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放射性氡、镭同位素对太湖地下水排泄和营养物输送的研究

2、地球化学 > 专题7：同位素水文学

太湖位于长江三角洲南缘，面积达2338 km2，平均深度为1.9 m，是我国第三大淡水湖，也是重要的供水、农业、渔业、旅游资源。然而，伴随着长三角地区近几十年的快速城市化，太湖面临着水体富营养化和蓝藻的频繁爆发等一系列水环境和生态的问题。传统的太湖水质和生态修复中，更多的是关注于底泥和周边生活生产的排污的影响。太湖周边的地下水，因其发育良好的湖相和海相沉积及人力排污和化肥的影响，具有富含高营养盐的潜质。然而，探讨湖相地下水排泄（Lacustrine groundwater discharge-LGD）输入的生源物质的影响，目前还没有研究探讨。
本研究过对太湖及其周边不同水端元（湖水、河水、地下水）进行了取样、测试与分析。结果显示，太湖周边地下水中更富营养盐，表明地下水是该地区重要的营养物质来源。空间分布上，NO3-, NO2-, NH4+及PO43-在不同的水端元中均呈现出相似性，即西边及西北边较高，而东边较低；相比之下，主量阴阳离子Ca2+，Mg2+，Na+，K+，Cl-，SO42-空间变化较小，在各个水端元中整体分布较为平均，这不仅反映了太湖地区地下-地表水间密切的水力联系，也反映了无机氮磷在该区的地下-地表水系统中经历了更为复杂的物质转换与化学变化。湖水中放射性氡222Rn、镭223/224Ra同位素的分布以及温度、电导等物理参数的变化显示，太湖中LGD主要沿着湖岸分布，在湖西也存在着一些LGD区。222Rn和224Ra的平衡模型计算结果显示，太湖中LGD大致在0.53×107 m3·d-1 (2.28 mm·d-1) 和0.89×107 m3·d-1 (3.78 mm·d-1)的范围内变化；氯离子Cl 和水量平衡模型的LGD计算结果为2.01×107 m3·d-1 (8.68 mm·d-1)，略高于放射性氡、镭同位素的估算结果。太湖多年平均入湖河水水量为3.15×107 m3·d-1，明显高于上述LGD水量。然而，由于地下水的高营养负荷，地下水对太湖的营养物质输送量是相当可观的，与河流的输入量属于同一数量级。太湖周边地下水是重要的营养物质来源，其对于太湖生源物质的输送及生态环境的影响也是不可忽视的。