海底地下水排泄作為陸海相互作用的主要途徑之一，對河口和陸架邊緣海的物質收支、循環以及生態系統有重要的影響，但存在顯著的區域性差異。本項目聚焦于這一國際研究熱點，以天然放射性鐳、氡同位素示蹤海底地下水排泄，以南海北部陸架的珠江口為研究區域，以歷史數據收集整理、現場航次調查、實驗室分析、模式計算為手段，估算珠江口海底地下水排泄通量及其攜帶的溶解無機碳和營養鹽通量，為珠江口生源要素的研究提供重要的源項數據；通過與珠江攜帶的物質通量和珠江口的入海物質通量的比較分析，評估海底地下水排泄對珠江口生物地球化學的影響。

海底地下水排放對近岸水體碳和營養鹽的潛在顯著影響而受到越來越多的關注，而珠江口作為受人為活動影響巨大的三角洲地區，是南海北部陸架重要的陸源輸入之一，但是其海底地下水排放的地球化學影響的研究非常匱乏，本項目因此以珠江口作為研究區域，以天然放射性鐳同位素為地下水入海的示蹤劑，展開了對珠江口夏季和冬季兩個季節河口水體與周邊沿岸地下水中鐳放射性同位素豐度以及生源要素的濃度分布的調查，采用了鐳的質量平衡模型估算了海底地下水排放的通量，計算了海底地下水排放攜帶的物質通量及珠江攜帶的物質通量，并進行了比較，從而評估了海底地下水排放對珠江口的地球化學影響。同時，對同處亞熱帶的福建省三沙灣和海南島三亞灣的海底地下水排放通量及其地球化學影響進行了研究，對南海北部陸架的海底地下水排放的通量和其地球化學影響也進行了估算和評估，這些研究為珠江口海底地下水排放研究結果提供了背景場和比較對象。本項目的研究成果揭示了海底地下水排放對珠江口生源要素的分布和收支的顯著影響，表明了海底地下水排放攜帶的碳和營養鹽通量與珠江攜帶的物質通量數量級相同，相當于珠江攜帶碳通量的20%甚至更高，相當于珠江攜帶營養鹽通量的20%左右。本項目已經發表SCI論文4篇，培養了3名碩士。本項目研究成果將為研究、解決珠江口近幾年持續出現的富營養化、缺氧等環境問題提供科學依據。 2100433B

自由地下水水平排泄

水平排泄多見于山區，常以泉的形式流出地表。

自由地下水垂直排泄

垂直排泄多見于平原，自由地下水通過蒸發而損耗。

為了對地下水脆弱性進行全面評價，需要了解一些特定的污染物信息。本報告中所提及的“污染物”包括對人類健康或其它方面造成不利影響的所有天然和人為形成的物質。必須在天然的地球化學系統和地下水流動系統中考慮人類對污染源和污染物遷移轉化的潛在影響。例如，如果土地利用方式（促進污染物遷移的方式）會對地下水流動系統造成一定影響，那幺水資源將更易受到污染物的影響。Welch等人（2000年）指出，人類活動會造成水井中砷濃度的升高。

特定的污染物信息包括：（1）潛在污染源信息；（2）目標污染物的化學性質；（3）污染物在地下水流動系統中的運移機制。

地下水脆弱性污染源

了解土地利用方式、潛在的污染源和地下水資源的固有敏感性之間在時間和空間上相互作用，是確定地球化學系統乃至于地下水對污染物脆弱性的關鍵。潛在的人為污染物通常位于地下水系統的邊界上，污染物會隨著補給水源進入地下水系統中。一些污染源，如防護性能較差的化糞池和儲油罐，會造成嚴重的污染問題。天然污染源與含水層的巖性和地球化學條件相關聯，有可能會出現在含水層的任何地區。

根據空間范圍，通常可以將污染源劃分為點狀污染源和非點狀污染源。點狀污染源是指污染物通過某一特定位置釋放出來，而非點狀污染源是指通過大面積范圍釋放出來污染物。也可以根據時間范圍，將污染源劃分為連續性污染源和瞬時性污染源。連續性污染源是指污染物在長期范圍內不斷釋放出來，而瞬時性污染源是指污染物只在某一時刻釋放出來。污染源類型（點源、非點源、連續性污染源和瞬時性污染源）的分類，對于確定地下水系統中污染物濃度的時間和空間分布非常重要。在某些情況，點污染源與一個或多個非點狀污染源的累積效應非常相似。

地下水脆弱性化學性質

污染物在地下水系統中的運移，會受到某些地球化學效應、放射性作用和活動性微生物的影響。某些化學變化會使某些有害污染物轉化為毒害性較小的副產物，而另一些化學作用會使污染物產生的副產物毒性比母體更強，對生態系統和人類的危害也更大。某些放射性物質在天然衰減過程中，也會產生一些副產物，比母體的危害性更大（Focazio等，2000）。在某些情況下，會發現環境中的某些降解（轉化）產物的危害遠比母體大（Kolpin等，1997）。目前，地下水修復工作越來越關注天然衰減問題，在混合、水平對流和生物降解的共同作用下，污染物的濃度會越來越?。–hapelle等，2000）。與此類似，某些化學變化會使相對穩定的組分變成移動性較強的組分，將母體轉化為某些副產物。了解地下水運動的通道和時間，以及污染物的化學性質和生物性質，是確定污染物遷移轉化以及可能產生副產物的關鍵因素。對于可以迅速轉化為其它產物的污染物，特別是轉化的產物或子產物比母體毒性更大的污染物，這一點尤為重要。另外，地下水污染的脆弱性取決于污染物的溶解性和移動性，而移動性與含水層和抽水井特定的礦物學和地球化學條件有關。

地下水脆弱性彌散和擴散

彌散和擴散是污染物在地下水中重要的運移機制，在地下水運移過程中，這些機制可以將污染物帶入到地下水系統中。運移過程中，在地下水系統的某些位置，污染物濃度可能會有所降低，而在另一些地區，污染物濃度卻會有所增加。分子擴散是指溶質在濃度梯度的作用下，由濃度高處向濃度低處運動，致使液體中的溶質濃度趨于均勻。而彌散是指由于多孔介質中孔隙系統的存在，致使流體的微觀速度在孔隙中的分布大小和方向都不均勻，流體質點的實際運動迂回曲折。彌散使得溶質的運動比單純對流擴散的范圍更廣。