Подводный сток грунтовых вод и связанные с ним потоки вдоль побережья Каньякумари в Индии с использованием радона и подхода баланса масс по питательным веществам

Скрытая пресная вода под волнами

На многих побережьях, включая южную оконечность Индии, большие объемы пресной воды тихо просачиваются в море через дно. Этот невидимый поток, называемый подводным стоком грунтовых вод, может переносить питательные вещества, поддерживающие жизнь, — а также загрязнения — с суши в океан. Исследование, лежащее в основе этой статьи, сосредоточено на побережье Каньякумари, где Аравийское море встречается с Индийским океаном, и показывает, как отслеживание природного газа в воде помогает выявить места этого скрытого потока, его интенсивность и значение для прибрежных экосистем и местной водной безопасности.

Побережье, где сходятся три моря

Район Каньякумари, на самой южной оконечности Индии, сочетает в себе скалистые выступы, песчаные пляжи и богатые устья рек, подпираемые реками и влажными угодьями. Он получает обильные сезонные дожди как от юго‑западного, так и от северо‑восточного муссонов, которые пополняют подземные водоносные горизонты. Под поверхностью слои выветрившихся пород, песка и глины накапливают грунтовые воды, используемые для питья и орошения. Но часть этой воды не доходит до колодцев или рек; вместо этого она просачивается прямо в море через пористые прибрежные осадки. Поскольку этот обмен происходит вне поля зрения, его понимание критично для региона, который уже сталкивается с дефицитом подземных вод, засолением и растущим загрязнением от сельского хозяйства, сточных вод и промышленности.

Использование природного газа в качестве «трейсера»

Чтобы измерить скрытый поток грунтовых вод в море, исследователи использовали радон‑222, радиоактивный газ, который образуется естественным образом в породах и почве. Грунтовые воды захватывают радон при движении через подземные минералы, поэтому в них обычно содержится гораздо больше радона, чем в поверхностной морской воде. Собирая воду из прибрежных колодцев и поровой воды в песках пляжей во время отливов и приливов, а также до и после сезона муссонов, команда измеряла уровни радона вместе с базовой химией воды и ключевыми питательными веществами. Затем они применили «баланс массы» радона — учет всех его источников и потерь — чтобы оценить, какое количество грунтовых вод должно просачиваться в прибрежные воды, чтобы объяснить наблюдаемые концентрации.

Сезонные всплески грунтовых вод и питательных веществ

Измерения показали, что концентрация радона в грунтовых водах была на один‑два порядка выше, чем в ближайшей морской воде, что подтверждает: просачивание снизу является главным источником радона вдоль этого побережья. С помощью подхода баланса масс команда установила, что подводный сток грунтовых вод варьировался примерно от 0,01 до почти 1 кубического метра на квадратный метр дна в сутки, с более высокими значениями после муссонных дождей. Постмусонный приток повышает уровни и давление в грунтовых водах, что выталкивает больше воды в море. Одновременно химический состав показал, что участки с высоким радоном и низкой соленостью указывают на притоки более пресной подземной воды, тогда как высокая соленость и более низкий радон свидетельствуют о зонах, где морская вода просто циркулирует в седиментах и обратно.

Пища для жизни — и топливо для цветений

Помимо радона, исследователи отслеживали растворенные формы азота, фосфора и кремнезема — питательные вещества, питающие морскую биоту. Они обнаружили, что эти вещества в целом более сконцентрированы в грунтовых водах, чем в поверхностной морской воде, и что их поступление в океан через грунтовые воды меняется по сезонам. До муссона, когда разбавление меньше, грунтовые воды несли относительно больше растворенного азота и кремнезема, что увеличивает риск того, что эти поступления могут способствовать цветению водорослей или возникновению условий с низким содержанием кислорода в прибрежных водах. После муссона более сильный поток грунтовых вод сопровождался большим разбавлением, поэтому концентрации питательных веществ в вытекающей воде были ниже, хотя общий водный поток был выше.

Что это значит для побережий и сообществ

Проще говоря, это исследование показывает, что морское дно вдоль побережья Каньякумари действует как течь, через которую подземная пресная вода — иногда чистая, иногда загрязненная — постоянно поступает в море. Используя радон как невидимую краску, авторы картировали, где эта «течь» наиболее сильна, как она меняется между сухим и дождливым сезонами и как она доставляет питательные вещества, которые могут как поддерживать морские пищевые сети, так и в избытке им вредить. Их результаты указывают на то, что управление качеством прибрежных вод в регионах, подверженных муссонам, не может опираться только на реки и поверхностный сток; необходимо учитывать и процессы, происходящие под песком. Лучший контроль за удобрениями, сточными водами и отбором грунтовых вод вглубь суши будет напрямую определять здоровье прибрежного океана у побережья.

Цитирование: George, A.K., Gandhi, M.S., Muthukumar, P. et al. Submarine groundwater discharge and associated fluxes along the Kanyakumari coast of India using radon and nutrient mass balance approach. Sci Rep 16, 8655 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37950-9

Ключевые слова: подводный сток грунтовых вод, прибрежные водоносные горизонты, радоновый индикатор, поток питательных веществ, Аравийское море