珠江口沿岸水域冬季和夏季pCO2时空变化及其影响因素的模型研究：以S'Ena Arrubia泻湖为例

本研究通过多方法联用（暗培养实验、孔隙水扩散模型和化学计量学计算），揭示了地中海富营养化泻湖S'Ena Arrubia沉积物-水界面NH4+和PO43-的再生机制。研究发现夏季沉积物缓冲能力丧失导致营养盐剧烈释放（NH4+达1029.92 μmol m-2h-1），为富营养化 lagoon 管理提供了关键数据支撑。

　　

在地中海沿岸，像S'Ena Arrubia这样的浅水泻湖既是重要的生态过渡带，又是当地经济的支柱。这些水域长期面临农业径流输入导致的富营养化问题，引发藻类暴发、缺氧等生态危机。尤其令人担忧的是，沉积物作为"营养盐蓄水池"，其缓冲能力的变化直接影响水体富营养化进程。然而，传统单一研究方法难以全面揭示沉积物-水界面的复杂物质交换机制。

意大利帕尔马大学（University of Parma）化学、生命与环境可持续科学系的研究团队创新性地采用三管齐下的方法：通过暗培养直接测量O₂消耗和营养盐通量，结合孔隙水剖面计算扩散通量，并运用C:N:P化学计量学推算理论通量。这项发表在《Marine Environmental Research》的研究，首次系统评估了不同季节泻湖沉积物对营养盐的缓冲能力。

研究人员运用三种关键技术：1）完整沉积物柱暗培养法测定O₂、NH₄⁺和PO₄^3-通量；2）孔隙水剖面分析结合菲克定律计算扩散通量；3）通过沉积物呼吸速率和C:N/P化学计量比（11.03±6.42和100）推算理论通量。所有数据来自2022年四季对泻湖4个特征位点的系统采样。

【水柱特征】
泻湖呈现典型富营养化特征：叶绿素a(Chl-a)浓度达36.88 μg L^-1，NH₄⁺和PO₄^3-分别超标意大利法定阈值2-15倍。淡水输入区（站点1）营养盐和悬浮物浓度显著高于受潮汐影响的站点4。

【沉积物特性】
表层沉积物（0-1cm）有机质含量高达8.4%，C:N比（11.03±6.42）反映大型藻类输入主导。站点1和4呈现明显的有机质分层衰减，而生物扰动迹象微弱，仅见少量底栖动物如Abra spp.和Nereide spp.

【孔隙水化学】
NH₄⁺在秋季深层（5-10cm）积累达650 μM，呈现典型矿化-积累-释放季节循环。PO₄^3-剖面显示化学还原环境特征，最高浓度60 μM出现在富含硫化物的沉积层。

【通量比较】
夏季实测NH₄⁺通量（1029.92 μmol m^-2h^-1）与理论值高度吻合（p>0.05），表明沉积物缓冲机制失效。冬季二者比值显著偏离1（p<0.01），暗示低温下缓冲能力部分恢复。扩散通量普遍低估实测值5倍，反映传统模型在富营养化系统中的局限性。

这项研究揭示了地中海泻湖沉积物缓冲能力的脆弱性：夏季高温和有机质输入会瓦解沉积物对NH₄⁺和PO_{4^3-的滞留能力，导致营养盐爆发式释放。特别值得注意的是，即使外部输入减少，这种内部循环仍能维持水体富营养化状态。研究提出的多方法联用框架，为评估富营养化水域生态风险提供了新范式，对制定基于沉积物管理的防控策略具有重要指导意义。未来研究需结合光照条件测量，并深入探究小型底栖动物对营养盐循环的调控作用。}