海底涌泉与地下水保护：滋养大海的看不见的水

什么是海底涌泉？看不见的“第二条河”

你是否见过退潮时沙滩上渗出淡水？那就是陆地地下水流向大海的现场。从海底或海岸流入大海的地下水被称为海底涌泉（海底地下水排放）。它不像河流那样肉眼可见，长期被忽视，但近年的研究表明，它是滋养沿岸海域的重要通道。

定义与机制

雨水和融雪渗入地下，在土壤和岩石的缝隙（含水层）中缓慢流动。其中一部分越过海岸线，从海底的沙层和岩石裂隙中涌出。涌出的水不仅有淡水，还包括先进入地下后再循环出来的海水。因此研究强调要把淡水成分和咸水成分分开评估。

• 淡水性涌水：来自陆地雨水，携带氮、磷、硅等营养盐
• 再循环海水：穿过沙滩和海底沉积物的过程中化学成分发生变化后流出
• 涌出位置：从潮间带沙滩到近海海底，分布广泛

日本为何被称为“地下水流出热点”

日本列岛气候湿润、降水丰富，地形起伏大，火山地带和砂砾层等地质透水性高。加之岛国不易形成大河，在入海水量中地下水所占比例相对较大。因此，日本被认为是世界上地下水容易流入海洋的国家之一。

本文内容

本文将依次说明海底涌泉如何支撑沿岸生态系统、日本如何保护名泉，以及过度抽水导致的盐水化问题。相关内容也可参考地下水从哪里来和水源林与水循环。

如何测量？

海底涌泉看不见，调查需要巧思。代表性方法之一是利用地下水中大量含有的天然放射性物质（氡和镭）作为指标。海水中几乎不含这些物质，因此测量海水中的浓度就能推算地下水的流入量。此外，还有在海底安装“渗流计”直接测量涌出量、观察盐度和水温的细微差异等方法。

• 氡·镭法：测量海水中地下水特有的物质，推算流入量
• 渗流计：在海底扣上半球形容器，直接收集涌出的水
• 盐度·水温观测：涌水与周围海水性质不同，据此寻找位置

随着这些方法的进步，过去只能推测的海底涌泉规模，逐渐可以用数字来说明。

为什么要区分淡水与咸水

把淡水性地下水和再循环海水分开，才能看出营养来自陆地还是仅在海中循环。小滨湾的研究显示，淡水性地下水约97%在近海流出，说明陆地的水比想象中流得更远。

海底涌泉输送的营养：可与河流匹敌

海洋生物需要浮游植物和海藻利用的营养盐。过去人们认为河水是主要来源，但随着海底涌泉研究的进展，有研究表明在某些海域，地下水输送的物质量与河流相当甚至更多。

输送氮、磷、硅的地下水

地下水在流经森林土壤、农田和城市的过程中溶解了各种物质。海底涌泉是氮、磷、硅等营养盐的重要供给途径，全球评估也报告其营养盐供给量与河流相当或更多（据日本水产学会志的解说）。尤其是硅，是硅藻外壳的材料，支撑着食物链的基础。

小滨湾研究揭示的“近海”重要性

福井县立大学的杉本亮教授等人以若狭湾的小滨湾为试验场，用氡和镭这两种放射性物质作为示踪剂，调查了地下水的流入。2023年发表在国际学术期刊《Science of The Total Environment》上的成果揭示了以下几点。

以往的海底涌泉调查往往集中在容易步行到达的浅海岸。这项研究的重要之处在于，它表明大量地下水来自不易看到的近海海底。对全球53个海域的数据再分析也确认，近海的地下水流入有超过浅海的趋势。

营养盐平衡的视角

重要的不只是数量。氮、磷、硅的比例变化，会改变增殖的浮游植物种类。硅充足时，形成外壳的硅藻增加，它们往往是双壳贝类和小型浮游动物喜爱的饵料。反之，氮、磷过多而硅不足时，有害藻类容易增加。地下水带有从岩石中溶出的硅，因此可能起到调节海洋营养平衡的作用。

也会带来人类活动的影响

地下水并非只输送好东西。过量施用的化肥中的氮、生活污水，以及来自工厂和垃圾处理场的污染物，都可能渗入地下，最终到达大海。由于地下水流动缓慢，污染可能要数年到数十年才显现，恢复也很慢。保护海底涌泉，也意味着重新审视陆地的土地利用。

涌泉滋养的沿岸生态系统：从浮游植物到底栖生物

海底涌泉周围的水温、盐度和营养条件与周围略有不同，成为独特的“特殊场所”，可能孕育出别具一格的生物群落。

浮游植物与海藻

供给营养盐后，浮游植物更容易增殖。报告指出，涌水对浮游植物、小型底栖生物（栖息在沙泥颗粒间隙的微小生物）和底栖动物有许多积极影响。但营养盐过多也会引发赤潮和缺氧，因此关键在于适量与适质。这一点与营养盐流出与富营养化一文密切相关。

支撑贝类和鱼类的食物链

浮游植物和附着藻类是双壳贝类和小型甲壳类的饵料，进而连接到鱼类的食物链。涌泉出现的地方是好渔场、牡蛎容易生长，这在各地渔民的经验中早有流传。

“森林是大海的恋人”传达的理念

宫城县气仙沼的牡蛎养殖家畠山重篤于1989年发起的植树运动“森林是大海的恋人”，传播了这样的理念：经由河流和地下水从森林输送来的养分，孕育着大海的恩惠。其核心是把山与海看作一个整体的水循环，其中也包括地下的水路。

• 森林土壤蓄水，并缓慢转化为地下水
• 地下水溶解矿物质和铁并输送到海里
• 沿岸的浮游生物、海藻、贝类和鱼类得以生长

与海草场、滩涂、珊瑚礁的关系

含有适量营养盐的涌泉，可以支撑海草场、海藻场和滩涂底栖生物的生长。藻场是鱼类产卵和幼鱼成长的场所，因此涌泉周围有时会聚集生物。在珊瑚礁岛屿，经由地下水流入的营养和淡水也与珊瑚礁环境有关，把陆地与海洋一体化管理的研究正在推进。另请参阅大叶藻场与幼鱼。

森林与大海，在地下也相连。

― 海底涌泉研究揭示的观点

涌泉形成的局部环境

在涌泉出现的地方，水温较低、盐度较低的水会形成一个全年环境稳定的小型避难所。即使在夏季持续高温的海域，涌泉周围的水温也可能保持较低，成为生物的逃生之地。随着气候变化海水温度上升，这样的地方作为宝贵的“避难所”受到关注。

日本的涌泉与名水：地域守护的水

地下水在入海之前，在各地以涌泉的形式支撑着人们的生活：饮用水、农业用水、制作豆腐和清酒，乃至信仰场所，涌泉与地域文化紧密相连。

名水百选与平成名水百选

1985年，环境厅（现环境省）作为“名水百选”选定了全国100处涌泉、河流和地下水。2008年又选定了新的“平成名水百选”100处，两者没有重复，合计200处。选定时重视保护状况良好以及有当地居民的保护活动，其中平成名水百选尤其强调居民主动、持续地保护水环境。

涌泉与大海相连

在山麓涌出的水，一部分汇入河流流向大海，一部分在地下流动，从沿岸海底涌出。因此，保护名水也就是保护下游海域的营养环境。有关涌泉的代表例和文化，请参阅日本的涌泉。

保护活动的担当者

涌泉保护的核心是当地居民脚踏实地的活动：清扫、水质调查、水源周边造林和学校环境教育等。正因为水的流动难以看见，从身边的涌泉出发想象水的旅程，就是保护的第一步。

涌泉与地域生活·文化

日本各地有许多围绕涌泉发展起来的城镇和村落。涌泉水温全年稳定，夏凉冬暖，被用来冷藏蔬菜水果和洗涤。酒坊、豆腐店和山葵田等，也有许多依靠优质涌泉的产业。神社和小祠建在涌泉附近，也体现了把水视为神圣之物的文化。另请参阅水与神社文化。

涌泉减少的原因

涌泉减少的原因包括：住宅和沥青的扩张使雨水难以渗入地下，森林和农田减少，过度抽取地下水，以及隧道和地下工程改变地下水脉。在城市里，曾经涌水的地方干涸了，仅存的涌泉成为地方的宝物。城市水边环境请参阅城市水边环境。

涵养林与水源林：地下水的根基

地下水不是凭空从天上冒出来的。它需要能承接雨水、让其缓慢渗入地下的地表环境。代表就是森林、农田，以及水田。

森林土壤的海绵功能

森林的土壤因落叶、树根和土壤动物的活动而具有松软的结构，能暂时蓄存雨水并缓慢送入地下。这被称为水源涵养功能。在荒废的人工林或无人管理的森林里，土壤会变硬，渗透能力减弱，因此间伐等维护很重要。详见水源林与水循环。

水田和农田的作用

蓄水的水田也是补充地下水的场所。在熊本地区，向水田蓄水以涵养地下水的举措正在扩大。农田减少和宅地化可能导致涵养量下降。

沿岸森林守护大海

海岸附近的森林（鱼附林和海岸林）也被认为能调节泥沙和营养的流动。海岸林的再生请参阅海岸林的再生。

人工林的维护与水源涵养

战后栽种的杉树和扁柏人工林，如果疏于管理，林内会变暗，林下草本消失。雨滴直接打在裸露的土壤上，表面变硬，水难以渗入。间伐使阳光进入林内，林下草本和落叶增加，土壤变得松软，渗透能力恢复。水源地的造林是保护地下水和涌泉的可靠方法之一。

与阔叶树混交的森林

据说与纯针叶林相比，混有阔叶树的森林根系分布更多样，土壤结构更丰富。一些地区为了保护水源，正在推动向针阔混交林的引导。

过度抽水与盐水化：抽得太多会怎样

地下水是便利的水资源，但抽取量超过补给量就会引发各种障碍。在靠近海的地区，尤其成问题的是盐水化。

盐水楔与淡水透镜体

在海岸附近的地下，较轻的淡水像漂浮一样位于较重的海水之上。从陆地流向大海的淡水（水头差）阻止了海水向内陆入侵。若淡水水位比海平面高1米，其下的淡水厚度约为40米（吉本-赫尔茨贝格关系）。也就是说，地下水位稍微下降，淡水层就会大幅变薄。

日本发生过的地下水障碍

20世纪60年代，日本各地因过度抽取地下水，发生了大范围地面沉降和地下水盐水化等地下水障碍。地下水一旦盐水化，据说要花很长时间才能自然恢复。因此环境省制定了“地下水保全”指南，以防止地面沉降、地下水污染和盐水化，并确保包括生态系统在内的良好地下水环境。

对海洋的影响

过度抽取地下水，会减少从陆地流向大海的地下水量。这可能削弱经由海底涌泉的营养盐供给。地下水保护不仅关系到自来水和农业，也关系到沿岸的海洋。

沿岸的具体情形

例如，在长期使用井水的沿海农村地区，抽水量增加会使井水盐分升高，影响作物。这样的地区会定期测量地下水位和氯离子浓度，超过一定标准就限制取水。此外在岛屿地区，雨水积存在地下形成的淡水透镜体可能是唯一的水源，抽水量略有增加水质就容易恶化，需要谨慎管理。

气候变化与海平面上升的影响

海平面上升会把海水与淡水的分界推向内陆，沿岸地下水的盐水化可能进一步加剧。如果降水模式变化使涵养量减少，同样的抽水量影响会更大。这与日本沿岸的海平面上升一文关系密切。

地下水管理：水循环基本法与流域行动

地下水用得过多，会波及他人的水井、涌泉乃至大海。因此需要由地区整体共同守护的“地下水管理”。

水循环基本法的出台

2014年《水循环基本法》出台，2015年内阁会议通过了水循环基本计划。该计划把可持续的地下水保全与利用作为政策，目标是在整个地区高效、有效地管理地下水。

地下水管理的机制

地下水管理，是指地区相关方建立协商平台，共享地下水现状（水位、水质、利用量），并就利用与保全的规则达成一致。内阁官房的水循环政策本部事务局和国土交通省介绍了其理念和案例。

1. 调查地下水状态（观测水位·水质·利用量）
2. 相关方共享课题和目标（设立协商会）
3. 确定抽水量和涵养的目标与规则
4. 持续监测并修订

把大海纳入考虑的视角

今后的地下水管理，除了作为淡水资源的利用，还需要考虑向沿岸生态系统供给营养的“给大海的礼物”这一面。随着像小滨湾研究那样评估近海涌出的技术发展，连接陆地与海洋的水管理将更进一步。

市民参与的观测与保护

地下水管理仅靠专家观测是不够的。当地居民和学校定期记录水井水位、水温、涌泉的涌水量和透明度，是察觉变化的有力手段。市民收集的长期数据也有助于政府和研究者的分析。可参阅日本的公民科学。

今后的课题

• 在更广的海域持续测量近海海底涌泉的技术与体制建设
• 对地下水的利用量、水质和入海流出量进行综合评估的机制
• 纳入气候变化下降水和海平面条件变化的管理计划
• 对陆地化肥和排水经地下水到达大海的影响进行长期评估

我们能做什么：从生活中思考水的旅程

保护海底涌泉和地下水，并不只是专家和政府的事。日常生活中就有我们能做的事。

了解并探访身边的涌泉

首先，查一查你居住地区的涌泉和名水。环境省的名水百选门户网站汇总了各地名水的信息。亲自前往、触摸清水，是关心水的入口。

珍惜用水

节水可以减少地下水的抽取。家庭节水的办法可参阅水资源节约技术。

参加造林、清扫和环境学习活动

植树、间伐体验、河流和海岸清扫、环境学习活动，都是参与守护水循环的具体机会。像海滩清洁活动这样，可以切身感受海陆联系的活动也很多。

连接海洋学习

涌泉是连接水循环与海洋学习的绝佳教材。和孩子们一起到附近的涌泉，测量水温和透明度，聊聊“这些水从哪里来，要到哪里去”。想象从山到河、地下水、再到海的水之旅，就能感到海洋环境问题是自己生活的延伸。海洋教育的视角请参阅海洋素养教育。

关注看不见的水，也会培养察觉看不见的海洋变化的能力。请想象一下今天这杯水的去向。