渤海水体中的黑碳总量、输入通量和源解析研究

黑碳在全球碳循环中的重要性已引起普遍关注，但是黑碳的源汇状况及过程研究还亟待加强。作为黑碳的两个已知储库（土壤和海洋沉积物）的连接带，海洋水体被认为是黑碳的另一个重要的汇。然而相关研究刚刚起步，无法全面了解黑碳在全球海洋中的真实状况及其对碳循环的意义。环渤海是我国北方最大的黑碳源区，大量的黑碳随河流和大气输送汇聚在渤海，造成该区域表层沉积物中的黑碳浓度远高于我国和世界其它海岸带。因此，需要对渤海水体中的黑碳状况、来源和迁移过程等进行深入研究。.本项目拟以渤海为研究区：（1）通过建立和优化溶解态黑碳的分析方法，对渤海水体中的黑碳进行定量分析和总量估算；（2）优化计算模型，对环渤海主要河流和大气沉降的黑碳入海通量进行估算；（3）结合典型排放源特征，对黑碳进行源解析。该研究便于深入理解我国北方地区黑碳的源汇状况及其对区域和全球碳循环的意义；同时，为渤海水体污染控制和黑碳减排等提供依据。

围绕渤海及其主要入海河流水体中的溶解态黑碳（DBC）和悬浮颗粒态黑碳（PBC）浓度，在建立和优化DBC定量方法的基础上，初步研究了渤海水体中黑碳的空间分布、季节变化和总量估算，计算了河流输入通量，较好地完成了项目设计的研究内容和目标。具体情况如下：（1）在国内首次建立和优化了的定量分析DBC的实验方法，为系统研究渤海及河流水样中的黑碳含量奠定方法学基础；（2）在渤海采集了不同季节和不同深度（分表中底三层）水样，共166个站位和457个样品，掌握了渤海水体中黑碳（包括DBC和PBC）的三维空间分布和季节变化特征，并初步估算了总量；（3）在环渤海布设了11个大气沉降采样站并开展黑碳的大气沉降通量观测；采集了36条主要入海河流的水样并分析黑碳含量，初步计算了渤海黑碳的河流输入通量；（4）构建了典型排放源黑碳的稳定碳同位素组成数据库，为渤海水体黑碳的源解析提供了依据。然而，由于项目设计的野外工作量过大，导致项目的执行进度略缓于计划安排，部分研究内容将在2014年继续开展并保证完成，主要包括：加强辽东湾海域的水样采集和分析，补充河流的其它季节性水样的采集与分析，结合碳同位素开展渤海水体黑碳的源解析等。研究表明，渤海水体DBC和PBC的平均浓度分别为59 ± 21和19 ± 20 µg/L，分别在莱州湾和渤海湾最高，但均表现为由湾内向湾外递减的趋势；渤海中央海域PBC浓度表现为底层高于中层和表层、春冬季高于夏秋季等特点，但DBC浓度在垂向和季节上变化较小，表明两者具有显著不同的来源和地球化学行为；渤海水体中DBC和PBC的总量估算分别为93.0和31.5 Gg，DBC约为PBC的3倍；主要河流的DBC和PBC年输入通量分别为11.2和137.3 Gg，其中，黄河的贡献分别为44%和89%。