亚洲三大红树林湿地沉积物中黑碳的异质性分布特征及其对蓝碳评估的启示

本研究针对红树林湿地黑碳(BC)分布特征不明的问题，通过CTO-375和BPCA方法分析香港(HK)、广西(GX)及孟加拉(BD)红树林沉积物，发现BC占TOC的8-18%，化石燃料贡献率HK(59.0%)>BD(55.1%)>GX(50.0%)，揭示了BC作为稳定碳库组分的空间异质性，为完善蓝碳模型提供关键数据。

　　

在全球气候变化背景下，黑碳(Black Carbon, BC)作为不完全燃烧产生的特殊碳组分，因其强烈的吸光特性和化学惰性，成为影响碳循环与气候效应的关键因子。红树林作为"蓝碳三杰"之一，其沉积物碳库动态备受关注，但关于BC在红树林系统中的分布规律和来源贡献的研究却存在明显空白。现有研究多聚焦微生物群落或总有机碳(TOC)，而采用不同检测方法（如H₂SO₄-K₂Cr₂O₇氧化法与热光学法等）导致的BC含量差异可达两个数量级，这使得跨区域比较陷入困境。更棘手的是，传统蓝碳模型因忽略BC的稳定碳汇功能，可能高估红树林的实际固碳潜力。

针对这些科学难题，上海科学技术委员会和国家自然科学基金委资助的研究团队，选取亚洲典型红树林——香港米埔(HK)、广西(GX)和孟加拉孙德尔本斯(BD)湿地开展系统研究。通过化学热氧化(CTO-375)、苯多羧酸(BPCA)分子标志物、稳定碳同位素(δ¹³C)及MixSIAR混合模型等多维技术联用，首次揭示了三地BC的异质性分布规律，相关成果发表于《Marine Environmental Research》。

关键技术方法
研究团队采集三地共7个沉积柱状样（HK1、BD1-3、GX1-2），采用CTO-375法（375℃热氧化去除不稳定有机质）和BPCA法（硝酸氧化后HPLC检测苯羧酸衍生物）平行测定BC含量；通过元素分析仪测定TOC和δ¹³C值；运用MixSIAR贝叶斯模型解析生物质与化石燃料的贡献比例；结合(B5CA+B6CA)/BPCAs比值评估BC芳香化程度。

研究结果

Contents of TOC and BC and BC/TOC ratio
• 香港红树林TOC含量最高（2.20±0.20%），显著高于孟加拉（0.62±0.07%）和广西（0.38±0.10%），反映其更强的碳截留能力
• BC含量呈现HK(0.18±0.02%)>BD(0.11±0.01%)>GX(0.05±0.01%)的梯度差异，而BC/TOC比值排序相反（BD 0.18>GX 0.14>HK 0.08），表明经济发展水平与BC富集度正相关

Comparison of BC analytical methods (CTO-375 and BPCAs)
• CTO-375法测得BC含量普遍高于BPCA法，但两者显著线性相关（R²=0.72），证实方法可比性
• BD样品BPCA谱中检出高比例苯六羧酸(B6CA)，暗示其BC源自高温燃烧过程

Source apportionment of BC
• 化石燃料贡献率：HK(59.0±0.3%)>BD(55.1±1.3%)>GX(50.0±3.4%)，与区域能源结构一致
• 香港BC可能经历长距离传输和光降解，其(B5CA+B6CA)/BPCAs比值最低（0.15），芳香化程度弱于其他两地

结论与意义
该研究首次系统量化了亚洲红树林BC的空间异质性，证实BC占TOC的8-18%，是不可忽视的稳定碳库组分。特别值得注意的是，化石燃料对红树林BC的贡献超50%，这一发现挑战了传统认为红树林碳主要源于本地生物质的认知。通过方法学比较，CTO-375与BPCA的协同应用为BC检测提供了标准化范例。研究还指出，忽略BC的惰性碳汇功能可能导致蓝碳模型高估10-20%的固碳潜力，这对准确评估红树林在碳中和战略中的作用具有深远意义。孟加拉原始红树林中BC的高芳香性特征，为追溯历史燃烧事件提供了分子档案，而香港样本的光降解特征则揭示了大气传输对沿海碳循环的潜在影响。这些发现为完善全球蓝碳评估框架提供了关键科学依据。