地下水调控低盐度盐沼潮沟营养盐动态：对河口富营养化风险的新启示

本文聚焦长江口低盐度盐沼潮沟系统，利用镭同位素（226Ra/228Ra）与高频营养盐监测，首次揭示潮汐泵吸作用对地下水排放（SGD）通量及其驱动营养盐输出的关键调控机制。研究发现大潮期SGD通量（12±5.9 cm d?1）显著高于小潮期（0.77±0.42 cm d?1），SGD作为溶解无机氮（DIN）和硅（DSi）的源，同时是磷（DOP+DIP）的汇，导致水体氮磷比（N/P）持续高于Redfield比值，可能加剧近海有害藻华风险。该研究为河口盐沼营养盐管理提供了地下水-地表水交互作用的新视角。

　　

Highlight

潮汐泵吸驱动下，大潮期间地下水排放（SGD）通量（12±5.9 cm d^?1）显著高于小潮（0.77±0.42 cm d^?1），并伴随营养盐输运通量的相应差异。SGD是潮沟系统溶解无机氮（DIN）和溶解硅（DSi）的源，其中NH₄-N约占输出通量的93%，而SGD驱动的DSi输出占DSi总输出的31–36%。相反，SGD是溶解磷（无机+有机）的汇，能够移除潮沟水体中的磷。更重要的是，由于SGD输入氮而截留磷，地下水和退潮水体的氮磷比（N/P）均显著超过Redfield比值。尽管盐沼在输出过程中部分缓解了高N/P比，但SGD驱动的不平衡N/P比仍可能诱发海岸富营养化和有害藻华风险。

研究区域

崇明东滩湿地位于崇明岛最东端，由长江泥沙沉积形成，是长江口最大且地貌最完整的河口盐沼湿地（图1）。该区域属于国家级鸟类自然保护区，具有重要的生态系统服务和社会经济价值。崇明东滩属湿润亚热带季风气候，四季分明。

水文参数

大小潮期间水文参数呈现明显的潮汐驱动模式（图2）。盐度在大潮期间波动更大（0.4–2.3），小潮期间变化较缓，但最高盐度出现在小潮最低潮时（0.2–3.3）。涨潮期间，受长江影响的海水入侵使潮沟盐度降至淡水条件；而退潮期间，在SGD的强烈影响下，更多地下水涌入使盐度略微上升。水温变化与气温密切相关，大潮期变化幅度（12.6–23.2°C）大于小潮（15.8–21.5°C）。pH值整体偏碱性（7.5–8.4），溶解氧（DO）在涨潮时较高（7.2–9.6 mg L^?1），退潮时因有机质降解而降低。

镭同位素及其推导的SGD通量

与短半衰期同位素²²⁴Ra和²²³Ra相比，²²⁸Ra和²²⁶Ra因其较长半衰期，更适合量化短时间尺度潮沟系统的SGD通量，因为底部沉积物贡献及其固有放射性衰变可忽略不计。此外，显著的活动度差异（地下水 > 潮沟水）证实SGD是潮沟中溶解镭的主要来源。然而，这种差异在大小潮期间表现出明显变化，反映了潮汐泵吸对SGD通量的强烈影响。

结论

本研究证实，在长江口崇明东滩低盐度盐沼潮沟系统（盐度<5）中，SGD对营养盐动态起着关键调控作用——其通量及相关营养盐输运强烈受潮汐泵吸控制。具体而言，大潮SGD通量（12±5.9 cm d^?1）显著高于小潮（0.77±0.42 cm d^?1），这加剧了DIN（尤其是NH₄-N，贡献约93%的输出）和DSi的输送，同时移除了溶解磷。更重要的是，SGD输入的高N/P比水体可能对近海生态系统构成潜在风险。