标题：
Groundwater releases CO2 to diverse global coastal ecosystems
期刊：
Science Advances
作者：
Aprajita S. Tomer, et al
DOI:
https://doi.org/10.1126/sciadv.adr3240
引用：
Tomer, A. S., McKenzie, T., Majtényi-Hill, C., Cabral, A., Yau, Y. Y., Call, M., ... & Santos, I. R. (2025). Groundwater releases CO2 to diverse global coastal ecosystems. Science Advances, 11(2), eadr3240.
1. 引言
沿海生态系统在海洋碳预算中扮演着重要角色，但在沿海二氧化碳（CO2）的来源和通量方面仍存在大量不确定性。在这里，我们评估了地下水排泄（SGD）何时、何地以及如何向浅海沿海生态系统释放CO2。对来自14个国家的40个沿海系统的溶解CO2和镭（222Rn，一种天然地下水示踪剂）进行时间序列观测揭示了巨大的由SGD引起的CO2通量。地下水中的CO2平均分压是表层海水的35倍。平均SGD来源的CO2通量为每天每平方米148 ± 226毫摩尔（mmol m−2 day−1），导致平均水-气CO2通量为每天每平方米80 ± 133毫摩尔（mmol m−2 day−1）。潮汐而非日循环驱动了大多数生态系统的CO2富集。潮汐驱动的SGD是红树林、盐沼、潮滩、河口和运河的主要CO2来源。总体而言，我们通过证明SGD是需要纳入沿海碳预算的重要CO2来源，扩展了当前对海洋碳循环的认识。
2. 结果
CO2的普遍过饱和现象
在全球40个沿海站点中，沿海水体的CO2分压（Pco2）普遍高于大气水平，显示出显著的CO2过饱和。
盐沼、红树林和潮汐河流表现出最高的CO2饱和度，而珊瑚礁和海草床的饱和度较低。
SGD对CO2的贡献
平均而言，地下水中的CO2分压是表层海水的35倍。
通过SGD释放到海洋中的CO2通量平均为148 ± 226 mmol/m²/天。
主要驱动因素
潮汐泵效应是影响CO2动态的关键因素，在红树林、盐沼和潮汐河流等生态系统中尤为显著。
日夜生物活动（如光合作用与呼吸）对珊瑚礁和沿海湖泊的CO2动态起主导作用。
3. 讨论
SGD的重要性
SGD在沿海碳预算中被低估，其带来的CO2可能在局地范围内引发沿海酸化。
不同生态系统中SGD对碳动态的贡献存在显著差异，表明其在碳循环中的作用复杂且受环境条件制约。
管理与政策建议
沿海碳预算应包括SGD作为重要变量，以更好地评估和管理沿海碳汇和酸化风险。
特别是在敏感生态系统（如珊瑚礁），需要监测和管理SGD引发的局地酸化效应。
4. 方法
数据采集
数据来源涵盖全球14个国家的40个站点，代表9种主要的沿海生态系统（如珊瑚礁、盐沼、红树林、潮汐平原等）。
使用高分辨率时间序列观测记录CO2分压（Pco2）、氡（222Rn）和溶解氧（DO）等关键参数。
分析工具
通过222Rn质量平衡模型量化SGD通量。
利用相关性分析和累积和（CUSUM）分析评估SGD与CO2动态的关系。
气体通量计算
使用气体交换模型估算水-空气界面的CO2通量，并与SGD的CO2输入量进行比较。
5.重要图表
图1. 全球研究地点的位置和观察结果的总体概述
图2. Pco2与地下水和生产力的代理指标之间的相关性
图3. 潮汐与昼夜效应的比较分析
图4. 源于 SGD 的二氧化碳通量和水气二氧化碳通量汇总(毫摩尔每平方米每天)
6. 结论
研究揭示了SGD是沿海生态系统中CO2的重要来源，尤其在红树林和盐沼等生态系统中贡献显著。这项研究为沿海碳循环提供了新的见解，强调了将SGD纳入全球碳预算和沿海管理策略的重要性。未来需进一步扩展数据覆盖范围，尤其是在数据匮乏的非洲和中东地区，以完善全球尺度的估算。
英文摘要
Coastal ecosystems play a major role in marine carbon budgets, but substantial uncertainties remain in the sources and fluxes of coastal carbon dioxide (CO2). Here, we assess when, where, and how submarine groundwater discharge (SGD) releases CO2 to shallow coastal ecosystems. Time-series observations of dissolved CO2 and radon (222Rn, a natural groundwater tracer) across 40 coastal systems from 14 countries revealed large SGD-derived CO2 fluxes. The mean groundwater partial pressure of CO2 was 35 times higher than surface seawater. The mean SGD-derived CO2 flux was 148 ± 226 millimoles per square meter per day (mmol m−2 day−1), resulting in a mean water-air CO2 flux of 80 ± 133 mmol m−2 day−1. Tidal rather than diel cycles drove CO2 enrichment in most ecosystems. Tidally driven SGD was the primary CO2 source in mangroves, salt marshes, tidal flats, estuaries, and canals. Overall, we expand current knowledge of marine carbon cycles by demonstrating SGD as an important source of CO2 that requires inclusion in coastal carbon budgets.
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