研究背景

        多环芳烃（PAHs）是一类具有致癌、致畸和致突变性的人为污染物，持续引发国际关注。海洋因其巨大的体积和储存能力，既是PAHs的主要汇集区，也是潜在的次级来源，深刻影响着它们的全球分布与最终归趋。南海是西太平洋最大的边缘海，受季风系统驱动，表现出显著的季节环境差异。然而，在季节更替过程中，PAHs的生物地球化学过程仍知之甚少。

        本研究于2024年夏季（6月）和秋季（9月）在南海同步采集海水与大气样品，分析了海气界面及整个水柱中的PAHs，旨在初步揭示PAHs的海洋归趋如何随季节变化，为构建南海PAHs的生物地球化学模型奠定基础。

图1 摘要图

研究结果

        南海表层海水和大气中PAHs的分布特征呈现出明显的季节性差异。夏季表层海水PAHs浓度较高（p > 0.05），与水文气象条件的季节变化及陆源输入增强有关。而秋季大气中气相和气溶胶相PAHs浓度均显著高于夏季（p < 0.05），反映出季节转换期间陆源大气输送的增强。

图2 海水（a）和大气（b）采样站位图（红色：夏季站位；蓝色：秋季站位），以及每个站位对应的表层海水（c）和大气（d）多环芳烃浓度

        海气界面交换是调控PAHs在大气与海水间命运和再分配的关键过程，决定着PAHs的净输送方向与源汇格局。结果显示，秋季PAHs干沉降通量显著高于夏季（p < 0.05），但海气交换通量却低于夏季（p > 0.05）。进一步计算海-气界面净通量后发现，南海PAHs的源汇格局呈现季节性转变：夏季南海是PAHs的源区，而秋季则转变为汇区。这一源汇转变主要由干沉降通量的季节差异所驱动。

图3 多环芳烃干沉降（a）和海气交换（b）通量及其随风速、叶绿素a浓度和温度的变化；（c）和（d）分别为南海夏季和秋季的源汇格局示意图

        水柱是PAHs在海洋中垂向迁移、转化和最终归宿的关键区域。夏季与秋季水柱中PAHs在上层水体（< 200 m）和200 m以深海水中的浓度均无显著差异（p > 0.05）。研究发现，底层和叶绿素最大层中的PAHs均受表层输入的影响。上层水体中PAHs的生物地球化学消耗模式同样表现出季节性差异：夏季以生物降解作用为主，秋季则以生物泵清除为主。这种差异可能反映了营养盐供应、微生物活性、颗粒物输出效率以及混合层深度等因素的季节性转变。

图4 南海夏季（a）和秋季（b）多环芳烃浓度分布；表层多环芳烃浓度和底层（c）和叶绿素最大层水体（d）的线性回归，以及夏季（e和f）和秋季（g）负斜率与对数辛醇-水分配系数（K_OW）的线性回归

        本研究从海洋学视角出发，初步探讨了南海PAHs海气界面过程及其在水柱垂向上的生物地球化学调控机制如何随季节变化，为深入理解边缘海中PAHs的海洋归趋提供了观测证据与科学依据。

研究团队及资助

        厦门大学海洋与地球学院博士生史敬文、硕士生李烨为论文共同第一作者，蔡明刚教授为通讯作者。论文合作者还包括厦门大学2025届硕士毕业生谭李伊娜，福州大学刘萌阳副研究员，厦门理工学院林嫣副教授，厦门大学博士生张琳、2026届硕士毕业生冯明骏、柯宏伟副教授，广西大学徐向荣教授，哈尔滨工业大学张子峰、李一凡教授，厦门大学郑雪红、陈丁高级工程师以及王春卉工程师。该研究得到国家自然科学基金（42576044、42406130和U25A20790）、福建省高校产学研联合创新项目（2025Y4002）、广西重点研发计划项目（AB25069113、2025FN9619929）的共同资助。

论文来源

        Shi J, Li Y, Tanli Y, Liu M, Lin Y, Zhang L, Feng M, Ke H, Xu X, Zhang Z-F, Li Y-F, Zheng X, Chen D, Wang C, Cai M, 2026. Seasonal variations in air-sea interface processes and water column biogeochemical regulation mechanisms of PAHs in the South China Sea. Environ. Res. 306: 125329.

论文链接

        https://doi.org/10.1016/j.envres.2026.125329

文字作者：史敬文

图片作者：史敬文

编辑/审核：王欣雨