海底地下水排放（SGD）是陆地和海洋之间物质输运的重要通道，显著地影响着营养盐、痕量金属、碳等物质在海洋中的收支，对近岸海域低氧、酸化、富营养化现象起着重要的调控作用。找到有效的SGD替代性指标，并据此重建SGD的演变历史，对深入理解SGD的变动规律及机制，进而预测SGD对环境的影响有重要的科学意义，然而相关研究尚鲜见报道。近日，海化重点实验室于志刚教授课题组在SGD替代性指标研究方面取得新进展。
课题组通过分析长江口底层水体镭（226Ra）、氡（222Rn）同位素和溶解态Ba（DBa）分布特征，发现长江口底层水体DBa与盐度呈现不保守添加特征（图1），河流输入和悬浮颗粒物解吸不足以支持水体溶解态Ba的高值。底层水体DBa与SGD示踪剂226Ra和 222Rn均存在良好的正相关关系，说明SGD是长江口底层水体DBa的重要来源。对比两种活体底栖有孔虫壳体Ba/Ca比值与环境水体Ba/Ca比值以及222Rn浓度的关系，发现有孔虫壳体Ba/Ca比值与海水Ba/Ca比值变化趋势相一致，在SGD热点排放区（高222Rn）有孔虫Ba/Ca比值的变化范围比非SGD热点排放区（低222Rn）更大（图2）。该研究结果表明底栖有孔虫Ba/Ca比值可指示SGD排放强度的变化。在以SGD为DBa主要来源的海域，底栖有孔虫壳体Ba/Ca比值可用于SGD的历史重建。
上述成果在海洋学领域国际知名期刊《Limnology and Oceanography Letters》(2022年IF =8.507)上发表。海化重点实验室博士后郭肖伊为第一作者，许博超教授为通讯作者。论文由中国海洋大学海化重点实验室、中国科学院海洋研究所，美国佛罗里达州立大学、同济大学等单位的相关学者合作完成。研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研专项资金和中国博士后科学基金等项目的资助。
图1 (a) 长江口底层水体DBa浓度与盐度的关系；(b) 底层水体226Ra与盐度的关系；(c) 底层水226Ra 与DBa的关系；(d) 底层水222Rn与DBa的关系。
图2 (a) 长江口底层水体Ba/Ca比值和222Rn活度；(b) 长江口活体底栖有孔虫壳体Ba/Ca比值。
参考文献：Xiaoyi Guo, Huamao Yuan, William C. Burnett, Han Zhang, Ergang Lian, Zhigang Yu, Bochao Xu*. Ba/Ca in Foraminifera Shells as a Proxy of Submarine Groundwater Discharge. LO-Letters. 2022, DOI: 10.1002/lol2.10290.
