北部湾东部沉积物中石油烃分布与累积

许　冬，杨海丽，于培松，周佩瑜

（1.国家海洋局第二海洋研究所　国家海洋局海底科学重点实验室，浙江　杭州　310012；2.国家海洋局第二海洋研究所　国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江　杭州　310012；3.国家海洋局南海环境监测中心，广东　广州　510300）



北部湾东部沉积物中石油烃分布与累积

许冬1，杨海丽1，于培松2，周佩瑜3

（1.国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室，浙江杭州310012；2.国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江杭州310012；3.国家海洋局南海环境监测中心，广东广州510300）

摘要：为揭示北部湾东部沉积物中石油烃的污染现状，分析了24个表层样和1只柱状样的石油烃含量，并运用(210)Pb法对柱状样进行了定年。结果表明2007年北部湾东部表层沉积物中石油烃含量范围为62.94～107.80 μg/g，平均为83.03 μg/g，总体污染较轻。石油烃含量的低值主要出现在海南岛西侧海域，而高值主要分布在海南岛西北泥质沉积区和湾北近岸海域，油气平台附近的石油烃也略微富集，距源区距离是决定沉积物中石油烃含量的重要因素。柱状样B349基于(210)Pb法获得的平均沉积速率为0.53 cm/a，其中石油烃含量范围为68.31～94.77 μg/g，石油烃含量的2次重要变化可能分别与20世纪80年代涠洲海域石油开发初期的溢油和20世纪90年代以来经济增长所伴随的排污增加相对应。

关键词：北部湾；石油烃；污染；沉积速率

石油烃的组成十分复杂，含有多种难以降解的致癌物质，海洋中的石油烃主要来自海洋油气勘探和开发、突发溢油、陆源排放、船只活动、大气沉降等（Ou et al，2004；Ye et al，2007；Lyla et al，2012；袁春光等，2014）。海洋中的石油烃污染具有持续时间长、生态危害大等特性，在世界范围内受到广泛关注。

北部湾位于南海西北部，是一半封闭的大陆架海湾，水深不超过100m，西接越南，北邻广西，东靠雷州半岛和海南岛，仅在南面和外海相通，是我国和越南共管海域。北部湾涠洲海域在20世纪80年代中期就开始了石油开采。2008年国家批准实施《广西北部湾经济区发展规划》以来，环北部湾地区经济增长迅速，海上油气资源开发规模扩大、海洋船舶运输频繁、陆源入海污染加剧，石油平台溢油、船舶燃料泄漏、原油运输溢油等海洋油污染风险也随之增大（陈圆等，2013）。

有关北部湾的石油烃污染报道不多，李小维等（2010）曾监测了位于北部湾北部的防城港湾内水体和沉积物中石油烃含量，发现在2006年2-3月有29％的站位水质超过二类标准，沉积物中石油类含量则均符合一类标准。近年还有研究者报道了北部湾生物体内的石油烃含量（周游等，2012；易晓燕等，2013），但是对北部湾内沉积物中石油烃的总体分布情况和在沉积层中的累积情况尚缺乏认知。本研究分析了北部湾东部24个表层沉积物和1只柱状样中的石油烃含量，拟揭示北部湾东部沉积物中石油烃的污染现状和分布规律，为保护北部湾海洋环境提供科学依据。

1材料与方法

样品采于2007年，表层样用抓斗采得，柱状样用重力采样器采得，样品封装后在低温样品库中存放，样品站位分布见图1和表1。采用海洋监测规范GB17378.5-2007中的荧光分光光度法（石油醚萃取法）（GB 17378.5-2007）测定沉积物中的石油烃含量，所用仪器为MODEL-960型荧光分光光度计。测定时所用激发波长为310 nm，测定波长为360 nm。油标采用全国海洋环境监测网提供的标准油。分析时称取沉积物干样0.200 g，加入20ml脱芳石油醚于具塞比色管中，每隔1 h剧烈震荡比色管200次，5 h后离心取上清液测定。平行样品分析结果良好，加标回收测试加标回收率85％以上。

用激光粒度分析仪分析了表层样和柱状样的粒度。取湿沉积物样约1 g置于烧杯中，用蒸馏水浸泡并用超声波振荡仪振荡5分钟以上，使固结团块彻底分解，然后加浓度为0.5mol/l六偏磷酸钠5ml防止絮凝，经分散24小时后进行分析。粒度分析在国家海洋局海底科学重点实验室完成，所用仪器为MAM5005型激光粒度分析仪。采用0.25φ的粒级范围输出所测样品的粒度分布，用矩值法计算平均粒径（Mz）。

将沉积物冷冻干燥并磨细后，用电导电位法测定有机碳（TOC）含量，有机碳分析在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所完成。

用γ谱仪对柱状样进行了放射性核素210Pb比活度的分析，以确定柱状样的沉积年代。样品经冷冻干燥后磨细，分层样品210Pb活度在中国科学院南京地理与湖泊研究所测试，测试仪器为美国Ortec井式高纯锗（GW L-120），0 cm-50 cm共分析了32个样品。过剩210Pb（210Pbex）的比活度为210Pb的总比活度与226Ra比活度的差值。目前常用的210Pb测年模式主要有CIC（初始浓度恒定）模式、CRS模式（恒定通量模式）和CFCS模式（恒定通量和恒定沉积速率模式），CIC模式适用于沉积物主要来源于表层侵蚀产物（柴社立等，2013），采用该模式，由下式求得沉积速率：

S=λH /ln（A0/Ai）

式中，S为沉积速率，单位为cm/a；λ为210Pb衰变常数，0.031 14/a；H为深度，单位为cm；A0和Ai分别为表层与深度H层的210Pb过剩值，其中H /ln（A0/Ai）可由210Pb过剩值取自然对数后与深度之间线性拟合直线的斜率求出（夏小明等，2004）。

2结果与讨论

2.1表层沉积物中石油烃分布特征与控制因素

北部湾东部表层沉积物中石油烃含量范围为62.94～107.80μg/g（表1），平均为83.03μg/g，远小于《海洋沉积物质量》（GB18668-2002）中一类沉积物石油烃标准值500 μg/g，和中国近海其他区域相比也处于较低水平，仅比温州近海略高（表2）。

从区域上看，石油烃含量的相对低值主要集中在海南岛西侧海域，即自南向北分布的C39至C49一线（图1），另外在湾北沉积物粒径较粗的B191站和B622站的石油烃含量也低于80μg/g（表1）。

图1　北部湾东部沉积物石油烃含量分布（表层沉积物平均粒径和粒径趋势中心数据引自许冬，2014）

石油烃含量高于90μg/g的站有7个，其中有5个位于自南向北分布的B144至A145一线，另外2个是位于琼州海峡西口的B610站和位于湾东北角的B630站。

北部湾沿岸由船只活动和生产生活排放入海的石油烃随海流向湾内扩散迁移，吸附在悬浮物上并慢慢沉降在海底，富集于沉积物中。影响沉积物中石油烃分布的因素有距源区距离、沉积物颗粒和物质组成、石油烃自净能力等（潘建明等，2002；张银英等，1995；Moreira etal，2013）。一般来说，沉积物颗粒越细则越容易吸附石油烃，在北部湾东部，较粗的沉积物中石油烃含量确实较低（如B191和B622），但石油烃含量并非随沉积物粒径变细而增加，总体上北部湾东部沉积物石油烃含量与沉积物的平均粒径相关性较差（图2），说明沉积物粒度组成并不是控制石油烃分布的主要因素。相比之下，石油烃含量与有机碳含量的相关系数略高，为0.30（图2），当有机碳含量高于0.4％时，石油烃含量随有机碳含量增加呈现一定上升趋势。值得注意的是，B610和B630站有机碳含量均不高于0.15％，沉积物粒径也相对较粗，但石油烃含量却都高于95μg/g，这应当与距污染源较近有关。

北部湾广西近岸除钦州湾外西南海域潮流作用较弱外，其他海域潮流作用均较强，如在北海近岸海域，因为较强的水动力条件，沿岸老地层被侵蚀，残留了粗粒沉积物在海底（莫永杰，1990）。在强水动力条件下，有利于石油烃的解吸附和自净，但北海附近海域仍出现了相对较高的石油烃含量，随离岸渐远，沉积物中石油烃含量降低了，说明人类活动排放可能对石油烃在近岸海域富集有重要影响，且石油烃的富集可能对距源区距离更为敏感。广西海港众多，几个沿海城市的经济持续高速增长（《广西年鉴》编辑组，2013），沿岸工业生产排放、船只油污排放的增加可能是引起石油烃在近岸海域富集的主要原因，如防城港海域有29％的监测点石油类含量已超过二类水质标准，在沉积物中的石油烃含量最高可达494 μg/g（李小维等，2010）。前述粒径较粗、有机碳含量很低但却具有较高石油烃含量的B630站也位于广西铁山港航道附近。

表2　中国近海沉积物中石油烃含量比较

涠洲岛西南海域有10个油气开发平台（图1），年产原油200万t左右（陈圆等，2013）。B185站正好位于油气平台区域，石油烃含量为94.45μg/g，略高于周围站点（图1），可能是受到了油气开发的影响。位于海南岛西南方向的东方气田群分布在调查区外，其建成投产相对较晚，从海南岛南岛西侧站位普遍很低的石油烃含量来看，东方气田群的投产对北部湾沉积物中石油烃的贡献可能极小。

琼州海峡内潮流流速很大，水体总体为自东向西流动，常年平均流速可达10～40 cm/s（Shi et al，2002），源自粤西和琼北的石油烃也可能被海流输送进入北部湾。琼州海峡西口砂质区B610站的高石油烃含量可能与石油烃经琼州海峡的输入过程有关，在海流出琼州海峡减弱后，被携带的石油烃随沉积物卸载而富集。

B144站位于海南岛西北，距海南岛西北大港——洋浦港有一定距离，但却检出最高的石油烃含量，这应当与沉积物的输运堆积过程有关。北部湾内总体表现为一大的逆时针环流，在东侧形成了弯月形的泥质沉积带（图1），基于1 522个表层样粒度数据进行Gao-Collins粒径趋势分析后发现了若干粒径趋势中心，这些粒径趋势中心与现代沉积速率高值区有一定对应性（许冬，2014）。B144恰位于粒径趋势中心I处（图1），可能反映了石油烃在沉积中心区的富集趋势，在此处水动力弱，石油烃扩散和自净条件差，易于保存。

环流的存在促进了北部湾内物质的扩散与混合，总体上此次分析的24个站位虽然在粒径、有机碳含量、地理位置上存在明显差异，但石油烃含量均处同一量级，站间差异有限。

图2　表层沉积物石油烃含量与平均粒径和有机碳含量的相关性图

2.2柱状样中石油烃的累积情况

2.2.1柱状样的定年

曾用α谱仪测定过柱状样B349的210Pb比活度分布，用CIC（初始浓度恒定）模式计算得到的现代沉积速率为0.53 cm/a（许冬等，2012）。此次增加了样品测试密度，利用γ谱仪测定B349的总210Pb比活度和226Ra分布，计算得到210Pb过剩比活度，用CIC模式计算得到的现代沉积速率仍为0.53 cm/a。从图3可以看出，B349的210Pb过剩比活度从上至下递减的趋势良好，也没有发生过沉积速率的显著波动情况，如此可以据平均沉积速率推算每一层节大概对应的年代（图4）。

2.2.2石油烃含量的垂向变化

B349柱中石油烃含量范围为68.31～94.77μg/g，平均为75.00μg/g，与表层沉积物的含量相当（图4）。在20世纪初期，石油烃含量稳定在较低水平，能大概代表未受人类活动污染的本底值。在20世纪50年代，石油烃含量稍有增加，但在70年代又有所回落。在20世纪80年代初期石油烃含量出现一峰值，但很快又回落到本底水平，自20世纪90年代开始，石油烃含量表现为持续上升。

影响石油烃分解的因素有很多，包括石油烃组成、生物因素、物理化学环境因素等。就B349柱样而言，石油烃含量波动明显，但B349柱0cm-50cm段沉积物粒度构成十分稳定，平均粒径变化范围极小，在6.8Φ-7.2Φ之间，砂、粉砂和粘土组分含量分别变化在3.5 ％ ～10.8 ％、60.0 ％ ～65.9 ％和26.6％ ～33.6％（图4），说明沉积物组成均一，沉积环境稳定。在20世纪初期、中期和末期都出现过的接近本底水平的石油烃含量，可能确实是无人类活动石油烃污染的反映，而非因沉积物组成变化减少了对石油烃的富集或人类活动产生的石油烃在这些阶段完全分解了。

B349距油气平台区不远，12 ～ 14 cm层位（1982年左右）出现的石油烃含量高值（图4）可能与20世纪80年代涠洲海域开始石油开发（陈圆等，2013）有关，在开发初期可能有溢油事件发生，在B349柱中留下了记录。油气平台区和B349柱均位于北部湾东部泥质沉积区（图1），利于石油烃的富集，如果20世纪80年代油气开发区确实存在较大规模的溢油事件，则B349中的石油烃峰值记录很可能在泥质沉积区较大范围内都存在。

20世纪90年代以来，B349柱中石油烃含量持续增加（图4），这应当是海洋开发强度加大引起石油烃污染增加的反映。由于溢油事件具有突发性，所对应的石油烃含量在沉积物中的变化一般具有快速增加并快速回落的特点，而B349柱所记录的20世纪90年代以来石油烃含量是持续增加的，可能更多反映的是船只活动强度和海岸带排污量增加的综合影响，而非油气平台或海底输油管线溢油事件的影响，关于这一点尚需要更多的柱状样的石油烃研究来证实。

图3　柱状样B349的210Pb过剩比活度剖面

图4　柱状样B349中粒级组成和石油烃含量随深度变化

4结论

（1）北部湾东部表层沉积物中石油烃含量范围为62.94～107.80μg/g，平均为83.03μg/g，石油烃含量的低值带主要分布在海南岛西侧海域，而高值带主要分布在海南岛西北泥质沉积区和湾北近岸海域。沿岸工业生产排放、船只油污排放的增加可能是引起石油烃在近岸海域富集的主要原因，油气平台附近的石油烃也略微富集，距源区距离是决定沉积物中石油烃含量的重要因素。

（2）北部湾内沉积柱状样B349基于210Pb法获得的平均沉积速率为0.53 cm/a，其中石油烃含量范围为68.31～ 94.77μg/g，平均为75.00μg/g，最高含量出现在表层。石油烃含量的2次重要变化可能分别与20世纪80年代涠洲西南海域石油开发初期的溢油和20世纪90年代以来经济增长所伴随的排污增加相对应。

致谢：衷心感谢国家海洋局第二海洋研究所龙江平研究员在调查过程中的指导，感谢协助采样和分样的席鹏、翟万林、乔吉果、金路等同志。中国科学院南京地理与湖泊研究所夏威岚高工在210Pb测试中提供极大帮助，国家海洋局第二海洋研究所何乐龙帮助分析了石油烃含量，在此一并致谢。

参考文献

GB 17378.5-2007,海洋监测规范第5部分：沉积物分析.

GB 18668-2002,海洋沉积物质量.

Lyla S,Manokaran S,Khan A,2012.Petroleum hydrocarbon distribution in continental shelf region of southeast coast of India.International Journalof SedimentResearch,27:73-83.

Moreira IT A,Oliveira O M C,Triguis JA,et al,2013.Evaluation of theeffectsofmetalson biodegradation of totalpetroleum hydrocarbons.Microchemical Journal,110:215-220.

Ou SM,Zheng JH,Zheng JS,etal,2004.Petroleum hydrocarbonsand polycyclic aromatic hydrocarbons in the surficial sediments of Xiamen Harbour and Yuan Dan Lake,China.Chemosphere,56(2):107-112.

ShiM C,Chen C S,Xu Q C,etal,2002.The roleofQiongzhou Strait in the seasonal variation of the South China Sea circulation.Journal of PhysicalOceanography,32(1):103-121.

Ye B X,Zhang Z H,Mao T,2007.Petroleum hydrocarbon in surficial sediment from rivers and canals in Tianjin,China.Chemosphere,68:140-149.

Zhou R,Qin X B,Peng ST,etal,2014.Total petroleum hydrocarbons and heavy metals in the surface sediments of Bohai Bay,China：Long-term variations in pollution statusand adverse biological risk.Marine Pollution Bulletin,83:290-297.

柴社立，高丽娜，邱殿明，等，2013.吉林省西部月亮湖沉积物的210Pb和137Cs测年及沉积速率.吉林大学学报（地球科学版），43（1）：134-141.

陈圆，青尚敏，2013﹒广西北部湾海洋油污染影响与应急管理浅析﹒海洋开发与管理，3：104-108.

丁光茂，2012.泉州湾表层海水和沉积物中油类的分布特征.福建水产，34（1）：43-47.

《广西年鉴》编辑组，2013.广西年鉴2013.南宁：广西年鉴社，116.

贺玉林，刘泽伟，卢伟华，2012.珠江口内伶仃洋水体和沉积物石油烃的分布特征.农业与技术，32（3）：125-127.

李小维，黄子眉，方龙驹，2010﹒广西防城港湾水环境质量现状与石油烃环境容量的初步研究﹒海洋通报，29（3）：310-315.

莫永杰，1990.北部湾北部浅海沉积物的粒度类型.热带海洋，9 （1）：87-93.

潘建明，扈传昱，刘小涯，等，2002.珠江河口沉积物中石油烃分布及其与河口环境的关系.海洋环境科学，21（2）：23-27.

王宪，张元标，李凌云，等，2000.福建省沿岸水体与沉积物中油的分布特征.厦门大学学报（自然科学版），39（3）：369-374.

魏鹏，黄良民，冯佳和，等，2010.珠江口广州海域石油烃的分布特征.海洋环境科学，29（4）：473-476.

夏小明，杨辉，李炎，等，2004.长江口-杭州湾毗连海区的现代沉积速率.沉积学报，22（1）：130-135.

许冬，2014.北部湾东部末次冰消期以来的沉积记录及现代沉积格局的形成.北京：中国科学院大学，博士学位论文，29，93.

许冬，初凤友，杨海丽，等，2012.北部湾现代沉积速率.海洋地质与第四纪地质，32（6）：17-26.

易晓燕，孟范平，杜秀萍，等，2013.北部湾文蛤对石油烃和多氯联苯的氧化应激响应.环境科学研究，26（6）：645-652.

袁春光，王义刚，黄惠明，等，2014.大亚湾芒洲岛海域移动溢油数值模拟研究.海洋通报，33（6）：659-667.

袁骐，蒋玫，王云龙，2005.长江口及邻近水域油污染分布特征.海洋环境科学，24（2）：17-19.

张树刚，黄小烽，陈雷，等，2011.温州近岸海域石油烃分布特征.海洋湖沼通报，3：105-110.

张银英，郑庆华，何悦强，等，1995.珠江口咸淡水交汇区中CODMn、油类、砷自净规律试验研究.热带海洋，14（3）：67-74.

周游，孟范平，程凤莲，等，2012.北部湾潮间带波纹巴非蛤体内石油烃和多氯联苯的分布及风险评价.环境化学，31（6）：814-822.

（本文编辑：袁泽轶）

Distribution and accum ulation of the petroleum hydrocarbon of sedim ents in eastern Beibu Gulf

XU Dong1,YANG Hai-li1,YU Pei-song2,ZHOU Pei-yu3
（1.Key LaboratoryofSubmarineGeosciences,Second InstituteofOceanography,SOA,Hangzhou 310012,China; 2.Key LaboratoryofMarineEcosystem and Biogeochemistry,Second InstituteofOceanography,SOA,Hangzhou 310012,China; 3.South China Sea EnvironmentalMonitoringCenter,SOA,Guangzhou 510300,China）

Abstract：To reveal the pollution of petroleum hydrocarbon of sediments in eastern Beibu Gulf,24 surface sediments and one core recovered in 2007 were analyzed for total petroleum hydrocarbon content,and the corewas dated by(210)Pb method.The results showed that the total petroleum hydrocarbon content in the surface sediment ranged from 62.94 μg/g to 107.80 μg/g,with an average of 83.03 μg/g,which was far below the promised pollution standard.Low petroleum hydrocarbon contentappeared in thewestsea area of Hainan Island,while relatively higher petroleum hydrocarbon content were found in the mud zone at the northwest of Hainan Island and the coastal area of northern Beibu Gulf.Medium accumulation of petroleum hydrocarbon was also found in the sea area around the oil platform,and the distance from the origin area was the most important factor that decided the pollution degree of petroleum hydrocarbon.The modern sedimentation rate based on(210)Pb was 0.53 cm/a for core B349,ofwhich the petroleum hydrocarbon content ranged from 68.31μg/g to 94.77μg/g.Two obvious change ofpetroleum hydrocarbon contentmay relatewith the oilspillage in the initial stage ofoil exploitation in 1980s and with the increased oil discharge accompanied with the economic boom since 1990 s,respectively.

Keywords：Beibu Gulf;petroleum hydrocarbon;pollution;sedimentation rate

作者简介：许冬（1982-），男，博士，副研究员，主要从事海洋沉积学研究，电子邮箱：xudongsio@126.com。

基金项目：海洋公益性行业科研专项（201105003）。

收稿日期：2014-12-15；

修订日期：2015-02-08

Doi：10.11840/j.issn.1001-6392.2016.01.011

中图分类号：P737.1

文献标识码：A

文章编号：1001-6932（2016）01-0081-07