溢油是石油石化行業發生頻率高、經濟損失巨大、社會影響惡劣、影響時間長，最難應對的事故類型之一。焦油球是石油泄漏的殘留物，通常被認為是泄漏事件影響的指標。近年來渤海海域（主要是河北秦皇島夏季出現焦油球上岸現象，而山東長島是春季出現焦油球上岸現象）每年周期性發生的不明來源焦油球上岸事件，特別是北戴河海岸帶，自2006年以來已發生了20余次的不明油源的油污上岸事件，嚴重損害了周邊海域環境。渤海海域焦油球的來源和降解命運尚不明確，這導致溢油事件無法有效預警、控制和處理。近期，中國科學院煙臺海岸帶研究所海岸帶環境地球化學過程與模擬研究組的王傳遠副研究員等，在國內首次基于穩定碳同位素和生物標志化合物指紋技術對渤海岸灘焦油球開展了溯源與環境歸宿的相應研究。 

　　圖1 環渤海海岸帶焦油球污染示意圖 

　　穩定碳同位素指紋表明了河北秦皇島地區的仙螺島收集的多個焦油球可能屬于同一來源。生物標志物的診斷比值（圖 2a）表明，PL-19-3原油和焦油球樣品接近，而SZ-36-1、BZ-25-1、QHD-32-6，CFD-11-2和JD原油均遠離焦油球樣品。為了更好地確定這些焦油球樣品的來源，使用主成分分析（PCA）進行更可靠的評估。結果顯示，兩個主成分占焦油球和參考原油樣品之間診斷比值總變異性的88.34%（圖 2b）。可以看出，焦油球樣品與PL-19-3原油接近，這強烈地表明焦油球樣品最有可能來自PL-19-3原油。PCA和雙比圖的結果進一步表明，上述焦油球受到了渤海蓬萊19-3原油的污染。 

　　圖2 (a) C₂₉ H/C₃₀ H與∑C₃₁-C₃₅ H/C₃₀ H的雙比圖; (b) 焦油球與參考原油樣品的PCA分析 

　　注：曹妃甸11-2（CFD-11-2）、蓬萊19-3（PL-19-3）、綏中36-1（SZ-36-1）、冀東（JD）、渤中25-1（BZ-25-1）、秦皇島32-6（QHD-32-6）和仙螺島焦油球（XLD） 

　　為了研究在自然條件下焦油球的不同層中多環芳烴（PAHs）的去向，研究人員對典型焦油球進行了橫向切割，高度難降解的C₃₀ αβ-藿烷被用作內部生物標志物，以量化不同PAHs化合物的風化水平。對于16種母體PAHs，3環、4環和5環PAHs，這些值從焦油球的表層到中心層逐漸增加（圖3），這表明與焦油球的中心層相比，表層的3環、4環和5環PAHs被降解得更嚴重。然而，對于茚苯(1,2,3-cd)芘（IcdP）和苯并[g,h,i]芘（BghiP）6環PAHs，這些值從焦油球的表層到中心層幾乎沒有變化（圖3），這可能是由于6環PAHs更穩定。對于萘（Nap），沒有觀察到這一規律，這可能是萘因易揮發或溶解而耗盡。 

　　圖3 焦油球樣品不同層的 (a) 2-3環、(b) 4環和 (c) 5-6環多環芳烴歸一化為C₃₀ αβ-藿烷比值 

　　每種母體PAHs化合物的計算損失率表明，除Nap外，4-環和5-環的損失率高于3-環PAHs，這可能是由于光氧化增加了4-環和5-環PAHs的轉化（圖 4a）。對于4-6環PAHs，損失率隨著環數的增加而逐漸降低，這表明隨著環數增加，它們對降解的抵抗力更強。比較母體和烷基化多環芳烴的損失率，發現損失率隨著烷基化程度的增加而增加（圖 4b）。此外，烷基化多環芳烴在焦油球表層的含量低于中心層，這表明焦油球表層受到了更嚴重的降解。這項研究對自然條件下焦油球的不同層中多環芳烴進行了定量分析，這對了解石油泄漏的命運非常重要。 

　　圖4（a）焦油球表層中每種母體PAHs化合物的損失率;（b）表層中母體和烷基化PAHs的平均損失率 

　　相關成果發表在Environmental Pollution、Journal of Cleaner Production和Marine Pollution Bulletin雜志上，研究得到了山東省重點研發計劃（公益類專項）項目與中國科學院海洋大科學研究中心重點部署項目的支持。 

　　論文信息： 

　　(1) Wang, C.Y., Zhang Z. X., He, S. J., Tang, J. H., Wang, R. M., Liu, X. (2023). Environmental fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in different layers of tar balls in the Bohai Sea, China. Journal of Cleaner Production, 403, 136803. 

　　(2) Zhang Z. X., Wang, C.Y. *, Wang, R. M., Liu, X. (2023). Tar ball pollution under the influence of ocean circulation in the Bohai Sea, China. Environmental Pollution, 316, 120554.  

　　(3) Zhang Z. X., Wang, C.Y. *, Chen, L. X., Luan, C. L. (2022). Source identification and weathering processes of tar ball deposited Qinhuangdao coast along the Bohai Sea, China. Marine Pollution Bulletin, 184, 114106.