水体悬浮颗粒物中溶解态黑碳(DBC)的含量估算——以渤海为例

溶解态黑碳(DBC),通常被认为是黑碳或降解产物中可溶解于水的组分.作为一类具有高疏水性稠环芳香结构的物质, DBC完全可能以吸附在悬浮颗粒物或颗粒态有机物的形式存在(PDBC),并且不等同于黑碳颗粒物(PBC).然而,目前环境样品中测量黑碳的主流方法,尤其是颗粒物的处理方式,并未对这一部分黑碳进行测定.因此,自然界中DBC的量在很多研究中有可能被低估,使得目前关于DBC地球化学行为以及定量研究结果的可靠性存疑.本研究基于之前在渤海工作的详细数据,包括PBC、 DBC,以及颗粒有机碳含量、悬浮颗粒物浓度、多环芳烃含量,通过对比实测多环芳烃固液分布情况,圈定出渤海表层水体中PDBC固液分布系数(Kd)大致在0.018～0.072之间,含量在1.637～6.449μg C L^-1之间.同时,估算出渤海水体悬浮颗粒物上PDBC储量(2.049～8.194Gg),低于PBC储量(15.16Gg),却同属一个数量级,该结果表明, PDBC是渤海水体环境中DBC的重要存在形式.明确DBC在水体中的吸附解吸附过程是厘定DBC源汇定量关系以及完善海洋DBC迁移转化过程的重要一环.     

北黄海泥质区多环芳烃与黑碳的沉积记录

在北黄海中部泥质区采集柱状沉积物样品,对多环芳烃(PAHs)和黑碳(BC)的含量和来源进行研究。结果表明:(1)PAHs的含量变化范围为207~611ng/g;BC的含量变化范围为0.560~1.32mg/g;(2)对比低分子量(LMW)和高分子量(HMW)PAHs含量的历史变化趋势,发现1980s之前的PAHs主要来自于生物质的低温燃烧,之后主要来自于化石燃料的高温热解;(3)1920s之前,PAHs与BC含量基本保持稳定且处于较低值。1920s-1980s,PAHs含量受工业化和煤炭发展的影响较大,开始出现增长趋势。1980-1990s,由于能源消耗量的大幅度增加,导致PAHs和BC的含量迅速升高并达到最大值(1996年)。1990s初期-2000s初期,由于清洁能源的使用等原因,PAHs与BC含量都开始下降。(4)对PAHs和BC含量进行Spearman相关性分析,得出在1920年之前和1920-1980年之间,BC和PAHs含量无显著性相关(r=-0.25,P0.05,n=34;r=0.06,P0.06,n=11);而1980年之后,BC和PAHs含量呈显著性相关(r=0.90,P=0.04,n=5)。     

莱州湾海岸带表层沉积物的黑碳及其与POPs的相关性研究

在莱州湾海岸带采集了62个表层沉积物样品,对黑碳(BC)的含量及其空间分布特征进行了研究,同时探讨了BC与持久性有机污染物(POPs)的关系。结果表明:(1)莱州湾海岸带表层沉积物中BC的含量范围为0.02~9.35 mg/g,平均为0.98 mg/g,低于欧美和我国其他海岸带区域;(2)河流沉积物中的BC含量呈现出明显的空间差异,主要是受点源排放、河流本身的特征和沉积物粒度等因素的影响;海洋沉积物中的BC分布不仅受到沉积物粒度的影响,河流输入和沉积速率也是其重要的影响因素;(3)由于POPs的来源和理化性质差异,POPs与BC和总有机碳(TOC)的相关性也存在一定程度的差异,其中六氯苯(HCB)与BC、TOC的相关性最好。就河流和海洋分区而言,海洋沉积物中POPs与BC、TOC的相关性明显好于河流沉积物,但都没有表现出POPs与BC的相关性优于POPs与TOC的相关性的现象。     

黑碳在渤海泥质区的百年沉积记录

在渤海泥质沉积区采集柱状沉积物样品,分析其黑碳含量和沉积通量,结合210Pb年龄测定,探讨百年尺度黑碳沉积通量的时间序列变化对区域人类活动的响应。结果表明:(1)研究区黑碳含量和沉积通量分别为0.24~0.49mg/g[平均为(0.32±0.07)mg/g]和0.026~0.053mg/(cm2·a)[平均为(0.040±0.008)mg/(cm2·a)],黑碳含量与我国东海内陆架等海区相当,但远低于美国港湾和瑞典大陆架等污染较严重地区;(2)黑碳通量在20世纪50年代-70年代中期和90年代初-90年代末出现两个明显的峰值,分别对应于两个阶段的生物质燃烧量和煤炭、石油等化石燃料燃烧量的急剧增加;而20世纪70年代末-80年代末较低的黑碳通量以及21世纪初黑碳通量下降的趋势则分别与黄河改道事件、我国能源利用技术提高及污染控制减排措施逐步实施等有关;(3)通过比较本文结果以及国内外其它海域和湖泊的研究资料,证明黑碳沉积记录可以作为一个良好的地球化学指标,用于评估人类活动对生态环境的影响历史。