《Journal of Marine Systems》：Hydrochemical budgeting of a tropical estuary Vis-à-Vis tidal dynamics: Ecosystem trophic status assessment
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苏斯米塔·劳洛（Susmita Raulo）|桑吉巴·库马尔·巴利阿尔辛格（Sanjiba Kumar Baliarsingh）|阿拉克斯·萨曼塔（Alakes Samanta）|阿尼什·A·洛特利克（Aneesh A. Lotliker）|苏迪尔·约瑟夫（Sudheer Jos
苏斯米塔·劳洛（Susmita Raulo）|桑吉巴·库马尔·巴利阿尔辛格（Sanjiba Kumar Baliarsingh）|阿拉克斯·萨曼塔（Alakes Samanta）|阿尼什·A·洛特利克（Aneesh A. Lotliker）|苏迪尔·约瑟夫（Sudheer Joseph）|桑比特·辛格（Sambit Singh）|塔莫格纳·阿查里亚（Tamoghna Acharyya）|维克拉兰特·V·帕蒂尔（Vikrant V. Patil）|T.M. 巴拉克里希南·奈尔（T.M. Balakrishnan Nair）
印度国家海洋信息服务中心，印度地球科学部，海得拉巴 500090，印度
摘要
本研究估算了马哈纳迪河口河流-海洋连续体中的盐度和营养物质的水文化学预算，并评估了它们对相邻沿海生态系统的潜在影响。在冬季（低流量期）的15天完整潮汐周期内，调查了物理化学参数的空间变异性。使用陆海相互作用在沿海区域（LOICZ）模型计算了水文化学预算，结合了上游和下游河口以及相邻沿海水域的空间数据，以了解生态系统的营养途径和营养状态。通过简单的箱模型和单层模型估算了水、盐度和营养物质在下游河口、上游河口和相邻沿海水域之间的通量。结果表明，上下游河口的水体停留时间非常短（<1天）。停留时间还随潮汐周期变化，在低潮时较长，在高潮时较短。营养预算显示，上游河口是主要的营养物质来源，主要是溶解无机磷酸盐（DIP）。正的ΔDIN（溶解无机氮）和ΔDIP表明上游河口是营养物质来源，而负的ΔDIN和ΔDIP表明下游河口是营养物质汇。下游河口的正净生态系统代谢（NEM）表明其为自养生态系统，而上游河口的负NEM表明其为异养生态系统。预算分析显示，下游河口中氮的固定作用占主导地位，而上游河口中则相反。
引言
河口是淡水和海洋环境之间的关键过渡带，通过淡水排放和海洋通量接收大量的有机和无机物质（Barletta和Dantas，2016）。河口生态系统孕育了丰富的生物多样性，容纳了适应淡水和海洋条件的物种。由于这种独特的生态位置，河口具有重要的经济和环境价值，有助于初级生产、渔业、人为污染物的自然过滤、休闲活动以及文化遗产的保护（Edgar等人，2000）。作为动态界面，河口从河流和海洋来源吸收营养物质，从而提高初级生产力，并通过吸收二氧化碳（CO?）充当天然碳汇。然而，微生物和水生生物对有机物的呼吸作用同时释放二氧化碳，使河口成为碳的汇和源，这取决于主导的生物地球化学过程（Gupta等人，2006；Biswas等人，2004；Borges等人，2008）。
由于河口是沿海水域的物质来源，其营养行为（自养/异养）也会反映在沿海生态系统中。过去几十年中，人为输入到河口的数量增加，导致有机物质和无机营养物质的负荷增加。因此，估算河口-沿海水域连续体的营养状态对于有效的生态系统监测和管理至关重要（Eyre和McKee，2002）。
在上述背景下，营养预算是一种有效的工具，用于评估生态系统对河口生物地球化学复杂性的响应。通过量化营养物质的输入、冲刷率和向相邻沿海系统的输出动态，营养预算有助于确定河口内部生产或消耗关键元素（如碳（C）、氮（N）和磷（P）的潜力。此外，它还提供了关于河口代谢和整体生态系统健康的见解（Smith和Hollibaugh，1997）。在这方面，陆海相互作用在沿海区域（LOICZ）生物地球化学建模框架为理解营养动态提供了有价值的方法。这种方法有助于阐明沿海区域是碳（C）、氮（N）和磷（P）的来源还是汇，同时也支持更广泛的环境影响评估。通过整合水文和生物地球化学分析，LOICZ建模增强了人们对营养通量、生态系统代谢以及影响河口-沿海相互作用因素的理解（Wepener，2007；Gordon等人，1996）。
马哈纳迪河口与孟加拉湾西北部相连，由于其大量的河流排放、频繁的沿海藻类爆发以及作为渔业热点的重要性，在区域生物地球化学循环中起着关键作用（Baliarsingh等人，2021；2022）。它为多种水生物种提供了重要的栖息地，支持迁徙和定居的动物群，这对生物多样性保护至关重要。此外，它在有机物的封存和循环中起着关键作用，影响碳动态并维持相邻海洋生态系统的生产力。鉴于这些动态环境因素和研究空白，评估该河口的营养状态和营养通量尤为重要，特别是考虑到半日潮汐周期对其生态过程的影响（Das等人，1997；Baliarsingh等人，2021；Dey等人，2012）。
基于此背景，本研究旨在探讨潮汐动态和河流排放对马哈纳迪河口水文化学预算的影响，评估其营养状态，并评估其对相邻沿海生态系统的潜在影响。为此，进行了涵盖整个潮汐周期的全面调查，涵盖了下游河口、上游河口和沿海水域的各种水质参数。这种方法能够详细研究半日潮汐波动在塑造河口水文化学特征中的作用。
章节片段
研究区域
马哈纳迪河口是一个微潮汐沿海平原河口，是一个高度动态且生态意义重大的系统，位于印度东海岸帕拉迪普附近的马哈纳迪河与孟加拉湾的交汇处。该河口长度约为857公里，流域面积达141,600平方公里，是印度半岛第三大河流。河口本身长度为30-40公里，宽度为600-1200米，深度为6-14米。
结果与讨论
河流排放与潮汐动态之间的复杂相互作用在塑造河口-沿海环境的生物地球化学特性方面起着关键作用。本研究采用LOICZ模型对马哈纳迪河口的水文化学特性进行了详细分析，评估了其营养状态和营养通量。为了清晰地理解所涉及的过程，本文展示了水文化学预算的结果及其解释。
结论
河流排放与潮汐动态之间的复杂相互作用塑造了马哈纳迪河口的生物地球化学特性。本研究利用LOICZ模型的结果，详细了解了水文化学预算、营养通量和河口代谢，特别关注了半日潮汐波动的影响。
CRediT作者贡献声明
苏斯米塔·劳洛（Susmita Raulo）：可视化、软件开发、调查、正式分析、数据管理、概念化、初稿撰写。桑吉巴·库马尔·巴利阿尔辛格（Sanjiba Kumar Baliarsingh）：调查、正式分析、初稿撰写。阿拉克斯·萨曼塔（Alakes Samanta）：调查、正式分析、初稿撰写。阿尼什·A·洛特利克（Aneesh A. Lotliker）：监督、资源协调、调查、正式分析、审稿与编辑。苏迪尔·约瑟夫（Sudheer Joseph）：监督、资源协调、撰写、审稿与编辑。桑比特·辛格（Sambit Singh）：调查、正式分析。
资金
本研究的部分野外调查工作得到了INCOIS资助的XIM大学（布巴内斯瓦尔）的研究项目的财政支持（授权号：INCOIS:F&A:CMI:2019-20:06，日期：2020年3月25日）。
Caffrey等人，2007
Froelich, 1988
Gordon Jr.等人，1996
Kemp等人，1997
McFeeters, 1996
Millennium Ecosystem Assessment, 2005
Nascimento等人，2021
Nixon, 1995
Schlesinger, 1997
Slomp和Van Cappellen, 2004
Sourav等人，2015
Vijayakumar等人，2000
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务或非财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢各自组织的支持，使他们能够进行这项研究。手稿中呈现的工作是第一作者苏斯米塔·劳洛的博士研究的一部分。本研究中使用的现场生物地球化学数据是在XIM大学（布巴内斯瓦尔）进行的INCOIS资助的研究项目（授权号：INCOIS:F&A:CMI:2019-20:06，日期：2020年3月25日）中收集的。河流排放数据也是在该项目中获得的。
