百年来海州湾沉积物中黑碳分布特征及环境意义

作     者：苗继红 谭志海 毛龙江 雷秋景 王雪梅 袁煜博 高博 MIAO Jihong;TAN Zhihai;Mao Longjiang;LEI Qiujing;WANG Xuemei;YUAN Yubo;GAO Bo

作者机构：西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048 黄土与第四纪地质国家重点实验室中国科学院地球环境研究所陕西西安710061 南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 

出 版 物：《海洋科学》 (Marine Sciences)

年 卷 期：2024年第48卷第4期

页      面：18-29页

学科分类：070704[理学-海洋地质] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(42373085) 中国科学院战略性先导B科技专项项目(XDB40000000) 陕西省自然科学基础研究项目(2023-JC-YB-226) 黄土与第四纪地质国家重点实验室开放基金(SKLLQG22023) 

主　　题：黑碳 分布特征 源解析 人类活动 能源结构 海州湾 

摘      要：沉积物中黑碳记录了百年来区域生物质燃烧特征变化。本文以海州湾入海潮滩采集的岩芯沉积物样品为研究对象,采用热光反射法(TOR)分别对沉积物黑碳、焦炭和烟炱进行测定,分析探讨海州湾近百年来生物质燃烧演变过程。利用相关性分析、主成分分析和特征比值法分析黑碳含量的历史变化和可能来源,试图揭示该区域百年来能源结构的转变过程。结果表明,近百年来沉积物黑碳、焦炭、烟炱质量分数垂直变化幅度较大,分别在0.507~1.281 mg·g^(-1),0.395~1.080 mg·g^(–1),0.112~0.389 mg·g^(-1)范围内变化。其中,黑碳质量分数高值出现在20世纪80年代中后期(0.873~1.029 mg·g^(-1)),而低值出现在20世纪20年代到20世纪中叶期间(0.675~0.751 mg·g^(-1))。不同区域黑碳分布比较发现,我国东部边缘海地区比青藏高原和瑞典湖泊高出10倍,但发达国家黑碳通量峰值出现时间早,反映了黑碳沉积与区域工业化水平和人类活动相关性显著。黑碳特征比值法(char/soot)的源解析结果表明,黑碳的来源中化石燃料燃烧占48.8%,是生物质燃烧的4.2倍。根据相关性分析、主成分分析和char/soot比值结果分析,黑碳在1950年以前主要来源是生物质燃烧,在1950年以来煤炭燃烧、工业源、交通源比重增加,主要和区域人口、工业总产值、能源消费等因素有关,人类活动占据主导。研究结果为进一步理解该区域黑碳污染状况及制定未来海州湾地区的生态环境管理政策提供参考。