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渤海焦油球的源识别及降解命运研究

渤海. 焦油球.,源识别.降解. 生物标志物

渤海油气资源丰富，是我国最主要的海上石油开采区和航运密集区。随着人类对石油的需求量不断增加，促使其开采面积不断扩大，海洋石油运输量和运输频率逐年增大，导致渤海海上溢油事故风险增大。大多数溢油响应的战略、决策以及设备都是基于“油是漂浮在海面上的”这一常识。然而，从溢油事故中溢出的油并不总是漂浮的，由于其自身性质和水环境条件会发生半潜或下沉。半潜或下沉的石油与沉积物、沙子或其他材料接触，可能会粘附在一起形成团块或焦油球。焦油球是石油泄漏的残留物，通常被认为是石油泄漏事件影响的指标。确定泄漏石油的特征并将其与已知来源联系起来，对于环境损害评估、了解其命运和行为以及预测石油泄漏对环境的潜在长期影响至关重要。

本研究对渤海湾沿岸上岸的焦油球进行实地采样，通过对焦油球进行稳定碳同位素分析以及焦油球中生物标志化合物的指纹图谱，开展渤海岸滩焦油球的特征指纹谱图构建与来源识别。同时对焦油球进行切割，研究焦油球不同层中多环芳烃的降解命运。研究结果表明：

（1）2020 年从仙螺岛海滩收集的焦油球样品与蓬莱 19-3 原油相似。进一步使用双比图（C₂₉H/C₃₀H vs ∑C₃₁-C₃₅H/C₃₀H）和生物标志物诊断比值主成分分析进行的源识别确认了仙螺岛焦油球可能来自蓬莱 19-3 原油。同样对月坨岛焦油球样品的指纹特征以及双比图的分析，表明 2020 年沉积在月坨岛的焦油球部分可能来自蓬莱 19-3 原油，部分可能来自冀东原油。

（2）焦油球不同层中多环芳烃的降解命运，母体和烷基化多环芳烃值从焦油球的表层到中心层逐渐增加，表明焦油球表层中多环芳烃降解更严重。此外，以焦油球的中心层为标准，计算了表层多环芳烃的损失率。表明，4 环和 5 环母体多环芳烃的损失率高于 3 环母体多环芳烃。同一焦油球中相同烷基化多环芳烃异构体的损失率几乎相同，这表明相同烷基化多环芳烃中不同异构体的降解速率相似。母体多环芳烃和烷基化多环芳烃损失率的比较表明，降解程度随着烷基数量的增加而增加。此外，还计算了焦油球的不同层中相同烷基多环芳烃不同对异构体化合物的诊断比值，包括甲基菲、二甲基菲、三甲基菲、甲基芴、甲基二苯并噻吩、二甲基二苯并噻吩和三甲基二苯并噻吩。数据表明，尽管与中心层相比焦油球表层风化得更严重，但焦油球不同层的诊断比值几乎相同。