南海莺歌海海域开展海底地下水排泄(SGD)研究
海底地下水排泄(Submarine Groundwater Discharge - SGD)是指陆地来源的地下水通过海床和基岩裂隙进入海岸带水体的过程。作为一种重要的陆-海物质输运通道,海底地下水排泄每年由 陆地向海洋中输运了大量的营养盐、重金属和有机污染物等。据深海所深海科学部(DSSD)彭晓彤研究员介绍,“在某些地区,地下水携带进入海洋的营养盐比例甚至占到营养盐总量的50%以上”。因此,海底地下水排泄可以在很大程度上改变海洋生态环境,影响海洋生态系统的健康。已有研究表明,一些海岸带珊瑚礁的退化以及局部海域赤潮的发生,都与地下水向海洋排放量息息相关。日益增多的、随地下水向海洋排泄的营养盐和污染物正在威胁着海岸带生物的生存环境。
2015年2月和4月,DSSD深海地质地球化学研究室研究人员两次租用小型船舶,对南海莺歌海海域进行了走航式和定点式的地下水排泄调查。他们利用一种特殊的放射性同位素探测设备—测氡仪来监测海水中氡(Rn)浓度的变化。地下水中的氡来源于陆地基岩之中,海水中原本没有氡。由于氡是一种惰性元素,除自身衰变以外,在水体中几乎不与其它物质反应,因此是一个很好的“示踪剂”,研究人员正是利用氡的这种特性来追踪地下水向海洋输入的路径和通量。研究人员通过测氡仪与一种叫水气平衡器的装置联用,实现了对海水中氡浓度的实时连续监测。参与此项研究的杨文盟介绍说,“根据氡浓度的监测数据,该区域的地下水排泄量可能超出了我们的原来预期。时间上,氡浓度呈周期性变化,推测是潮汐作用导致的结果”。
据了解,航次中DSSD科研人员还使用激光衰荡光谱仪、多参数水质分析仪、潮位仪实时记录了甲烷、二氧化碳、pH、溶解氧、电导率、叶绿素、蓝绿藻、盐度、浊度和潮位的数据,获取了多种环境参数的时空变化规律。与此同时,科研人员还取回了沉积物和海水样品,在室内开展了沉积物-水平衡实验,以期获得沉积物扩散效应对Rn浓度的影响,为计算地下水排泄通量提供依据。 目前国内海底地下水排泄研究 主要在东海及香港海域,此类研究在南海莺歌海海域开展尚属首次。据悉,DSSD研究人员近期将针对莺歌海海底地下水排泄,开展第三次野外海上调查工作。
海岸带地下水排泄示意图
调查区域和航迹图
DSSD研究人员对测氡仪及水气平衡器进行调试 多参数水质分析仪和潜水泵
关于此项研工作的更多信息,请与深海科学部(DSSD@sidsse.ac.cn)联系。
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