福建漳江口红树林湿地溶解无机碳横向输送的研究

红树林作为地球上最富碳的生态系统之一,是重要的蓝色碳汇。孔隙水/海底地下水排放(Submarine Groundwater Discharge,SGD)作为陆海交互作用的重要过程,是红树林碳横向输送的重要途径。本研究于2017年4月在福建省云霄县漳江口红树林潮沟处进行为期24 h的时间序列观测,并采集了河流(漳江)、孔隙水和生活污水样品,进行了镭(Ra)同位素、溶解无机碳(Dissolved Inorganic Carbon,DIC)、总碱度(Total Alkalinity,TA)、pH、流速的测定,量化了红树林溶解碳的横向输送(包括孔隙水输送和地表水输送)通量。结果表明,表层水体中DIC浓度与Ra活度(SGD示踪剂)呈正相关关系,孔隙水是潮沟DIC的重要来源,高于河流输入和污水排放。基于Ra质量平衡模型和潮动力模型估算的孔隙水交换速率为(0.2±0.1)m/d。红树林通过孔隙水交换输送至潮沟的单位红树林面积的DIC、TA、溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)和游离CO_(2)的通量分别为1013、1008、332和52 mmol/(m2·d);潮沟水体在潮汐作用下横向输送至河口的单位河道面积的DIC、TA、DOC和游离CO_(2)的通量分别是1136、1349、131和170 mmol/(m2·d),溶解碳主要以DIC的形式输出(占比82%)。漳江口红树林通过孔隙水向潮沟输送的溶解碳通量(3.9×104 mol/d)贡献了潮沟地表水横向输送DIC通量的89%,占红树林植被固碳量的23%,与漳江口红树林沉积物的碳埋藏量(3.2×104 mol/d)相当,是海岸带蓝碳收支的重要组成部分。

海底地下水排放对胶州湾碳酸盐系统的影响

海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)是陆地与海洋之间无机碳(DIC)、总碱度(TA)输送的重要途径,但是关于SGD在近海碳酸盐系统中的作用特别是对pH的影响,认识还十分有限。本文通过2021年1月和2021年4月胶州湾两个航次调查,结合7次不同季节地下水、污水处理厂的野外调查采样,评估了春季胶州湾SGD的流量及其输送的DIC和TA通量,探讨了SGD输入对胶州湾DIC收支及水体酸化的影响。研究结果表明,SGD的DIC、TA平均浓度为(5696±3528)μmol/kg和(4981±3359)μmol/kg,是胶州湾水体平均浓度的两倍左右。春季胶州湾SGD流量为(0.73±0.12)×10^(7)m^(3)/d, SGD输送的DIC和TA通量分别为(2.54±0.41)×10^(7)mol/d和(2.12±0.36)×10^(7)mol/d。SGD是胶州湾水体DIC的重要来源之一,其输送通量比污水高一个数量级。胶州湾SGD具有高DIC、低pH[平均值(7.09±0.46)]的特征,其输入会降低胶州湾海水的缓冲能力和pH。通过端元混合模型评估可得,陆源地下淡水(submarine fresh groundwater discharge,SFGD)输入会使胶州湾pH降低0.001~0.035,加剧胶州湾酸化。SGD是胶州湾DIC收支的重要组成部分,同时对近海酸化和海水缓冲能力的调节具有不可忽视的作用。