河口可持续性与人类世动态：以印度阿什塔穆迪拉姆萨尔湿地为例探讨疫情对区域环境的影响，特别关注其中的污染物水文地球化学特征

《Regional Studies in Marine Science》：Estuarine Sustainability and Anthropocene dynamics: Pandemic Realisms on Ashtamudi Ramsar Wetland, India with special reference to contaminant hydrogeochemistry

　　• 该研究调查了阿什塔穆迪湿地系统（AWS）在雨季和非雨季期间水中的溶解元素浓度、水化学参数的时空变化、pCO?值、健康风险评估（HHRA）以及水污染指数（WPI）。• AWS中溶解元素的富集顺序在两个季节中保持一致：Th > Al > Mn > Zn > Co > Cu > As。主要离子的平均浓度顺序为：Cl? > Na? > Mg2? > SO?2? > Ca2? > K? > HCO??。• AWS水中的估计pCO?水平高于大气中的pCO?水平，表明有CO?释放到大气中。• WPI分类将AWS在非雨季归为不纯净（第五类），在雨季归为受污染（第四类）。• 该研究强调AWS对人类健康和水生生态系统仍存在潜在风险，呼吁采取可持续的水资源管理策略。

引言
沿海生态系统非常脆弱，容易受到人类活动和自然干扰的影响，这些干扰会显著影响海洋环境（Gholizadeh等人，2016年；Prasad等人，2024年）。全球约40%的人口居住在沿海地区（Nicholls等人，2007年）。城市化和工业化进程的加快、农业活动以及其他人为因素在河口和沿海地区的活动导致水质下降，对依赖这些水体的水生生物和经济产生负面影响（Vikas和Dwarakish，2015年；Krishnakumar等人，2017年；Xu和Zhang，2022年；Krishnakumar等人，2022年）。像河口这样的沿海湿地具有很高的生产力，而人类以可溶性和颗粒形式投入的物质会改变它们的结构和功能。河口区域是地球上生产力最高的地区之一，拥有丰富的野生动物多样性。这些地区的水域孕育了适应陆地与海洋过渡带的独特植物和动物群落。由于其地理位置，河口地区适合建立和发展人类聚居地及相关基础设施。然而，当前的人类活动正导致水质恶化和栖息地破坏，这对这些具有重要生态价值的区域造成了不可忽视的负面影响。为了应对这些挑战，定期监测包括物理、化学和生物因素在内的水质指标对于理解海洋生态系统的复杂动态至关重要（Mohseni等人，2022年）。系统的观测和分析为科学家和环境研究者提供了关于沿海生态系统动态过程的重要见解（Sharma等人，2020年）。这种策略有助于及时发现污染和生物多样性变化等潜在威胁，并实施有效的管理措施（Kvamsdal等人，2023年）。此外，全面了解沿海水质对于发展可持续的保护措施、维护海洋生态系统的健康以及依赖于它的物种至关重要（Uddin等人，2023年）。同时，这也鼓励了资源的可持续利用并保障了沿海社区的生计（Tornero和Hanke，2016年）。因此，持续监测这些参数对于保护和维护沿海生态系统至关重要（Briciu-Burghina等人，2023年）。

科拉姆是一个古老的贸易中心，其历史可追溯到12世纪，以在国际黑胡椒贸易中的重要作用而闻名；“科拉姆”这一名称据信源自梵文“Kollam”，意为胡椒，反映了它作为这种珍贵香料主要交易和出口中心的长期地位。阿什塔穆迪湿地系统（AWS）是科拉姆地区的一个拉姆萨尔湿地，通过渔业、水产养殖、交通运输和旅游业支持着数千人的生计。然而，周边地区的快速城市化和人口增长导致未经处理的家庭污水直接排放到湿地中，对水质和生态完整性造成了巨大压力。该地区周围有众多重要工业设施，如Kundara陶瓷厂、Indian Rare Earths有限公司、Kerala State Cashew Development Corporation有限公司和KMML（Abraham和Sivan，2021年）。此外，还有许多小型企业，如鱼类加工厂、海鲜加工厂以及汽车和焊接工作室。工业废水含有酸、碱、重金属、悬浮固体等多种有害物质，对生态系统生物构成即时和长期的风险（Kaur和Brraich，2022年；Ishaq等人，2023年）。农业水产养殖、渔业、水上运输、旅游业以及城市废弃物处理等活动持续恶化了AWS的环境质量，进而影响了该地区的可持续发展（George和Jayakumar，2011年；Sitaram，2014年）。

重金属是难以在水中降解的持久性污染物。它们会在沉积物、生物体和水中积累，最终进入食物链，对生态和人类健康构成风险。高浓度的重金属会干扰水生生物的生理过程，降低生物多样性，并损害营养循环和初级生产力等生态系统功能。由于铅（Pb）、铬（Cr）等金属即使在低浓度下也可能具有毒性，因此监测它们的分布、来源及其生态影响对于评估环境健康、管理污染以及制定沿海湿地系统的保护与修复策略至关重要（Shaginimol等人，2022年；Shanmugasundharam等人，2023年）。二氧化碳的分压（pCO?）是评估碳循环动态和空气-水CO?交换的关键指标。由于有机物质分解和呼吸作用，河口和沿海湿地通常是大气中CO?的重要来源，但在某些条件下也可以作为CO?的吸收源。pCO?的变化反映了初级生产、呼吸作用、河流碳输入、潮汐混合和温度效应等过程之间的平衡。了解pCO?的动态有助于量化沿海系统在全球碳循环中的作用，评估碳封存潜力，并评估与富营养化、缺氧和气候变化相关的环境变化（Pranav等人，2021年）。持续监测pCO?和水质参数有助于发现碳通量的时空变化，从而改进沿海湿地的碳预算。

定期监测科拉姆海岸的水质对于维持水质和保护海洋生物多样性至关重要。尽管需要持续观察，但关于科拉姆海洋环境的深入研究仍然不足，尤其是在该城市快速扩张的情况下（Economist Intelligence Unit，2022年指出）。科拉姆以其丰富的矿物砂矿藏和多样的海洋生物而闻名，这里栖息着约45种海藻和具有商业价值的甲壳类动物，如虾、龙虾和对虾（Manilal等人，2010年）。平衡资源可持续性和有效的水质管理对于防止进一步枯竭和环境退化至关重要。鉴于持续的生态问题，National Green Tribunal（NGT）于2023年3月因喀拉拉邦政府未能保护Vembanad和阿什塔穆迪拉姆萨尔湿地而对其处以10亿卢比的罚款。

拉姆萨尔湿地在全球范围内因其对环境可持续性的关键作用而受到认可，它们作为支持生物多样性、调节气候和维持生态平衡的重要生态系统而备受重视。这些湿地是全球保护工作中的重要组成部分，为受威胁的物种提供栖息地，并作为抵御环境退化的天然屏障。本研究通过评估地表水质来评估阿什塔穆迪湿地系统（AWS）的环境状况，该湿地是国际重要的拉姆萨尔湿地（拉姆萨尔湿地编号1204号），以确定科拉姆海岸沿线人为污染的程度，并考察COVID-19封锁在不同季节条件（雨季和非雨季）下对整个生态系统健康的影响。2020年为应对全球COVID-19大流行而实施的前所未有的全国性封锁创造了独特的研究机会，允许在人类活动大幅减少的情况下研究水质，从而揭示了拉姆萨尔湿地对环境压力的适应能力。COVID-19大流行的爆发影响了全球近220个国家和地区（Liu等人，2022年）。截至2021年8月6日，全球约有1.995亿人被确诊感染，导致超过420万人死亡。COVID-19主要通过飞沫、直接接触和粪-口途径传播（Chen等人，2020年）。为了控制疫情的蔓延，许多国家实施了严格的措施，包括居家令、学校关闭、暂停工业和商业运营、旅行限制以及关闭国际和国家边界。这些措施突然中断了人类活动、工业生产、贸易和交通运输，标志着现代历史上的一个前所未有的停滞时期。从2020年2月开始，全球日常生活受到严重影响（Yunus等人，2020年；Aditya等人，2023年），导致人为环境压力显著下降。喀拉拉邦是印度COVID-19初期受影响最严重的地区之一（Thomas等人，2020年）。2020年3月23日，该州开始实施封锁，随后印度政府于3月24日实施了全国性封锁，影响了约13.8亿人（Worldometer，2020年）。在喀拉拉邦，封锁持续到2020年7月，各区域根据传播程度被划分为不同的等级，并采取了逐步解封和放松措施。全球工业和旅游活动的减少减少了人类活动，有利于环境和生态系统的恢复。这种城市和工业活动的暂时中断为环境恢复提供了机会，通过减轻城市化和工业化带来的压力改善了水质和生态系统健康（Chakraborty等人，2021a；Chakraborty等人，2021b；Chakraborty等人，2021c）。多项研究记录了COVID-19封锁对空气和水质的积极影响（Saadat等人，2020年；Sharifi和Khavarian-Garmsir，2020年；Khan等人，2021年）。Yunus等人（2020年）和Aswathy等人（2021年）的遥感分析表明，Vembanad湖和阿什塔穆迪湿地系统（AWS）中的悬浮颗粒物有所减少。Kulk等人（2021年）利用卫星图像和实地测量数据研究了封锁期间Vembanad湖的水质变化，发现水质有所改善。因此，这次封锁可以说是“因祸得福”，有助于提高水质并减少大气污染（Muhammad等人，2020a；Muhammad等人，2020b）。

目前仍缺乏一项详细系统的研究，探讨COVID-19期间AWS的物理化学参数、重金属浓度和pCO?的变化。特别是在当前背景下，研究全国性封锁是否导致AWS水质改善显得尤为重要。由于缺乏这些关键系统的近期基线数据，未来几代人将难以保护和恢复这些生态系统。

研究区域
阿什塔穆迪湿地系统位于喀拉拉邦的科拉姆地区，是一个具有国际重要性的热带河口湿地。它是喀拉拉邦第二大内陆水系，位于北纬80°54′-90°02′和东经76°31′-76°41′之间。在喀拉拉邦的河口中，AWS是最深的，靠近汇流区的最大深度达到6.4米，覆盖面积为61.4平方公里（图1）。AWS分为四个子环境：阿什塔穆迪主海湾（AML）。

样本采集
为了评估COVID-19期间AWS的状态，2020年9月（雨季）和2021年4月（非雨季）从AWS收集了84个水样（每个季节42个）。样本是在清晨使用机械化船只从42个预定义地点采集的（水深0-3米），采集过程中使用干净的桶并通过GPS进行定位。采集样本后，用蒸馏水和样品水冲洗 bottle三次，然后使用高密度聚乙烯（HDPE）瓶子储存样本。瓶子经过了正确的标记。

结果与讨论
本研究探讨了COVID-19期间AWS地表水的WQP变化及其来源及其对生态系统健康的影响。图4展示了表示WQP的箱线图。各种地质和人类活动向水中释放了有害污染物，危及环境和公共健康（Shaji等人，2024年；Jose和Krishnakumar，2025年）。湖泊主要水质参数的空间变化...

结论
印度喀拉拉邦的科拉姆海岸与AWS和阿拉伯海接壤，拥有悠久的海事贸易历史。由于人类活动的增加，河口和沿海环境面临许多问题。工业化和现代化导致了严重的污染，影响了沿海动植物。2020年初，新的COVID-19病毒对全球造成了毁灭性影响，导致所有人类活动停止。在当前的研究中，目的是了解重金属（未引用文献：Raj和Viswanathan，2023年；Tokatl?和Varol，2021年；USEPA，1986a；USEPA，1986b；USEPA，2025年；Worldometers.info，2020年）。资金支持来自印度政府地球科学部。作者贡献声明：Jeenu Jose：撰写、审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、软件使用、资源管理、方法论设计、数据收集与整理、概念构建；Appukuttan Pillai Krishnakumar：撰写、审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、项目监督、资金争取、概念构建；Krishnan Krishnan Anoop：撰写、审稿与编辑、验证、项目监督、方法论设计。利益冲突声明：作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。致谢：作者衷心感谢NCESS主任提供的研究设施、鼓励和支持。同时感谢印度政府地球科学部通过其核心项目“印度半岛河流与地下水水文学”所提供的财务支持。此外，我们也感谢NCESS环境水文学组的Badimela Upendra先生和Vineetha PV女士分别在MPAES和CFA仪器方面给予的支持。

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