《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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本研究通過四次實地調查和PCA-GIS分析，揭示突尼斯Ghar El Melh潟湖水質時空異質性，發現東-西梯度與水文動力相關，夏季西北部因污水排放導致氨氮和溶解有機碳超標，首次測得溶解有機碳，為生態保護提供依據。
Nada Nasri|Valérie Mesnage|Walid Oueslati|Sabrina Atigui|Zeineb Fathalli|Mohamed Amine Helali|Mahmoud Moussa|Rim Cherif
突尼斯大學埃爾馬納爾分校理學院地質系礦物資源與環境實驗室，突尼斯2092
摘要
突尼斯的Ghar El Melh瀉湖是一個半封閉的淺水生態系統，受到人類活動的影響。本研究旨在準確繪制地表水化學成分的空間和時間變化圖，并確定水動力條件是否能夠解釋這些變化。研究通過在該瀉湖內定期設置的采樣點進行了四次野外考察。使用專用電極在現場測量了物理化學參數（pH值、鹽度、電導率、總礦化度和溶解氧）。采樣后的地表水在實驗室中分析了營養物質、總磷和溶解有機碳。結果通過PCA統計分析和GIS空間表示方法進行處理。主要發現如下：(i) 從東部（pH值：7.9，鹽度：34-56 g.L^-1，TDS：48-73 g.L^-1，NH4：<0.8 μM）到西部（pH值：>9，鹽度：40-55 g.L^-1，TDS：60-73 g.L^-1，NH4：>1.5 μM）存在空間梯度，這分別與瀉湖與海洋的連接以及水深較淺且水流停滯的內陸區域相對應；(ii) 除了北部有未經處理的廢水排放外，整體水質良好。該區域表現出較低的氧氣濃度和較高的營養物質水平，尤其是銨（NH4：>1.5 μM）以及較高的溶解有機碳（DOC：6-10 mg.L^-1），尤其是在夏季的6月至9月期間。本研究的重要性在于其對整個水文年度內地表水深度和化學成分的高精度測繪，并引入了新的測量指標，如溶解有機碳。
引言
沿海濕地作為陸地和海洋之間的過渡帶，覆蓋了全球13%的海岸線，對社會具有至關重要的意義。它們具有多種功能：首先是通過調節水位和洪水來發揮水文作用；其次是通過支持生物多樣性實現生態功能；此外，它們還通過在其沉積物中儲存營養物質和污染物來發揮物理化學作用（Mitsch & Gosselink, 2000）。此外，這些生態系統是顆粒有機物（POM）自然生物地球化學降解的場所，從而促進有機物的成巖作用和循環利用。當POM到達沉積物界面并部分降解時，沉積物會成為營養物質的來源，產生磷酸鹽和銨離子；而當難降解的POM留在沉積物中時，則成為營養物質的匯。根據《拉姆薩爾公約》（RAMSAR）的規定，這些地區被視為需要通過負責任和可持續的發展實踐進行保護的敏感生物多樣性區域（Perillo et al. 2018）。突尼斯的海岸線長達1,200平方公里，約占整個地中海海岸線的2.5%，其中包括沿海瀉湖（Helali et al., 2016）。由于自然和/或人為因素的直接影響，這些水生生態系統目前正面臨威脅。不幸的是，突尼斯的沿海濕地受到高濃度微量金屬的污染。這些金屬在沉積物中積累，威脅著這些脆弱生態系統的生態平衡（Ben Mna et al. 2022）。此外，來自生活或農業排放物的營養物質也導致富營養化現象（Bianchi, 2007, Akinnawo, 2023）。
在突尼斯，Ghar El Melh瀉湖具有國際生態意義：2007年，該瀉湖被列為《拉姆薩爾公約》保護地；2018年在迪拜舉行的COP 13會議上，Ghar El Melh城市獲得了“濕地城市”的稱號，成為阿拉伯和北非首個獲得此稱號的城市。最近，在2023年，該瀉湖還被聯合國教科文組織列為生態水文學研究地點。這體現了其生態和社會重要性，以及保護這一標志性但極其脆弱生態系統的必要性。該瀉湖是多種魚類和鳥類的繁殖地，也是候鳥的重要中途停留地（Romdhane et al., 2019）。同時，該瀉湖對當地經濟也非常重要，因為當地漁業依賴于此。過去，Medjerda流域的徑流通過排放渾濁且富含金屬的水體影響了沉積物和水質（Oueslati et al., 2010b, Oueslati et al., 2010a, Oueslati et al., 2019）。然而，阿爾及利亞和突尼斯修建的大壩改變了水流方向，使出水口在1948年通過一條位于瀉湖南側的運河改道至突尼斯灣。水動力條件受潮汐和風的影響（Moussa et al. 2005）。由于旅游業的發展以及工業、農業和生活廢水的排放，這一沿海瀉湖正承受著日益嚴重的人為壓力，導致富營養化現象（Helali et al., 2016）。
對沿海地區質量的評估主要基于為淡水生態系統開發的營養狀態指數（Ca?edo-Argüelles et al., 2013）。然而，近年來這些指數在過渡水域的適用性受到了質疑，富營養化的概念也有所發展（Cloern, 2001）。人們認識到，雖然富營養化的癥狀（如藻類爆發、缺氧、高葉綠素a濃度等）主要是營養物質輸入的結果，但它們并不一定是富營養化的直接原因（Elliott et al., 2006, Ziadi et al., 2015）。許多其他因素，如潮汐交換或淡水流入，也可能對瀉湖的富營養化起到重要作用。因此，有必要特別針對沿海瀉湖這種與鄰近海洋交換有限的生態系統，測試營養狀態指數。
本研究的總體目標是監測地表水化學成分隨時間和空間的變化，并確定其營養水平。具體而言，目的是準確繪制地表水化學成分的空間和時間變化圖，并確定水動力環境條件是否能夠解釋這些變化。研究通過在該瀉湖內定期設置的采樣點進行了四次野外考察。工作的創新之處在于：(i) 采用高精度采樣策略更新了水深數據；(ii) 通過測量11個物理化學參數（包括尚未在該瀉湖中測量的溶解有機碳），準確繪制了地表水化學成分的時間變化圖。
研究區域描述
Ghar El Melh瀉湖（GEM瀉湖）位于突尼斯東北部海岸（東經10°08' - 10°15'；北緯37°06' - 37°10'），是一個半封閉的生態系統，僅通過一條名為El Boughaz的狹窄通道與地中海相連，通道寬85米，平均深度為2.5米（Aleya et al., 2018）。該瀉湖面積為3000公頃，由三個主要子瀉湖組成：其中最大的主瀉湖名為El Bhira，面積為26.7平方公里，其名稱“al-buhayra”在阿拉伯語中意為“小海”。
地表水深度和化學成分
2022年5月使用量尺手動測量的結果顯示，該瀉湖平均深度約為116厘米。最深處位于東部，即瀉湖與海洋相連的El Boughaz通道處（圖1a）。最低深度出現在西部和西南部，分別為0.13厘米和0.22厘米（圖1b）。地表水化學成分的分析表明存在東西方向的空間差異：鹽度...
有利于富營養化的條件及反復出現的貧營養化危機
目前，無論是淡水還是咸水生態系統都存在富營養化現象（Karydis & Kitsiou, 2019）。不幸的是，GEM瀉湖具備了所有導致富營養化的條件：(i) 其地形特征：水淺，平均深度不足一米，且僅通過一條寬85米的通道與地中海相連；(ii) 其水動力條件：水流緩慢（最大流速為0.60 m/s）。水體在瀉湖中的停留時間為8.1天...結論
本研究揭示了地表水在夏季尤其是西部淺水區的富營養化現象。水質確實存在東西方向的變化，這可以通過瀉湖的深度和水動力條件來解釋。然而，無論時間或地點如何，地表水中的磷酸鹽濃度始終很低。有幾個假設可以解釋這種低磷酸鹽濃度的現象：
未引用的參考文獻
(El-Shabrawy et al., 2018, Marin-Coria et al., 2025)
CRediT作者貢獻聲明
Zeineb Fathalli：撰寫原始稿件、方法論部分。Sabrina Atigui：撰寫原始稿件、軟件開發、方法論部分。NASRI Nada：撰寫原始稿件、方法論部分。Walid Oueslati：撰寫、審稿與編輯、資金籌集、概念構思。Rim Cherif：撰寫、審稿與編輯。Mohamed Amine Helali：撰寫原始稿件、方法論、概念構思。Mahmoud Moussa：軟件開發、概念構思。Valerie Mesnage：撰寫、審稿與編輯、項目管理、資金協調利益沖突聲明
作者聲明以下可能被視為潛在利益沖突的財務利益和個人關系：Valerie Mesnage表示得到了魯昂-諾曼底大學的財務支持。如果有其他作者，他們聲明自己沒有已知的可能影響本文研究的財務利益或個人關系。致謝
本研究得到了法國大使館（Campus-France, Hubert Curien Partnership (PHC) 項目“ECOBAM Project”（2021-2023年）以及由魯昂-諾曼底大學的Valérie Mesnage和突尼斯INSTM的Oula Amrouni協調的法突研究項目的財政支持；此外還得到了Erasmus歐洲項目——國際學分流動（ICM）在2022年和2023年提供的學生實習機會。作者還要感謝Antoine Cowet、Amine El Mahlali和Romane Lemonnier的幫助。
