感潮河段湿地地下水排泄及所携带污染物迁移交换研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 2次 | 上传用户:thouden
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滨海河口地区生源要素除了受河流输入的影响,还受到海底地下水排泄(SGD)的影响。SGD被认为是滨海地区陆地-海洋相互作用的重要过程。定量评估感潮河段SGD有助于理解生物地球化学反应过程和营养盐的动态转化机理。我们在大亚湾淡澳河河口上下游两处潮间带湿地建立了监测断面,并在感潮河段采集了镭同位素样品,进行了地下水-地表水交换和水化学特征方面的分析和对比研究。利用湿地沉积物浅表层两个不同深度处地下水压力水头和盐度的观测值,采用广义达西定律计算了上下游两个监测断面地下水-地表水交换量,得到了两监测断面地下水流随潮汐变化的特征;同时利用镭同位素质量平衡模型,计算了感潮河段的地下水排泄量;采用海水-河水-地下水盐分、硅元素、镭同位素的三端元混合模型分析了研究区海水-河水-地下水的混合比例。结合地下水、地表水中的污染物浓度、营养指数、重金属污染指数评价等,计算分析了富营养状态下感潮河段湿地的沉积物-地表水界面的污染物通量及其生态环境效应。上游红树林湿地存在大量内陆地下淡水排泄(31.4 cm d-1),避免了沉积物中过高盐分累积,沉积物表现为弱酸性–中性为主的缺氧富营养化环境,相关化学反应(硝酸盐异化还原、厌氧氨氧化、反硝化、氨化)促进了DIN、DIP和DSi的富集效应,使红树林生长茂盛;而下游为光泥滩,水流速度随潮汐变化不明显,水交换能力较弱(SGD:1.6 cm d-1),地下水呈碱性氧化环境,水生动物活跃。河口区SGD携带的DIN、DIP和DSi营养盐通量分别为8.6×107、8.0×106和2.0×107 mmol d-1。总体看来,地下咸水中Ra同位素的浓度比河口地表水中的浓度高约一个数量级。感潮河段地下水和地表水中Ra同位素的浓度均表现出从河口向上游逐渐降低的空间分布特征。我们利用水量、盐度和Ra同位素质量平衡模型和海水-河水-地下水三端元混合模型确定了感潮河段水体的平均刷新时间(0.5 d)和SGD。上述利用镭同位素的两种模型得到的河口区地下水排泄量分别为(1.996.67)×105 m3 d-1和(5.446.33)×104 m3 d-1,SGD平均值为2.46×105 m3 d-1(28.1 cm d-1),与淡澳河平均径流量4.23×105 m3 d-1相当。由SGD携带的DIN、DIP和DSi营养盐通量分别为1.8×108、2.7×106和6.9×107 mmol d-1。SGD所携带的营养盐通量远高于潮流海水输入的,并与河流输入的相当。本研究通过两种不同的计算方法得到了淡澳河感潮河段地下水排泄量及其所携带的营养盐通量,二者结果相近;研究表明除了地表水对感潮河段水体环境造成的污染之外,滨海河口区污染的地下水受沿岸高度城镇化和工业化地区人类生活和生产活动影响,不断向河区排泄大量的陆源性污染物。
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