发布时间：2023-04-07

土壤碳库在土壤肥力和生态系统平衡中起着至关重要的作用，其微弱的变化会严重影响碳的动态和分布。其中，人类活动产生的不同形态有机质对土壤碳库的扰动也不容忽视。因此，确定土壤有机碳 (SOC) 的来源，评估人类活动对土壤碳库的干扰是十分必要的。

值得注意的是，焦化厂作为典型的工业区，其生产过程中产生的污染物会直接排放到大气中，最终通过干湿沉降在土壤中积累扩散 (图 1)。另外，在焦化、气体净化、焦油产品回收过程中，含有额外有机物的原料泄漏也会对土壤产生严重影响。由此可见，焦化厂的长期运作必然会影响区域 SOC 的周转模式。据悉，以往对 SOC 的研究主要集中在农业土壤上，然而受人类活动影响的工业区的 δ¹³C 和 SOC 的分布和变化特征还不够清楚。

基于此，中国地质大学 (北京) 博士研究生王鹏与中科院生态中心胡健副研究员、天津师范大学柳听义研究员合作，选择唐山市某焦化厂作为研究区，利用碳同位素技术了解了焦化工业生产过程中对厂区内外碳周转模式的响应，并初步识别了焦化厂区及周边土壤污染的来源。

结果表明: (1) 焦化厂区内外土壤理化性质存在显著差异，受工业活动扰动明显，波动较大; (2) 厂区 SOC 的浓度随着离焦化厂中心距离的增加而降低 (从西南向东北)，且厂区北部表土的 δ¹³C 值较其他地区偏正 (图 2); (3) 随着土壤深度的增加，焦化厂内的有机碳含量随土壤深度增加呈增加趋势，而场外土壤有机碳含量呈减少趋势; (4) 焦化厂有机碳的主要来源主要包括工业源 (如燃煤和炼焦) 和自然源 (C3 植物); (5) 焦化生产过程中产生的含有重金属和有机污染物的废气在风力作用下积聚在厂区西北部，存在严重的潜在环境风险 (图 1)。

图1  焦化厂内外土壤理化特征的差异性及其对周边地区的潜在环境风险     

图2  焦化厂区内外表层 SOC 浓度 (A) 和 δ¹³C (B) 的空间分布特征                     

论文信息：Wang, P., Hu, J.*, Han, G., Liu, T., Ma, W., Li, J., 2023. Preliminary investigation of soil organic carbon distribution and turnover patterns, and potential pollution sources in and around a typical coking plant in North China. Environmental Research, 228, 115845.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.115845