《Regional Studies in Marine Science》：How useful are a spatio-temporal analysis of water quality and a statistical approach in assessing the trophic status of the Ghar El Melh lagoon in Tunisia ?
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本研究通过四次实地调查和PCA-GIS分析，揭示突尼斯Ghar El Melh潟湖水质时空异质性，发现东-西梯度与水文动力相关，夏季西北部因污水排放导致氨氮和溶解有机碳超标，首次测得溶解有机碳，为生态保护提供依据。
Nada Nasri|Valérie Mesnage|Walid Oueslati|Sabrina Atigui|Zeineb Fathalli|Mohamed Amine Helali|Mahmoud Moussa|Rim Cherif
突尼斯大学埃尔马纳尔分校理学院地质系矿物资源与环境实验室，突尼斯2092
摘要
突尼斯的Ghar El Melh泻湖是一个半封闭的浅水生态系统，受到人类活动的影响。本研究旨在准确绘制地表水化学成分的空间和时间变化图，并确定水动力条件是否能够解释这些变化。研究通过在该泻湖内定期设置的采样点进行了四次野外考察。使用专用电极在现场测量了物理化学参数（pH值、盐度、电导率、总矿化度和溶解氧）。采样后的地表水在实验室中分析了营养物质、总磷和溶解有机碳。结果通过PCA统计分析和GIS空间表示方法进行处理。主要发现如下：(i) 从东部（pH值：7.9，盐度：34-56 g.L^-1，TDS：48-73 g.L^-1，NH4：<0.8 μM）到西部（pH值：>9，盐度：40-55 g.L^-1，TDS：60-73 g.L^-1，NH4：>1.5 μM）存在空间梯度，这分别与泻湖与海洋的连接以及水深较浅且水流停滞的内陆区域相对应；(ii) 除了北部有未经处理的废水排放外，整体水质良好。该区域表现出较低的氧气浓度和较高的营养物质水平，尤其是铵（NH4：>1.5 μM）以及较高的溶解有机碳（DOC：6-10 mg.L^-1），尤其是在夏季的6月至9月期间。本研究的重要性在于其对整个水文年度内地表水深度和化学成分的高精度测绘，并引入了新的测量指标，如溶解有机碳。
引言
沿海湿地作为陆地和海洋之间的过渡带，覆盖了全球13%的海岸线，对社会具有至关重要的意义。它们具有多种功能：首先是通过调节水位和洪水来发挥水文作用；其次是通过支持生物多样性实现生态功能；此外，它们还通过在其沉积物中储存营养物质和污染物来发挥物理化学作用（Mitsch & Gosselink, 2000）。此外，这些生态系统是颗粒有机物（POM）自然生物地球化学降解的场所，从而促进有机物的成岩作用和循环利用。当POM到达沉积物界面并部分降解时，沉积物会成为营养物质的来源，产生磷酸盐和铵离子；而当难降解的POM留在沉积物中时，则成为营养物质的汇。根据《拉姆萨尔公约》（RAMSAR）的规定，这些地区被视为需要通过负责任和可持续的发展实践进行保护的敏感生物多样性区域（Perillo et al. 2018）。突尼斯的海岸线长达1,200平方公里，约占整个地中海海岸线的2.5%，其中包括沿海泻湖（Helali et al., 2016）。由于自然和/或人为因素的直接影响，这些水生生态系统目前正面临威胁。不幸的是，突尼斯的沿海湿地受到高浓度微量金属的污染。这些金属在沉积物中积累，威胁着这些脆弱生态系统的生态平衡（Ben Mna et al. 2022）。此外，来自生活或农业排放物的营养物质也导致富营养化现象（Bianchi, 2007, Akinnawo, 2023）。
在突尼斯，Ghar El Melh泻湖具有国际生态意义：2007年，该泻湖被列为《拉姆萨尔公约》保护地；2018年在迪拜举行的COP 13会议上，Ghar El Melh城市获得了“湿地城市”的称号，成为阿拉伯和北非首个获得此称号的城市。最近，在2023年，该泻湖还被联合国教科文组织列为生态水文学研究地点。这体现了其生态和社会重要性，以及保护这一标志性但极其脆弱生态系统的必要性。该泻湖是多种鱼类和鸟类的繁殖地，也是候鸟的重要中途停留地（Romdhane et al., 2019）。同时，该泻湖对当地经济也非常重要，因为当地渔业依赖于此。过去，Medjerda流域的径流通过排放浑浊且富含金属的水体影响了沉积物和水质（Oueslati et al., 2010b, Oueslati et al., 2010a, Oueslati et al., 2019）。然而，阿尔及利亚和突尼斯修建的大坝改变了水流方向，使出水口在1948年通过一条位于泻湖南侧的运河改道至突尼斯湾。水动力条件受潮汐和风的影响（Moussa et al. 2005）。由于旅游业的发展以及工业、农业和生活废水的排放，这一沿海泻湖正承受着日益严重的人为压力，导致富营养化现象（Helali et al., 2016）。
对沿海地区质量的评估主要基于为淡水生态系统开发的营养状态指数（Ca?edo-Argüelles et al., 2013）。然而，近年来这些指数在过渡水域的适用性受到了质疑，富营养化的概念也有所发展（Cloern, 2001）。人们认识到，虽然富营养化的症状（如藻类爆发、缺氧、高叶绿素a浓度等）主要是营养物质输入的结果，但它们并不一定是富营养化的直接原因（Elliott et al., 2006, Ziadi et al., 2015）。许多其他因素，如潮汐交换或淡水流入，也可能对泻湖的富营养化起到重要作用。因此，有必要特别针对沿海泻湖这种与邻近海洋交换有限的生态系统，测试营养状态指数。
本研究的总体目标是监测地表水化学成分随时间和空间的变化，并确定其营养水平。具体而言，目的是准确绘制地表水化学成分的空间和时间变化图，并确定水动力环境条件是否能够解释这些变化。研究通过在该泻湖内定期设置的采样点进行了四次野外考察。工作的创新之处在于：(i) 采用高精度采样策略更新了水深数据；(ii) 通过测量11个物理化学参数（包括尚未在该泻湖中测量的溶解有机碳），准确绘制了地表水化学成分的时间变化图。
研究区域描述
Ghar El Melh泻湖（GEM泻湖）位于突尼斯东北部海岸（东经10°08' - 10°15'；北纬37°06' - 37°10'），是一个半封闭的生态系统，仅通过一条名为El Boughaz的狭窄通道与地中海相连，通道宽85米，平均深度为2.5米（Aleya et al., 2018）。该泻湖面积为3000公顷，由三个主要子泻湖组成：其中最大的主泻湖名为El Bhira，面积为26.7平方公里，其名称“al-buhayra”在阿拉伯语中意为“小海”。
地表水深度和化学成分
2022年5月使用量尺手动测量的结果显示，该泻湖平均深度约为116厘米。最深处位于东部，即泻湖与海洋相连的El Boughaz通道处（图1a）。最低深度出现在西部和西南部，分别为0.13厘米和0.22厘米（图1b）。地表水化学成分的分析表明存在东西方向的空间差异：盐度...
有利于富营养化的条件及反复出现的贫营养化危机
目前，无论是淡水还是咸水生态系统都存在富营养化现象（Karydis & Kitsiou, 2019）。不幸的是，GEM泻湖具备了所有导致富营养化的条件：(i) 其地形特征：水浅，平均深度不足一米，且仅通过一条宽85米的通道与地中海相连；(ii) 其水动力条件：水流缓慢（最大流速为0.60 m/s）。水体在泻湖中的停留时间为8.1天...结论
本研究揭示了地表水在夏季尤其是西部浅水区的富营养化现象。水质确实存在东西方向的变化，这可以通过泻湖的深度和水动力条件来解释。然而，无论时间或地点如何，地表水中的磷酸盐浓度始终很低。有几个假设可以解释这种低磷酸盐浓度的现象：
未引用的参考文献
(El-Shabrawy et al., 2018, Marin-Coria et al., 2025)
CRediT作者贡献声明
Zeineb Fathalli：撰写原始稿件、方法论部分。Sabrina Atigui：撰写原始稿件、软件开发、方法论部分。NASRI Nada：撰写原始稿件、方法论部分。Walid Oueslati：撰写、审稿与编辑、资金筹集、概念构思。Rim Cherif：撰写、审稿与编辑。Mohamed Amine Helali：撰写原始稿件、方法论、概念构思。Mahmoud Moussa：软件开发、概念构思。Valerie Mesnage：撰写、审稿与编辑、项目管理、资金协调利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益和个人关系：Valerie Mesnage表示得到了鲁昂-诺曼底大学的财务支持。如果有其他作者，他们声明自己没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
本研究得到了法国大使馆（Campus-France, Hubert Curien Partnership (PHC) 项目“ECOBAM Project”（2021-2023年）以及由鲁昂-诺曼底大学的Valérie Mesnage和突尼斯INSTM的Oula Amrouni协调的法突研究项目的财政支持；此外还得到了Erasmus欧洲项目——国际学分流动（ICM）在2022年和2023年提供的学生实习机会。作者还要感谢Antoine Cowet、Amine El Mahlali和Romane Lemonnier的帮助。
