近日，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于志刚、许博超教授团队在地学领域权威学术期刊Geochimica et Cosmochimica Acta发表题为“Radium and radon isotopes reveal multi-scale porewater and groundwater nutrient sources in a macrotidal embayment”的研究论文，在近海海底地下水排放（SGD）动力学特征及其营养盐通量贡献研究方面取得新进展。研究结果揭示了杭州湾这一强潮型海湾中的SGD过程以发生在厘米尺度的间隙水交换为主，并且是该海域中溶解无机态营养盐的重要来源，强烈的潮汐作用是该海域间隙水交换的主要驱动力。
本研究基于镭-氡同位素质量平衡模型，结合蒙特卡洛模拟的方法，解析量化了杭州湾淡水地下水、再循环海水和间隙水交换等不同类型SGD过程的通量，发现杭州湾的间隙水交换通量为0.50 (0.32~0.77) m3/m2·d，显著高于陆源淡水地下水（<0.01 m3/m2·d）和再循环海水（0.07 (0.04~0.15 m3/m2·d)）（图1）。发生在厘米尺度的间隙水交换过程贡献了总SGD入海营养盐通量的90%以上，由其输送入海的DIN、DIP、DSi通量分别为565 (257~1060)、8 (-2~22)、209 (98~390) mmol/m2·d，是杭州湾营养盐的重要来源（图2）。强烈的潮汐作用（最大潮差可达9 m）是杭州湾海域间隙水交换的主要驱动力。本研究运用镭氡多元示踪模型成功实现了多尺度SGD过程及其营养盐贡献的区分量化，研究结果可为解析近岸水体富营养化成因及制定区域生态环境管理策略提供科学依据。
图1. 杭州湾海域春季和夏季的淡水地下水（FSGD）、再循环海水（RSGD）、间隙水交换（PEX）通量。上述通量量化结果基于镭-氡同位素质量平衡模型和蒙特卡洛模拟方法得到。
图2. 不同SGD过程（淡水地下水FSGD、再循环海水RSGD、间隙水交换PEX）向杭州湾海域中输送的溶解无机氮（DIN）、溶解无机磷（DIP）、溶解硅（DSi）的通量。
该成果由中国海洋大学海化重点实验室许博超教授课题组牵头完成，2023级海洋化学专业博士研究生刘文和博士后赵世彬为共同第一作者，许博超教授为通讯作者，中国海洋大学、瑞典哥德堡大学、美国阿拉巴马大学、生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局生态环境检测与科学研究中心等单位的相关学者合作完成了相关研究。研究工作得到国家自然科学基金项目、山东省自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。
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)
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.02.014
图文｜赵世彬
编辑｜巩 洁
一审｜许博超
二审｜张荣平 巩 洁
三审｜姚庆祯
信息来源:中国海洋大学。
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