多尺度多方法联用技术揭示温带潮汐盆地海底地下水排泄特征及其生态意义

本研究针对海底地下水排泄(SGD)空间尺度量化难题，创新性整合无人机(UAV)航拍、电磁感应(EMI)、电阻率成像(ERT)、探地雷达(GPR)和核磁共振(NMR)等多尺度探测技术，在德国叙尔特岛K?nigshafen湾成功定位17处淡水排泄点(FSGD)，建立电阻率(5-30 Ωm)与盐度(0-10 PSU)的定量关系，为海岸带物质通量评估提供方法论突破。

　　

海底地下水排泄(SGD)作为陆源物质入海的重要通道，其空间异质性和量化精度一直是海岸带研究的瓶颈。传统点状采样难以捕捉米至公里尺度的动态变化，而遥感技术又受潮间带复杂环境制约。德国研究团队选择叙尔特岛K?nigshafen湾这一典型潮汐盆地，通过多学科交叉方法破解了这一难题。

研究团队创新性地采用阶梯式探测策略：首先通过无人机航拍识别沉积物颜色异常和海草分布特征；随后采用电磁感应(EMI)进行大面积电阻率扫描（探测深度达5米）；针对异常区域结合探地雷达(GPR)进行亚米级地表验证；最后通过电阻率成像(ERT)和地表核磁共振(NMR)解析淡水层三维结构，并配合孔隙水盐度采样建立电阻率-盐度转化模型。

主要研究发现包括：

1. 地表特征指示：航拍图像显示FSGD区域存在明显沉积物亮化现象和特殊植被分布模式。
2. 电阻率异常：EMI测绘发现17个直径30-60米的高电阻区(5-30 Ωm)，显著高于周边海水饱和区(0.2-1 Ωm)。
3. 垂向结构：ERT剖面揭示淡水透镜体存在于潮间带砂层中，其下伏黏土层构成隔水边界。
4. 盐度验证：NMR与孔隙水数据证实电阻率>5 Ωm区域对应盐度<10 PSU的淡水排泄点。

这项发表于《Ethics, Medicine and Public Health》的研究具有三重突破价值：方法学上创建了从厘米到公里级的SGD探测技术链；理论上揭示了潮间带FSGD的"电阻率指纹"特征；应用上为全球海岸带营养盐通量评估提供了可推广的标准化方案。特别值得注意的是，研究证实无人机可见光影像与电阻率数据的耦合分析可替代传统热红外探测，这对动态潮间带环境监测具有重要实践意义。

讨论部分强调，该多尺度方法组合显著提高了FSGD探测效率，其中EMI与ERT的空间分辨率互补性(分别为水平10米和垂直0.5米)解决了传统方法要么"见木不见林"、要么"分辨率不足"的困境。研究人员特别指出，未来可结合该技术体系开展全球SGD碳通量的重新评估，这对理解蓝色碳汇机制具有深远影响。