探索沿海地区地下水-地表水相互作用，沿海生态系统健康的关键
沿海地区的地下水-地表水相互作用是影响水质、生态系统健康和水文循环的重要过程。这些相互作用发生在地下水和河流、湖泊和海洋等地表水体的交界处。在沿海地区，由于淡水和盐水的独特混合，这些相互作用尤其复杂，这有助于各种环境和水文过程。
地下水与地表水相互作用的重要性
地下水-地表水相互作用是指含水层（地下水储存）和地表水体之间的水交换。这种交换对于维持水文平衡至关重要，并支持维持沿海生态系统的生物地球化学循环。
地下水通常携带氮和磷等营养物质，这些营养物质会影响沿海地区的生物生产力。在沿海地区，地下水有助于淡水输入沿海系统，补充对维持生态系统至关重要的河流、湿地和河口。地下水和地表水之间的相互作用调节沿海水域的盐度水平、营养物浓度和污染物动态。来自地下水的淡水流入为依赖特定水质参数的植物和动物提供了稳定的条件，从而支持湿地、红树林和沿海栖息地的健康。
影响地下水-地表水相互作用的因素
在沿海地区，若干因素影响地下水与地表水相互作用受多种因素影响，主要包括：
- 潮汐力：潮汐周期对沿海含水层的地下水流动有显著影响。潮汐抽水是指潮汐涨落引起的地下水和地表水之间的周期性流动。这种现象可以改变地下水的排放率，从而影响养分循环、盐度水平以及河口和沿海生态系统中污染物的分布。
- 地形和地质：沿海地区的地质会影响地下水在地表下的流动方式及其与地表水的交换。多孔、透水的岩石和沉积物促进地下水的流动，而较不透水的层则会限制这种流动。沿海地形（例如海滩、悬崖或红树林的存在）也会影响地下水与地表水之间的相互作用。
- 气候变化和海平面上升：气候变化导致海平面持续上升，增加了沿海含水层的压力。海平面上升导致的盐水入侵正在成为许多沿海地区淡水资源的重大威胁。这种入侵通过增加地下水和地表水体的盐度来改变地下水与地表水的相互作用。因此，依赖特定盐度范围的淡水生态系统可能会受到影响。
- 人类活动：沿海开发、地下水开采和污染都会影响地下水和地表水之间的相互作用。为饮用水或灌溉而开采地下水会导致地下水位下降，影响自然排放到地表水中。农业径流或废水排放造成的污染也会破坏地下水和地表水系统的营养平衡和水质。
海底地下水排放，沿海水文学中的一个关键过程
海底地下水排放(Submarine groundwater discharge，SGD)，即沿海沉积物和地表水之间的水交换，是全球水文和生物地球化学循环的重要组成部分，将陆地水域与海洋环境联系起来。淡水SGD可能占全球流入海洋的淡水总量的10%，是系统新营养物质的来源，而盐水海底地下水排放被认为是沉积物中循环营养物质的来源。
海底地下水排放为沿海生态系统贡献了大量淡水和溶解物质（如营养物）。它在沿海地区的生物地球化学循环中起着至关重要的作用，并影响着这些地区的生态健康。
海底地下水排放是氮和磷等营养物质的主要来源，可以支持沿海生态系统的初级生产力，通过海底地下水排放过度加载营养物质也会导致水体富营养化，从而导致有害藻类大量繁殖和水质下降。
海底地下水排放经常与地表水混合，影响沿海水域的盐度、温度和化学成分。在海底地下水排放较高的地区，地下水与地表水之间的交换可以调节河口和近岸生态系统的特征。
研究海底地下水排放的挑战之一是其弥散且难以测量的性质。研究人员经开发出地球化学示踪剂、遥感和建模方法等方法来更有效地量化海底地下水排放。
气候变化带来的挑战
气候变化给沿海地区的地下水-地表水相互作用带来了诸多挑战，其中最显著的威胁之一是海平面上升，这对地下水-地表水交换具有深远影响。
海平面上升导致海水入侵淡水蓄水层，尤其是在沿海地区。这一过程减少了人类消费、灌溉和生态系统支持的淡水供应。海水入侵还会破坏地下水与地表水相互作用的自然梯度，影响淡水和海洋生态系统。
气候变化将改变降水，导致一些地区暴风雨更加频繁和强烈，而另一些地区则出现长期干旱。这些变化将影响地表水的可用性和地下水的补给率，使地下水与地表水的相互作用进一步复杂化。
此外，气候变化导致风暴强度增加，可能导致风暴潮加剧，从而暂时将大量盐水转移到淡水系统中，进一步加剧盐水入侵的影响。这可能导致地下水和地表水盐度发生显著变化，影响生态系统健康。
新的研究发现
一项新的研究发现，地下水在调节沿海地区水资源预算方面发挥着重要作用。地下水输入可显著影响地表水的盐度、温度和营养水平，进而影响生态系统健康。例如，地下水排放量较高的地区往往营养水平较高，这可以支持生态系统，但在某些情况下也可能导致富营养化。
这项研究强调的一个主要问题是海平面上升导致海水入侵现象日益普遍。随着淡水含水层变得越来越脆弱，沿海地区的地下水化学成分发生变化，导致水质恶化。这项研究定量评估了几个沿海含水层的海水入侵程度，测量结果表明，以前以淡水为主的地区的盐度显著增加。
研究强调，在沿海含水层中，陆地和海洋水在地下河口汇合，地下水被海水稀释，在生物地球化学上变得截然不同。这些营养物质对沿海生态系统功能和服务的影响需要进一步研究
思考
在不同季节或不同的沿海地形中，潮汐力在多大程度上影响地下水排放率以及随后与地表水的混合？
地下水输入的营养负荷阈值是多少，会导致沿海生态系统富营养化或其他有害生态后果？
参考文献：Groundwater-Surface Water Interactions in the Coastal Zone. doi.10.1007/978-3-031-70882-4_5
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