镭同位素示踪海底地下水排泄的不确定性研究——地下水端元的选取

Submarine groundwater discharge (SGD) has become one of the hot research topics in the field of hydrogeology and marine geology. As an important process of interaction between groundwater and seawater, SGD is an important pathway in delivering terrestrial materials in the coastal areas, which will greatly affect coastal ecological environment. To correctly evaluate the material input via SGD, it is necessary to evaluate SGD accurately. In all radium-based SGD studies, however, there is great uncertainty in SGD estimations mainly resulting from the uncertainty in determining the groundwater radium end-member. It has not yet reached a consensus about the selection of this end-member, which is an important scientific problem to be solved. However, the studies of radium isotopes variability in groundwater are limited. This project utilizes field measurements and numerical modeling to simulate radium distribution in the dynamic flow field of Laizhou Bay aquifer. The relationship between the flux and activity of radium will be analyzed; and then we will propose the new method for determining the radium groundwater end-member and propose specifications for radium sampling.

海底地下水排泄（SGD）是目前水文和海洋地质学研究的重要热点和前沿课题之一。作为陆海相互作用的重要过程之一，SGD在参与水循环的同时，向海携带输入了可观的陆源物质，对近岸海洋生态环境有着重要影响。而正确评估SGD携带的物质输入，首先必须准确评估SGD。基于镭同位素评估的SGD具有较大的不确定性，其主要原因在于最具代表性的镭同位素地下水端元的确定比较困难。目前对其选取方法尚未达成共识，是一个亟待解决的重要科学问题。然而，关于近岸地下水中镭同位素时空分布规律率的研究相对比较薄弱。针对上述问题，本项目拟选取莱州湾为研究区，通过原位观测与数值模拟等主要手段，对近岸典型含水层中地下水镭同位素的分布与迁移反应过程进行识别与模拟，深入系统分析地下水-海水相互作用过程中镭同位素的输入通量与活度关系，确定最具代表性的地下水端元的选取方法，构建地下水镭同位素采样的优化准则与规范。

本项目以莱州湾为研究区，通过原位观测与同位素示踪等主要手段，对近岸典型含水层中地下水镭、氡同位素的活度水平与分布特征进行识别，深入系统分析地下水镭同位素端元的变化特征与选取，改进了传统单一镭同位素组分评估海底地下水排泄量（SGD）模型，考虑了镭同位素所有的源汇项，建立了镭同位素四组分耦合的质量平衡模型，并将其应用于莱州湾的地下水排泄评估。对两种原位连续测氡方法（RAD AQUA 和Water Probe）及海底地下水排泄通量的评估进行比对，解释两种评估方法差异的原因，提出提高评估结果准确度的措施及优选，并对已报道的SGD研究进行重新评估。本项目取得的研究进展将对现有的镭同位素示踪SGD的研究提供借鉴和补充。

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