亚利桑那号战舰的黑色眼泪：珍珠港沉船残留油的环境地球化学指纹与多年代际风化命运解析

本文推荐研究人员针对珍珠港沉船USS Arizona持续八十余年的残油泄漏问题，开展环境地球化学与 forensic 评估研究。通过GC–MS、GC×GC等分子指纹技术，解析了油品来源（加州重质燃料油HFO）及风化过程（生物降解与溶解作用），揭示了其PAHs赋存特征与生态风险，为历史沉船长期污染评估与修复策略提供关键科学依据。

　　

在珍珠港事件过去八十多年后，沉没的战舰USS Arizona仍在持续释放油状物质，形成被称为“黑色眼泪”的海面油膜。这一现象不仅象征着历史的伤痛，更潜藏着长期的生态风险。全球范围内，像Arizona这样的二战沉船超过3950艘，据估计仍存有268至5613百万加仑残油，如同“定时生态炸弹”，对海洋环境构成持续威胁。然而，对这些沉没数十年的残油化学组成、风化机制及环境行为，科学认知仍非常有限。

为深入解析这一独特的环境样本，由J.R. Radovi?及C.M. Reddy领衔的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》上发表了一项系统研究，对2016与2018年从USS Arizona不同泄漏点采集的油样进行了详细的地球化学分析。

研究团队采用了一系列先进分析技术：包括气相色谱-氢火焰离子化检测（GC-FID）、气相色谱-质谱联用（GC–MS）以及全二维气相色谱（GC×GC-FID），对油品进行了从整体性质到分子标志物的多层次表征。样本由国家公园管理局（NPS）通过非侵入式方法收集，包括使用PVC管和专用集油帐篷在船体不同位置获取泄漏原油。

油样整体物化性质显示其为高粘度（2918±19 cP）、高密度（0.98±0.02 g/ml）的重质燃料油（HFO），且硫含量高达2.1 wt%，与上世纪40年代海军燃料特征一致。稳定碳同位素δ¹³C值为?23.4‰，进一步支持其来源于加州地区原油。

分子指纹分析揭示了油品经历了不同程度的风化作用。通过GC-FID和GC×GC分析，研究发现正构烷烃在风化程度较高的样品中显著减少，而异构烷烃如植烷（Phytane, Ph）和姥鲛烷（Pristane, Pr）则相对富集。风化敏感比值nC₁₈/Ph和nC₁₇/Pr在样品间呈现明显差异，表明生物降解是主要风化途径之一。此外，多环芳烃（PAHs）分析显示，低环数PAHs（如萘系物）在部分样品中显著损耗，而饱和双环化合物十氢化萘（Decalins）则相对富集，指示溶解作用（水洗）也在风化过程中发挥重要角色。

研究进一步通过生物标志物对比锁定油品地质来源。hopane类化合物比值（如Ts/Tm、BNH/H、Ol/H）表明，USS Arizona残油与洛杉矶盆地Wilmington油田的原油具有高度相似性，属于加州原油家族中的Family 13。这一发现与历史记录中美国海军在太平洋战场主要使用加州原油的记载相符。

值得注意的是，研究人员在GC×GC分析中发现了一个特殊峰，初步鉴定为“Tm-烯”（Tm-ene），推测为热加工过程中hopane类化合物的热变生产物，这为识别工业炼制油品提供了潜在的新标志物。

与2003年Graham的研究相比，当前研究显示，即使在相同泄漏点，油品风化程度也存在明显的时间与空间变异，凸显了沉船内部环境的高度异质性与油品迁移途径的复杂性（被形象比喻为“弹珠游戏”）。这表明单一采样点的分析难以代表整个沉船的油品状态。

这项研究的意义远超出USS Arizona本身。它证实了即使在长达80年的淹没后，重质燃料油仍可保留大部分原始化学特征与环境风险因子（如PAHs）。研究建立的分子指纹分析方法与风化评估框架，可推广至全球其他历史沉船的油品评估与生态风险排序中，为沉船油污治理、应急响应策略制定提供了关键科学依据。在当前海洋遗产保护与生态安全协同管理的背景下，本研究彰显了多学科交叉研究在解决复杂环境问题中的价值。