不同能源结构下有机污染物海洋沉积记录的对比：以泰国湾和渤海为例

The offshore sediment records of organic pollutants have a specific response to the different regional energy structure of oil and natural gas versus coal. The Gulf of Thailand located in the lower latitude has the energy structure of oil and natural gas, which is much different from those of the Bohai Sea in the mid-latitude with coal as the main energy consumption, and thus, the sediment deposits of these two system preserved different records of the regional human actions. In this study, the organic pollutants of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs), black carbon with its AMS14C and petroleum biomarkers were measured in sediment deposits from the Gulf of Thailand and the Bohai Sea, to conduct a comparative study of their sediment records within the two systems that will provide insight as to the difference of the records and their response to regional energy structure and human actions; and further to discern the event stratigraphy of these contaminants in the sediment records and explore their application as the independent time tracer for the establishment of the chronology of the sedimentary deposits. This work will provide insights for the change of sediment records of the organic pollutants with the changing evolution of energy structure for the future China, and also will yield a scientific value on the reveal of the response of these records to the human actions from different latitude with specific energy structure as well as the change of the benthic coastal marine environment.

以油气为主和以煤炭为主的不同能源结构对有机污染物的近海沉积记录有直接的影响。低纬度泰国湾周边地区的能源结构以油气为主，这与我国中纬度渤海地区（以煤炭为主）差异显著，其各自沉积物中可能记录了区域人类活动的特有信息。本申请拟选取泰国湾和渤海为研究靶区，采用多环芳烃、黑碳和石油烃标志物三类有机污染物作为目标指示物，从有机分子层面结合黑碳及其放射性同位素（AMS14C）分析，开展不同靶区有机污染物沉积记录的对比研究，阐明其对区域不同能源结构及人类活动的响应关系；识别有机污染物沉积记录中的事件性沉积层，探讨有机污染物事件性沉积记录的时标意义及其对区域年代地层的指示作用。研究成果对认识我国未来能源结构转型进程中有机污染物的海洋沉积记录变化具有一定的前瞻性意义，对揭示不同纬度地区和不同能源结构下有机污染物沉积记录对人类活动的响应及近海底质环境的变化有重要的科学价值。

本项目首次报道了泰国湾和渤海沉积物多环芳烃和黑碳的分布特征、组成特征、来源和埋藏通量，并与区域能源结构和人类活动的响应关系进行了比较研究；建立了百年来渤海高分辨率多元地球化学记录；开展了沉积物有机质的组成分布、输运、来源解析和埋藏记录的研究。研究发现，泰国湾沉积物中在河口和陆架泥质区沉积物低环PAHs反映了石油相关活动的贡献。基于PMF源解析模型估算出泰国湾地区沉积物中PAHs的来源及相对贡献比例为石油源（44%），机动车排放（11%），生物质燃烧（13%），燃煤（6%）和汽—水交换贡献（25%），这一结果反映了不同纬度和经济社会发展背景的地区之间能源结构的影响；首次估算了泰国湾地区沉积物PAHs的埋藏通量为4.1 t/yr，这一结果远小于渤海等我国东部陆架海地区，较好响应于地区之间的能源消费结构和消耗量的巨大差异。.泰国湾沉积物黑碳含量介于0.07-3.99 mg/g，其空间分布特征受水动力分选影响，近岸区黑碳分布更多与陆源径流输入有关，而在外湾（lower Gulf）则更多受大气输入和沉积水动力环境的控制；char-BC占黑碳的主要部分，也是空间上分布最为广泛的一种黑碳类型，反映了区域生物质燃烧的影响；估算了泰国湾地区黑碳的埋藏通量约200 Gg/yr （表1），这一结果与世界其他陆架地区具有可比性，表明在东南亚热带地区黑碳的埋藏量也相当可观，是周边陆源排放黑碳的重要“汇”。.渤黄海陆架泥质区沉积环境稳定，是现代沉积中心。沉积水动力过程主导着沉积有机质的分布和埋藏；本区特有的陆架气旋性涡旋动力沉积体系对河流输入的陆源沉积有机质在海洋环境中的选择性输运和优先埋藏保存等生物地球化学过程具有重要的控制性作用。渤海北部的M7柱样的记录更多受控与生源沉积作用的控制，而渤海南部M3柱样的记录则与沉积动力条件和流域因素（如黄河改道、建坝）具有较好的对应关系。. .本项目从东亚大陆边缘沉积物中有机碳和有机污染物（多环芳烃、黑碳）的“源-汇”特征和环境效应的角度出发，首次评估了地区能源结构和人类活动对海区有机地球化学记录的影响，提出了沉积有机质在大河输入和动力沉积环境影响下的远距离、选择性输运的概念模式, 这有助于深入理解边缘海沉积有机碳的生物地球化学过程，对我国能源结构调整和节能减排措施的制定具有重要的参考作用，对认识近海陆-海相互作用及环境生态演变等问题具有一定科学价值。