIC的重要来源之一,其输送通量比污水高一个数量级。胶州湾SGD具有高DIC、低pH[平均值(7.09±0.46)]的特征,其输入会降低胶州湾海水的缓冲能力和pH。通过端元混合模型评估可得,陆源地下淡水(submarine fresh groundwater discharge,SFGD)输入会使胶州湾pH降低0.001~0.035,加剧胶州湾酸化。SGD是胶州湾DIC收支的重要组成部分,同时对近海酸化和海水缓冲能力的调节具有不可忽视的作用。

关键词：海底地下水排放溶解无机碳总碱度海洋酸化

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近海海水养殖海域海底地下水排放的研究进展

地球科学进展 2021年第12期36卷 1235-1246页

作者：刘建安于雪晴彭彤杜金洲河口海岸学国家重点实验室华东师范大学上海200241

海底地下水排放作为河口海岸与近海的自然现象,是陆源物质重要的入海通道,在近海物质循环和生态环境效应中有时起着决定性作用。针对近年来迅速发展的近海海水养殖,综述了海底地下水排放影响近海养殖物种等相关研究,阐明了海底地下水排... 详细信息

海底地下水排放作为河口海岸与近海的自然现象,是陆源物质重要的入海通道,在近海物质循环和生态环境效应中有时起着决定性作用。针对近年来迅速发展的近海海水养殖,综述了海底地下水排放影响近海养殖物种等相关研究,阐明了海底地下水排放对不同养殖生态系统的重要控制作用。首先,基于近25年文献计量分析的结果表明,关于海底地下水排放与海水养殖之间关系的研究呈明显上升趋势,且在全球范围内具有广阔的地域分布和研究远景。其次,总结相关研究案例发现,一方面海底地下水排放及其输送的营养物质能够提高初级生产力,进而促进近海藻类、鱼类和贝类等海水养殖物种的生长,对其产量产生积极的影响;另一方面,通过海底地下水排放输送的过量物质也会给海水养殖物种带来负面影响,导致它们减产甚至死亡。与此同时,养殖海水进入沿岸含水层也会反过来影响海底地下水排放及其携带入海物质的种类和通量。因此,相对于河流等输入,在海水养殖的可持续发展中如何高效利用相对"隐蔽"的海底地下水排放过程中携带的营养物质,提高海水养殖生物生产,减少负面效应,是值得关注的,也是将来海水养殖相关研究工作中值得关注的重点工作之一,其研究成果可为我国近海养殖合理管理和渔业资源的可持续利用提供基础数据参考。

关键词：海底地下水排放海水养殖营养物质生态环境初级生产力渔业资源

基于^(223)Ra和^(224)Ra的桑沟湾海底地下水排放通量

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海洋学报 2017年第4期39卷 16-27页

作者：王希龙杜金洲张经华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062

海底地下水排放(SGD)是陆地向海洋输送水量和营养物质的重要通道之一,对沿海物质通量及其生物地球化学循环有重要的影响,对生态环境起着不可忽视的作用。本文运用天然放射性同位素^(223)Ra和^(224)Ra示踪估算了我国北方典型养殖基地桑... 详细信息

海底地下水排放(SGD)是陆地向海洋输送水量和营养物质的重要通道之一,对沿海物质通量及其生物地球化学循环有重要的影响,对生态环境起着不可忽视的作用。本文运用天然放射性同位素^(223)Ra和^(224)Ra示踪估算了我国北方典型养殖基地桑沟湾的海底地下水排放通量。结果表明,海底地下水样尤其是间隙水中Ra活度[^(224)Ra=(968±31)dpm/(100L),^(223)Ra=(31.4±4.9)dpm/(100L),n=9]远高于表层海水[^(224)Ra=(38.7±2.0)dpm/(100L),^(223)Ra=(1.70±0.50)dpm/(100L),n=21]。假设稳态条件下,考虑Ra的各源、汇项,利用Ra平衡模型,估算出桑沟湾SGD排放通量为(0.23~1.03)×10~7 m^3/d。潮周期内的观测结果显示,涨潮时,水力梯度较小,SGD排放变弱,落潮时,水力梯度较大,导致了相对较多的SGD排放。在一个潮周期间,基于^(223)Ra和^(224)Ra得到的SGD排放通量平均为0.39×10~7 m^3/d。潮汐动力下的SGD排放平均占总SGD排放的61%,因此桑沟湾沿岸的地下水排放主要受潮汐动力的影响,并对海水组成及海陆间物质交换有显著贡献。

关键词：镭同位素海底地下水排放镭库模型潮汐动力桑沟湾

基于镭同位素示踪的嵊泗高场湾海底地下水排放

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海洋环境科学 2019年第6期38卷 817-824页

作者：邢万里陈小刚杜金洲华东师范大学河口海岸学国家重点实验室

作为全球水循环的重要组成部分,海底地下水排放(SGD)是营养盐等陆源物质进入海洋的重要途径之一。本文利用天然放射性同位素223Ra、224Ra和228Ra对嵊泗岛高场湾SGD通量及及其所携带的营养盐通量进行了估算。研究表明,地下水中223 Ra(16.... 详细信息

作为全球水循环的重要组成部分,海底地下水排放(SGD)是营养盐等陆源物质进入海洋的重要途径之一。本文利用天然放射性同位素223Ra、224Ra和228Ra对嵊泗岛高场湾SGD通量及及其所携带的营养盐通量进行了估算。研究表明,地下水中223 Ra(16.7±2.9 dpm/100 L)、224 Ra(479±18 dpm/100 L)、228Ra(97±4 dpm/100 L)的活度远高于近岸水体中223Ra(3.5±0.7 dpm/100 L)、224Ra(80±4 dpm/100 L)、228Ra(31±2 dpm/100 L)的活度。运用潮动力模型,基于223 Ra和224 Ra得到的SGD速率分别为7.6 cm/d和4.1 cm/d,而根据223Ra的离岸输送估算出SGD速率为22 cm/d。结合地下水端元营养盐的浓度计算得SGD携带的溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)、溶解硅(DSi)的排泄通量分别为593,4.16和241μmol/(m^2?s)。

关键词：海底地下水排放镭同位素涡动扩散营养盐嵊泗岛

典型养殖海湾海底地下水排放对营养盐收支的影响——以福建罗源湾为例

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海洋环境科学 2023年第5期42卷 662-672,683页

作者：林心怡刘建安于雪晴彭彤于涛杜金洲华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241 自然资源部第三海洋研究所海洋放射性技术与环境安全评估实验室福建厦门361005

海底地下水排放(SGD)是陆源物质入海的重要通道,对沿岸物质通量、生物地球化学循环及生态环境都起着重要作用。近些年来,随着近海海水养殖的发展,有关SGD对养殖生态系统的调控作用也备受关注。本研究运用短半衰期核素223Ra和224Ra估算... 详细信息

海底地下水排放(SGD)是陆源物质入海的重要通道,对沿岸物质通量、生物地球化学循环及生态环境都起着重要作用。近些年来,随着近海海水养殖的发展,有关SGD对养殖生态系统的调控作用也备受关注。本研究运用短半衰期核素223Ra和224Ra估算了福建沿岸养殖型海湾——罗源湾的海底地下水排放通量。结果表明,地下水中223Ra[(58.1±40.2)dpm/(100 L)(n=9)]和224Ra[(1637±1118)dpm/(100 L)(n=9)]的活度远高于近岸水体223Ra[(4.49±1.35)dpm/(100 L)(n=15)]和224Ra[(65.5±15.8)dpm/(100 L)(n=15)]的活度。本研究在假设稳态的条件下,运用Ra质量平衡模型,估算出罗源湾SGD通量为(1.91±2.16)×10^(7)m3/d,SGD速率为0.068~0.101 m3/(m^(2)·d),结合地下水端元营养盐浓度计算得出SGD携带的溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)、溶解硅(DSi)的排放通量分别为(3.23±3.65)×10^(6)mol/d、(6.68±7.55)×10^(4)mol/d、(3.58±4.04)×10^(6)mol/d,分别占总输入量的79.6%、84.8%、75.4%,可见罗源湾沿岸地下水排放携带的营养物质在养殖体系中对于营养盐的收支有显著贡献。

关键词：海底地下水排放罗源湾镭同位素营养盐收支海水养殖

镭同位素示踪钦州湾海底地下水排放及其营养盐输送通量

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镭同位素示踪钦州湾海底地下水排放及其营养盐输送通量

作者：罗浩华东师范大学

学位级别：硕士

海底地下水排放（Submarine Groundwater Discharge,简称为SGD）是营养盐、碳和微量金属等生源要素进入近岸水体的重要途径,尤其是SGD携带的营养物质在近年来受到了越来越多科学工作者的关注。已有研究表明在有些区域,SGD向近岸水体输... 详细信息

海底地下水排放（Submarine Groundwater Discharge,简称为SGD）是营养盐、碳和微量金属等生源要素进入近岸水体的重要途径,尤其是SGD携带的营养物质在近年来受到了越来越多科学工作者的关注。已有研究表明在有些区域,SGD向近岸水体输送的营养盐接近甚至超过了河流的输送量。因此,SGD在地下河口及其邻近海域的水和营养盐循环中具有重要作用。本文选取我国亚热带强潮海湾——钦州湾作为研究区域,研究了在河口区域镭（Ra）的解吸行为。钦州湾河流沉积物的Ra解吸实验的结果表明:沉积物中的Ra在海水（盐度:33.9）中的解吸活度随着粒径增大（平均粒径范围为0.9μm136μm）而逐渐减小,且变化趋势逐渐变缓,当沉积物平均粒径大于44μm后,解吸量几乎不变;沉积物中镭同位素解吸活度随着盐度增大（海水盐度范围:4.9～33.9）而逐渐增大,海水盐度大于24.9后,解吸量趋于恒定。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,该理论模型能较好地适用于室内实验数据以及类似研究的文献数据。拟合得到钦州湾河流沉积物（干重）表面最大可交换态224Ra、226Ra和228Ra的活度分别为1.1、0.17和0.85dpm g-1;沉积物中224Ra、226Ra和228Ra的最大解吸比分别为30%、7.0%和18%。将结果与全球相关研究数据比较,可知钦州湾河流沉积物颗粒表面最大可交换态224Ra和226Ra活度分别处于全球中等水平和较低水平,而其最大解吸比分别处于全球较高水平和较低水平。这部分研究有助于更好地理解河口区域Ra同位素的解吸行为,该研究结果也被直接应用于下述钦州湾SGD的计算。基于2016年洪季和2017年枯季所采集样品,本文分析了Ra同位素在钦州湾的时空分布特征,同时结合室内实验得出的解吸参数,利用Ra同位素的质量平衡模型定量估算了钦州湾洪季和枯季SGD通量及其所携带的营养盐通量,并比较两个季节的差异。使用纳潮量法计算得到钦州湾洪季和枯季水体滞留时间分别为2.7 d和5.8 d。基于钦州湾的水文特征和Ra同位素分布特征以及钦州湾水体中Ra的来源和归宿,建立Ra的质量平衡模型,并结合海底地下水端元的Ra同位素活度计算得到钦州湾洪季和枯季SGD通量分别为（2.5±1.3）×10～7 m3 d-1和（3.7±1.3）×10～7 m3 d-1,相应SGD速率分别为8.9±4.8 cm d-1和13±4.6 cm d-1。与河流输送相比,SGD通量分别占洪季和枯季径流量的13%和70%。结合海底地下水端元的营养盐浓度,计算得到钦州湾洪季SGD携带溶解态无机氮（DIN）、溶解态无机磷（DIP）和溶解态硅（DSi）通量分别为5.4×10～6、6.9×10～4和7.8×10～6mol d-1,占同期河流输送通量的28%、10%和30%;枯季DIN、DIP和DSi通量(mol d-1)分别为3.9×10～6、6.7×10～3和4.5×10～6,占河流输送的38%、3.8%和69%。以上结果表明,尽管洪季SGD通量小于枯季,但其输送营养盐通量洪季明显大于枯季,再循环海水虽然没有“净”水量上的贡献,却向沿海提供了大量的营养盐,同时也说明,不论洪季还是枯季,SGD是钦州湾海域营养盐的重要来源之一,在评估钦州湾营养盐收支情况时必须予以考虑。本研究的结果可为钦州湾生态评估和环境状况评价提供重要的基础数据。

关键词：海底地下水排放镭同位素营养盐钦州湾河流沉积物解吸行为

南海北部陆架区海底地下水排放的季节变化及其生物地球化学影响

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南海北部陆架区海底地下水排放的季节变化及其生物地球化学影响

作者：张飞厦门大学

学位级别：硕士

海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)是连接大陆-海洋边缘重要的物质输运途径。为了评估南海北部(the northern South China Sea,NSCS)陆架区SGD的季节变化及其生物地球化学影响,采用天然放射性镭同位素作为SGD的示踪... 详细信息

海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)是连接大陆-海洋边缘重要的物质输运途径。为了评估南海北部(the northern South China Sea,NSCS)陆架区SGD的季节变化及其生物地球化学影响,采用天然放射性镭同位素作为SGD的示踪剂,于2009年7-8月份、2010年10-11月份和2011年5月份对南海北部陆架区的盐度、温度和四种镭同位素进行了调查。使用长半衰期镭的箱式模型和三端元混合模型计算了陆架区珠江口两侧的SGD通量。利用长半衰期镭的箱式模型计算的珠江口西侧陆架区春、夏、秋季的SGD通量分别是3552±3192、1024±561和15221±11431 m3 m-1 d-1,珠江口东侧陆架区春、夏、秋季的 SGD 通量分别是 4843±3587、844±806 和 5174±3488 m3 m-1 d-1。利用三端元混合模型计算的珠江口西侧陆架区域春、夏、秋季的SGD通量分别是1984±1649、2089±1293 和 9277±9358 m3 m-1 d-1,珠江口东侧陆架区域夏季的SGD通量是799±579 m3 m-1 d-1。结合本课题组对2009年冬季南海北部SGD的研究,发现珠江口西侧陆架区秋、冬季的SGD通量明显大于春、夏两季的SGD通量,珠江口东侧陆架区春、秋和冬季的SGD通量明显大于夏季的SGD通量。这是由于南海北部的平均海平面高度与季风有关,在西南季风期间平均海平面高度较高,导致SGD通量在西南季风控制期间较小,东北季风控制期间较大。同时计算了陆架区SGD在不同季节净输出的营养盐(溶解无机氮、活性磷酸盐、溶解硅酸盐)和无机碳通量,其季节变化与SGD通量的季节变化基本一致。SGD净输出的无机碳通量春季使珠江口西侧海域海水的DIC增加80 μmol L-1,东侧海域增加159 μmol L-1;夏季使珠江口西侧海域海水的DIC增加39 μmol L-1,东侧海域增加30μmol L-1;秋季使珠江口西侧海域海水的DIC增加28 μmol L-1,东侧海域增加50 μmol L-1。SGD导致的海水DIC浓度增量的季节变化与SGD净输出DIC通量的季节变化不同,它在春季时达到最大,这与季风控制的混合层深度有关。

关键词：海底地下水排放南海北部季节变化镭同位素营养盐溶解无机碳