222Rn指示北部灣北部近海SGD輸送的時(shí)空特征初探

佀祥城,陳 曉,陳法錦,金廣哲*,師梓洋,謝旭峰,才 華

(1.廣東海洋大學(xué) 海洋與氣象學(xué)院,近海海洋變化與災(zāi)害預(yù)警實(shí)驗(yàn)室,廣東 湛江 524088; 2.廣東海洋大學(xué) 海洋與氣象學(xué)院,廣東省高等學(xué)校陸架及深遠(yuǎn)海氣候、資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 湛江 524088; 3.遼寧省公共資源交易中心,遼寧 沈陽 110031)

0 引言

海底地下水排泄(submarine groundwater discharge, SGD)指陸地來源的地下水在近海海域通過巖石裂隙和沉積物孔隙進(jìn)入海洋的過程,是生態(tài)圈水循環(huán)中不可忽視的一部分。BOKUNIEWICZ[1]研究表明海底地下水排泄在海岸帶水文研究中占有重要地位。但由于海底地下水排泄具有隱蔽性,開展原位定量觀測存在諸多困難,導(dǎo)致SGD過程長期以來被海洋學(xué)者忽視。自1996年MOORE[2]建立226Ra示蹤SGD 的模型后,原位定量觀測問題得到了突破。通過數(shù)十年的不斷探索,學(xué)者發(fā)現(xiàn)SGD過程攜帶了淡水[3-4]、生源要素[5-7]、碳[8-9]、痕量金屬[10-11]等多種物質(zhì)匯入近海,在某些海岸,營養(yǎng)鹽通量甚至高于河流輸送通量[12],對近海的水資源利用和生態(tài)環(huán)境有著重要的影響[6,8]。此外,人類活動(dòng)產(chǎn)生的生活污水和工業(yè)污水也會(huì)通過土壤滲透匯入地下水,并可能借助SGD運(yùn)移至近海[13-14],這意味著SGD也可能是一種陸源物質(zhì)輸送的重要通道。因此SGD作為近海的典型陸-海相互作用過程[15-16],對海岸帶水體生態(tài)環(huán)境有著顯著影響[17]。

常用的SGD測量方法有直接測量法、水文模型法和地球化學(xué)示蹤法3種。地球化學(xué)示蹤法通常使用223Ra、224Ra、226Ra、228Ra和222Rn等鈾釷衰變系列的天然放射性同位素進(jìn)行SGD示蹤,其中222Rn和226Ra在海洋科學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用備受關(guān)注,是目前評估大范圍SGD最有效的方法[18]。相比于其他示蹤劑,222Rn具有以下明顯優(yōu)勢:地下水中222Rn的活度通常較海水中高2～3個(gè)數(shù)量級,可以很好地指示SGD過程;其半衰期較短(3.82天),可以用來示蹤幾天至幾周的SGD過程;與Ra同位素相比,其測定前無需富集,可以進(jìn)行現(xiàn)場測定;222Rn具有化學(xué)行為的保守性,只通過外?；旌?、放射性衰變與大氣逸散3種形式損失。因此,222Rn被視作便捷高效的地下水示蹤劑,能夠較好地表征SGD通量的動(dòng)態(tài)變化,現(xiàn)已被廣泛運(yùn)用在與SGD相關(guān)的研究中。如CABLE et al[19]發(fā)現(xiàn)在佛羅里達(dá)州近海水體中探測到的海底泉區(qū)域與222Rn活度高值分布范圍重合度很高。SU et al[20]利用222Rn質(zhì)量平衡模型估算出Little Lagoon的SGD速率為0.49～2.4 cm·d-1。溫廷宇[21]利用222Rn質(zhì)量平衡模型估算出黃海沿岸桑溝灣海域的SGD速率為26.3 cm·d-1,浙江象山沿岸SGD速率為13.2 cm·d-1。

北部灣北部擁有豐富的灘涂資源和漁業(yè)資源,但近幾十年來,水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重,赤潮頻發(fā),引起了社會(huì)對該海域生態(tài)和經(jīng)濟(jì)問題的關(guān)注[22-23]。作為陸源物質(zhì)輸入途徑之一,SGD對北部灣海域的營養(yǎng)鹽含量和結(jié)構(gòu)變化有著較大影響[24]。通過研究北部灣北部海域SGD的時(shí)空特征,可以更好地了解北部灣海域海水-地下水的相互作用過程及營養(yǎng)鹽的生物地球化學(xué)過程。本文選取北部灣北部海域海水的222Rn活度作為研究對象,初步明確海水中222Rn的空間分布和季節(jié)性變化特征,以探究北部灣北部海域SGD過程,尤其是離岸SGD過程的強(qiáng)度特征。通過構(gòu)建海水中222Rn的質(zhì)量平衡模型,估算出北部灣北部海域的SGD通量,為該區(qū)域的富營養(yǎng)化治理以及近海生態(tài)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

北部灣位于我國南海大陸架西北部,是天然的半封閉海灣,水深從近岸到中間區(qū)域逐漸加深,平均深度為38 m,最深處達(dá)80 m。北部灣屬熱帶季風(fēng)氣候,終年受東亞季風(fēng)影響,5月—10月為雨季,11月—次年4月為旱季[25]。北部灣北部海域被陸地和島嶼三面環(huán)繞,北臨廣西壯族自治區(qū)南部,東臨廣東省雷州半島和海南省西部,西臨越南北部。匯入該區(qū)域的河流眾多,共計(jì)300余條,年總徑流量約(1.5～2.0)×1011m3[26],主要河流有:南流江、欽江、茅嶺江、昌化江、珠碧江、紅河、馬江等。沉積物以粉砂為主,近岸粒度較細(xì),中央海域粒度較粗[27]。

1.2 數(shù)據(jù)介紹

2021年8月—9月以及12月—次年1月分別搭載“海科68”和“粵湛漁科9號”船在北部灣北部進(jìn)行了多學(xué)科綜合科學(xué)考察實(shí)驗(yàn)研究,調(diào)查站位設(shè)置如 圖1 所示,共設(shè)置31個(gè)站位,站位間隔按照航次斷面設(shè)置,大致在30 km左右。為描述由陸向海222Rn活度的變化特征,在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析過程中選取站位51、53、55、57、77為S1斷面,站位59、61、63、105為S2斷面進(jìn)行分析。海水樣品使用SBE 911 Plus梅花采水器(美國,Sea-Bird公司,2020年)分層采集,采樣時(shí)依據(jù)水深情況選取表層、中層和底層水。采樣時(shí)使用溢流法,避免水體樣品中溶解的222Rn散逸,隨后立即通過RAD7-H2O(美國,Durridge公司,2018年)測樣瓶連接RAD-7測氡儀(美國,Durridge公司,2018年),以Wat250模式參照BURNETT et al[28]的海水222Rn分析方法在艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。RAD-7測氡儀內(nèi)置泵體鼓氣,通過濾頭將水樣中的氣體以氣泡的形式捕捉到儀器中,進(jìn)入循環(huán)檢測模式。每個(gè)樣品的檢測包含4個(gè)周期,每個(gè)周期設(shè)為5分鐘。RAD-7測氡儀測量222Rn的活度時(shí),精度可達(dá)到±5%。在分析海水樣品的同時(shí),使用一臺RAD-7測氡儀測量空氣中222Rn的活度,進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。

圖1 北部灣北部采樣站位

1.3 222Rn質(zhì)量平衡模型

SGD通量的估算采用穩(wěn)態(tài)222Rn質(zhì)量平衡模型[29]。將研究區(qū)域的海水視作封閉水體,海水中222Rn的源主要包括地下水輸入、河流輸入和從沉積物向上覆水的擴(kuò)散,匯主要包括從海水向大氣的逸散、222Rn自身衰變和海水混合損失,源與匯的差值即為地下水輸入的222Rn通量。根據(jù)222Rn在海水中的遷入、遷出過程,222Rn質(zhì)量平衡方程式[30]可以表達(dá)為

FR+FDiff+CGW×φSGD-ISW×λ-Fmix-Fatm=0

(1)

式中:FR是河流排放流量對222Rn活度的影響;FDiff是來自底部沉積物的擴(kuò)散對222Rn活度的影響;CGW為地下水終端的222Rn活度,φSGD為SGD速率,CGW×φSGD為來自SGD的222Rn的通量;ISW為海水中剩余的222Rn活度,ISW=CSW-CRa,CSW和CRa分別是沿海海水中的222Rn和226Ra活度,λ為222Rn的衰變常數(shù)(取值0.182 d-1),ISW×λ為222Rn放射性衰變造成的損失;Fmix為與近海海水混合造成的損失,Fmix=I222/tf,I222為222Rn在灣內(nèi)的庫存量,tf是水體刷新時(shí)間;Fatm為從海水中逸散到大氣中的通量。

依據(jù)公式(1),SGD輸入的222Rn通量(CGW×φSGD)可以通過其他項(xiàng)的數(shù)據(jù)計(jì)算來獲得。將SGD 輸入的222Rn通量除以進(jìn)入到該系統(tǒng)的地下水端元222Rn 活度(CGW),即可得到海底地下水排泄速率(φSGD)。

2 結(jié)果與討論

2.1 北部灣北部底層水222Rn活度分布

北部灣北部夏季底層水222Rn活度范圍為0～420 Bq·m-3,平均活度為176 Bq·m-3。這個(gè)結(jié)果高于Sebastian River Estuary區(qū)域的222Rn活度(60 Bq·m-3)[31]和Hunter Lakes區(qū)域的222Rn活度(80 Bq·m-3)[32],但與BURNETT et al[28]研究的Gulf of Mexico區(qū)域222Rn活度(2 200 Bq·m-3)相比較低,表明北部灣北部存在著較活躍的SGD過程。如圖2所示,夏季222Rn活度總體上具有近岸高、遠(yuǎn)岸低的空間分布特征。海水的222Rn活度以77—81站位為界,北部(平均值246 Bq·m-3)顯著高于南部(平均值110 Bq·m-3)。但在南部海南島西北側(cè)95站位附近底層水存在222Rn活度值高于200 Bq·m-3的站位,指示這些區(qū)域在夏季也可能存在著較強(qiáng)的SGD過程。距潿洲島西南區(qū)域26 km處的69站位(109.141°E,20.784°N,水深20～30 m)出現(xiàn)了此海域內(nèi)222Rn活度的最大值(420 Bq·m-3),這表明潿洲島近岸可能是SGD輸送的熱點(diǎn)區(qū)域。劉花臺 等[33]認(rèn)為在地下淡水和地下咸水中均有222Rn富集的情況下,沿岸海水中高222Rn活度的出現(xiàn)指示存在強(qiáng)烈的海底地下水排泄。TSE et al[34]在香港吐露港以及WU et al[35]在寧波象山灣的SGD通量估算中也發(fā)現(xiàn)了高222Rn活度區(qū)域及其對SGD過程的指示作用。

圖2 北部灣北部夏季底層水222Rn活度分布

如圖3所示,冬季底層水的222Rn活度范圍為0～300 Bq·m-3,平均活度為105 Bq·m-3。在冬季,南北部222Rn活度分布基本相同。與夏季相比,研究區(qū)冬季底層水222Rn活度顯著下降,例如在廣西沿海與海南鄰昌礁地區(qū)的103站位海水的222Rn活度在夏季為280 Bq·m-3,冬季則低至50 Bq·m-3。所有站位底層水222Rn活度較夏季平均減少了約40%。從222Rn活度的季節(jié)性差異可以推斷,冬季SGD過程要顯著弱于夏季,可能是由于冬季的降水量較少,導(dǎo)致地下水補(bǔ)給減少。由于北部灣降水量存在明顯的季節(jié)性差異:雨季通常在5—10月,此期間地下水得到充分補(bǔ)給,地下水位上升,陸地向海洋的水力梯度變大,SGD速率也隨之增加;而11月—次年4月為旱季,北部灣降水量較少,地下水補(bǔ)給降低,水力梯度逐漸減小,SGD速率隨之降低。

圖3 北部灣北部冬季底層水222Rn活度分布

夏季北部灣北部水體中222Rn活度分布呈現(xiàn)出明顯的層化特征。圖4為研究區(qū)夏季S1和S2斷面的222Rn活度分布特征,各斷面底層到表層的222Rn活度均呈遞減趨勢。S2斷面底層水中222Rn活度最高值為 420 Bq·m-3,向上擴(kuò)散約10 m后,在10～30 m的中層水體中222Rn活度降至80.5 Bq·m-3,表層水(79.3 Bq·m-3)與中層水的222Rn活度平均值基本一致 ,S1斷面也呈現(xiàn)出類似的規(guī)律。在S2斷面中63站位附近的表層水中222Rn活度高于100 Bq·m-3,這可能是受河流和近岸SGD輸送的高222Rn活度水團(tuán)的影響。在水平方向上,各斷面222Rn活度均呈現(xiàn)出近岸高,離岸低的特征,例如S1斷面近岸53站位底層水222Rn活度為420 Bq·m-3,隨著離岸距離的增加,222Rn活度逐漸降低,到77站位降為40 Bq·m-3,表明該區(qū)域夏季近岸SGD過程顯著強(qiáng)于離岸SGD過程。

圖4 北部灣北部夏季S1和S2斷面222Rn活度分布

與夏季相比,冬季S1和S2斷面的222Rn活度明顯較低,且垂向分布上無明顯變化,如圖5所示,S1斷面水體中底層水222Rn活度平均值為110 Bq·m-3,S2斷面為99 Bq·m-3,其活度與表層水、中層水相差不大,遠(yuǎn)低于夏季的平均值 237 Bq·m-3。在S1斷面的77站位處,底層海水222Rn活度出現(xiàn)最大值300 Bq·m-3,指示該區(qū)域存在較強(qiáng)的離岸SGD現(xiàn)象。從整體上看,夏季底層水222Rn活度較高,斷面特征顯示底層水SGD過程明顯,而冬季底層水222Rn活度較低,受降水量減少的影響,近岸SGD活動(dòng)減弱,離岸SGD貢獻(xiàn)突出。

圖5 北部灣北部冬季S1和S2斷面222Rn活度分布

2.2 通過質(zhì)量平衡模型計(jì)算SGD通量

2.2.1 河流輸入通量

河流的222Rn活度通常比海水高1～2個(gè)量級,因而河流輸入通量是通過222Rn質(zhì)量平衡模型計(jì)算SGD速率時(shí)不可忽視的參數(shù)。將河水222Rn活度與日徑流量的乘積除以研究區(qū)面積(取平均潮位時(shí)的水面積3.1×1010m2)[36],可以估算出單位面積上河流輸入的222Rn通量,其中8月份為30.00 Bq·m-2·d-1,12月份為7.80 Bq·m-2·d-1。

2.2.2 沉積物擴(kuò)散通量

當(dāng)沉積物孔隙水中222Rn活度高于上覆水時(shí),沉積物-水界面將發(fā)生222Rn交換。有研究報(bào)道我國近海沉積物222Rn擴(kuò)散通量比較穩(wěn)定,基本維持在3.12～6.48 Bq·m-2·d-1[21,37-38]。由于降水量對沉積物擴(kuò)散通量影響不大,故取上述文獻(xiàn)中列出的8—12月的平均值4.8 Bq·m-2·d-1作為沉積物擴(kuò)散通量數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行模型計(jì)算。

2.2.3 衰變損失通量

海水中的222Rn由地下水排泄和海水中自有的226Ra 衰變兩種途徑產(chǎn)生。郭占榮 等[29]、袁曉婕 等[36]和張艷[37]的測定結(jié)果表明,海水中226Ra比222Rn的活度小1～2個(gè)量級,可以認(rèn)為海水中的222Rn活度變化受到海水中226Ra衰變的影響較小,基本由外源地下水補(bǔ)充。因此本文中計(jì)算的衰變損失通量以222Rn的自身衰變?yōu)橹鳌⒏髡疚缓Ｋ羞^剩的222Rn活度乘以平均深度,再乘以222Rn 的衰變常數(shù)λ(0.182 d-1),可得到各站位的衰變損失通量。

2.2.4 混合損失通量

222Rn質(zhì)量平衡模型中的混合損失是指研究區(qū)域內(nèi)高222Rn海水與區(qū)域外低222Rn海水混合導(dǎo)致的222Rn稀釋。由于開闊大洋海水中222Rn活度比近海小兩個(gè)數(shù)量級,此次計(jì)算時(shí)假設(shè)研究區(qū)域外222Rn活度為 0 Bq·m-3,在水體交換流出和流入相等的條件下,得到模型中的222Rn混合損失通量為59.52 Bq·m-2·d-1。

2.2.5 大氣擴(kuò)散通量

222Rn微溶于水,當(dāng)海-氣界面未達(dá)到平衡時(shí),222Rn將會(huì)通過該界面逸散至大氣。文獻(xiàn)[36-38]報(bào)道了我國不同海域不同季節(jié)測量的222Rn大氣擴(kuò)散通量為37.2～79.2 Bq·m2·d-1。參考上述各海域測量的平均值,取8月份222Rn大氣擴(kuò)散通量為57.60 Bq·m-2·d-1,12月份為79.2 Bq·m-2·d-1,代入模型進(jìn)行計(jì)算。

2.2.6 SGD速率估測

不同站位的SGD速率估算是以各站位附近水體為孤立單元,考慮222Rn的源與匯在孤立單元間的差異,通過質(zhì)量平衡模型計(jì)算得到地下水輸入的222Rn通量,并用該通量除以地下水端元的222Rn活度,以此計(jì)算夏季與冬季的SGD速率。具體計(jì)算如下:將河流輸入、沉積物擴(kuò)散、衰變損失、混合損失和大氣擴(kuò)散通量等參數(shù)代入222Rn質(zhì)量平衡模型,得到經(jīng)過校準(zhǔn)后SGD輸入的222Rn通量,將其除以2021年9月在雷州半島附近測定的4個(gè)地下水端元的平均222Rn活度(17 731.5 Bq·m-2·d-1),得到海底地下水排泄速率。北部灣北部海域的SGD平均速率乘以研究區(qū)域面積(3.1×1010m2)得到SGD夏季排泄通量為1.29×109m3·d-1,冬季排泄通量為8.93×108m3·d-1,年排泄通量為3.99×1011m3·a-1。

2.3 SGD速率時(shí)空分布特征

圖6和圖7分別為北部灣北部夏季和冬季的SGD速率空間分布圖,冬、夏兩季 SGD 速率的空間分布特征具有明顯差異,夏季高值區(qū)集中在研究區(qū)北部,而冬季集中在研究區(qū)西南部。夏季以77—81站位為界,研究區(qū)北部SGD速率顯著高于南部,北部平均SGD速率為5.89 cm·d-1,南部平均SGD速率為2.71 cm·d-1;SGD總體上呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低的分布趨勢。夏季北部灣北部SGD速率為0.70～14.14 cm·d-1,平均為4.16 cm·d-1,該數(shù)值在以往文獻(xiàn)報(bào)道的SGD速率范圍內(nèi),接近于PETERSON et al[39]2008年在黃河三角洲區(qū)域的研究結(jié)果(5～12 cm·d-1),低于HUSSAIN et al[14]1999年在Chesapeake Bay區(qū)域的研究結(jié)果(22 cm·d-1)。研究區(qū)域內(nèi)SGD速率的最大值出現(xiàn)在222Rn活度最高值的潿洲島附近區(qū)域的69站位(12.15 cm·d-1),表明69站位存在較活躍的SGD過程,同時(shí)也進(jìn)一步驗(yàn)證了劉花臺 等[33]提出的沿岸海水中高222Rn活度的出現(xiàn)可以指示SGD過程的觀點(diǎn)。研究區(qū)域冬季SGD速率為0.75～14.30 cm·d-1,平均SGD速率為2.88 cm·d-1,相較于夏季下降了31%。69站位的SGD速率在冬季下降至5.70 cm·d-1,相比夏季減少53%。整體上看,SGD速率與底層水222Rn活度的分布特征類似,夏季底層水222Rn活度較高,SGD過程較強(qiáng),以近岸SGD過程為主,而冬季222Rn活度較低,以離岸SGD過程為主,推測是由于該區(qū)域SGD速率受到季節(jié)性降水差異的影響。

圖6 北部灣北部夏季SGD速率分布

圖7 北部灣北部冬季SGD速率分布

將本研究與我國近海SGD相關(guān)研究的結(jié)果進(jìn)行比較(表1),可以發(fā)現(xiàn)夏季(4.16 cm·d-1)和冬季(2.88 cm·d-1)的SGD平均速率均在前人研究結(jié)果范圍內(nèi)(0.23～31 cm·d-1),高于象山港和海南島西部,低于大亞灣和五緣灣(表1)。與其他國家的SGD研究區(qū)域?qū)Ρ?本研究結(jié)果低于SWARZENSKI et al[40]2006年在Tampa Bay區(qū)域的研究結(jié)果(7 cm·d-1),略高于DIMOVA et al[32]2013年在Small Shallow Lakes區(qū)域的研究結(jié)果(0.1～1.6 cm·d-1)。由此可見,北部灣北部海域存在著明顯的SGD過程,而且由于該區(qū)域被陸地和島嶼三面環(huán)繞,SGD過程很可能是陸源物質(zhì)向近岸海域輸送的重要自然途徑。

表1 本研究與我國近海區(qū)域SGD速率的比較

2.4 北部灣北部海底地下水排泄過程的意義

張艷 等[45]估算中國近岸不同生態(tài)系統(tǒng)SGD通量比河流平均流量高2～3倍。MOORE et al[46]通過對大西洋表層水體228Ra的分布特征估算大西洋的SGD通量是河流輸入量的0.8～1.6倍。KWON et al[47]估算在全球陸架范圍內(nèi)SGD通量是(9×1013～15×1013m3·a-1),比全球河流徑流量(3×1013～3.5×1013m3·a-1)高3～4倍。由此可見,不論中國近岸尺度還是全球尺度SGD過程都是水循環(huán)主要的組成部分。SGD過程不僅受到降水、地下水開采的影響,還受到潮汐、波浪的控制, SGD的輸入分布不均。受限于樣本的采集難度和相關(guān)質(zhì)量平衡模型計(jì)算過程中各參數(shù)的精確度,SGD速率難以精準(zhǔn)預(yù)測。我國雖然已經(jīng)開展了SGD的一些工作,但都集中在小的河口和局部的近岸區(qū)域。隨著觀測數(shù)據(jù)的不斷補(bǔ)充,相關(guān)參數(shù)的不斷優(yōu)化校準(zhǔn),入海SGD通量的估算精度會(huì)得到進(jìn)一步提高。

北部灣北部河流眾多,年徑流量可達(dá)(1.5～2.0)×1011m3[25],由此估算年平均徑流量為1.75×1011m3[25]。本研究粗略估測北部灣北部SGD通量為3.99×1011m3·a-1,大致為該區(qū)域河流年徑流量的2.28倍。相較于地表水,地下水具有不同的營養(yǎng)鹽特征,通過SGD過程進(jìn)入沿海海域的營養(yǎng)鹽通量必定對北部灣北部水體中營養(yǎng)鹽庫的補(bǔ)充和營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)平衡有著較大影響。XU et al[45]指出SGD向黃河三角洲輸入的營養(yǎng)鹽通量比河流輸入量高出5倍,CABRAL et al[46]指出SGD向日本海輸入的DOC、DIC、DIN和DIP通量比河流輸入量分別高出4倍、5倍、6倍和16倍。由此可見,北部灣北部SGD過程可能是北部灣北部海域營養(yǎng)鹽、溶解態(tài)無機(jī)碳和溶解性金屬元素輸入的重要途徑,其對該海域潛在的生態(tài)安全有著重要的影響。

3 結(jié)論

本研究以222Rn為示蹤劑,對北部灣北部海域222Rn活度的時(shí)空分布特征進(jìn)行了研究,并基于222Rn的質(zhì)量平衡模型估算出SGD通量,初步探討了SGD輸送的時(shí)空分布特征,主要結(jié)論如下。

1)北部灣北部海域的水體222Rn分布受到季節(jié)變化和陸源SGD過程的顯著影響,研究區(qū)北部受廣西南部和雷州半島高222Rn活度地下水排泄的影響,底層水222Rn活度顯著高于南部。222Rn分布整體呈現(xiàn)出底層高,中、表層低,近岸高,遠(yuǎn)岸低的趨勢。夏季底層水222Rn活度相對冬季較高,斷面特征顯示SGD過程明顯;而冬季底層水222Rn活度較低,斷面特征顯示SGD過程較弱。

2)通過222Rn質(zhì)量平衡模型估算,北部灣北部海域8月和12月的平均SGD速率分別為4.16 cm·d-1和2.88 cm·d-1。整體上看,SGD速率的分布特征與底層水222Rn活度的分布特征類似,夏季SGD速率高于冬季,以近岸SGD過程為主,冬季則以離岸SGD過程為主。

3)本研究估算北部灣北部SGD通量約為3.99×1011m3·a-1,SGD過程可能是北部灣北部海域重要的陸源物質(zhì)輸入途徑。

北部灣北部SGD的研究鮮有報(bào)道,本研究僅在兩個(gè)航次中采集了數(shù)據(jù),在計(jì)算過程未能充分考慮潮汐作用、風(fēng)速、大氣逸散等不確定性影響,是對北部灣北部SGD過程的初步探討,有待今后在北部灣通過更多的連續(xù)觀測數(shù)據(jù),進(jìn)一步優(yōu)化SGD速率的計(jì)算過程,同時(shí)結(jié)合其他生化指標(biāo)進(jìn)一步計(jì)算SGD過程中營養(yǎng)鹽、溶解態(tài)無機(jī)碳和痕量金屬的輸入通量。

致謝感謝NORC2021-11 航次所有科研工作者以及“?？?8”和“粵湛漁科9號”科考船全體工作人員,感謝航次首席科學(xué)家黃大吉研究員、金海燕研究員,廣東海洋大學(xué)王超老師,陸旋、吳俊暉同學(xué)等人在外業(yè)海水樣品采集中給予的幫助和支持。