多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）廣泛存在于河流、濕地、湖泊、水庫、地下水、河口和海灣等各類水體環(huán)境中，其來源既包括化石和木材燃燒等人為源，也包括生物代謝、火山噴發(fā)等自然源。海灣是一類在區(qū)域尺度上受沿海城市化過程影響最為敏感的環(huán)境指示器，其PAHs的濃度、種類組成等污染特征存在時空差異，能在很大程度上反映區(qū)域化石燃料利用特征與變化趨勢。對污染特征的定量解析，不僅能在科學(xué)層面上深入揭示海灣PAHs污染來源與形成機制，還能在管理層面上有力支撐海灣PAHs污染防治“一灣一策”的制定。

為了定量解析海灣PAHs污染的異質(zhì)性，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所聯(lián)合寧波市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位研究人員構(gòu)建了海灣PAHs數(shù)據(jù)整合路徑。該研究耦合了團隊近年發(fā)表的海灣微塑料和抗生素數(shù)據(jù)挖掘及地下水降尺度分析方法，更新形成了由數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)校驗和降尺度分析三個層層遞進的流程組成的新路徑（圖1）。其中，數(shù)據(jù)獲取流程是從已發(fā)表文獻中提取16種優(yōu)先控制PAHs濃度、采樣深度等的信息，匯編成1369條數(shù)據(jù)記錄。數(shù)據(jù)校驗流程是通過判定研究種類和濃度單位的可比性，篩選出1310條可用數(shù)據(jù)記錄。降尺度分析是以可用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從全局、海灣和點位尺度解析PAHs污染特征，由此識別出3種污染類型和3種動態(tài)模式。該路徑及海灣PAHs污染特征的研究結(jié)果以Data-driven insights into the contamination of polycyclic aromatic hydrocarbons in marine bays為題發(fā)表在Environmental Science & Technology。

全局尺度對比分析發(fā)現(xiàn)，亞洲海灣是全球PAHs濃度高值區(qū)域，亞-非洲海灣煤炭燃燒指示種類的占比高于南美-歐洲海灣（圖2）。這表明亞洲能源消費量大，其中亞-非洲和南美-歐洲能源消費結(jié)構(gòu)分別以煤炭、石油為主。海灣尺度對比分析發(fā)現(xiàn)，PAHs分布特征受污染來源和環(huán)境過程等多重因素的影響，其污染模式分為2-3環(huán)、3-5環(huán)和4-5環(huán)主導(dǎo)型（圖3）。其中，水體和沉積物分別以2-3環(huán)和4-5環(huán)主導(dǎo)型為主，這是由于低環(huán)和高環(huán)PAHs在兩種介質(zhì)中分別具有較強的水溶性和吸附性所導(dǎo)致。

點位尺度對比分析發(fā)現(xiàn)，PAHs濃度動態(tài)模式分為上升型、下降型和倒V型，分別在中國、巴西和美國海灣出現(xiàn)（圖4）。PAHs動態(tài)模式與各國能源政策有關(guān)。其中，中國經(jīng)濟發(fā)展依賴煤炭致PAHs濃度上升；巴西側(cè)重開發(fā)水能和生物能源等可再生資源致PAHs排放下降；美國早期以石油為主，后加大清潔能源開發(fā)利用，對煤炭和石油依賴降低，能源政策調(diào)整使PAHs濃度呈現(xiàn)先升后降趨勢。從長期來看，PAHs濃度動態(tài)模式總體會趨于倒V型，反映全球能源政策從傳統(tǒng)能源向清潔能源轉(zhuǎn)變的趨勢。

數(shù)據(jù)驅(qū)動下的降尺度視角深化了對海灣PAHs污染時空異質(zhì)性的理解。從生物地球化學(xué)過程來看，海灣PAHs的分布不僅受到能源利用方式和能源政策等人為因素的影響，也會受到海洋環(huán)流和大氣傳輸?shù)茸匀灰蛩氐母蓴_。目前，在研究海灣PAHs時空異質(zhì)性形成機制時，因社會經(jīng)濟和環(huán)境數(shù)據(jù)存在缺失，給從全面量化形成機制帶來了一定挑戰(zhàn)。對此，未來應(yīng)建立全數(shù)據(jù)（One Data）指標(biāo)體系，即將能源消耗、沉降、水體交換特征等關(guān)聯(lián)因素納入現(xiàn)有研究指標(biāo)體系，并以此建立數(shù)據(jù)驅(qū)動下的因果關(guān)系定量模型，以更好地解析海灣PAHs污染形成機制和更科學(xué)地制定針對性的污染防控對策。?

圖1海灣PAHs數(shù)據(jù)整合路徑

圖2 全局尺度海灣PAHs時空分布特征

圖3 海灣尺度PAHs種類組成模式

圖4 點位尺度PAHs濃度時間動態(tài)模式

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