1、河南科技Henan Science and Technology化工与材料工程总第802期第8期2023年4月南海北部典型海域碳酸盐体系的分布特征谢双蔚1张敏霞1尤启明1尹晓娜1王玉如2，3陈超慧2，3卢楚谦2，3唐宏2，3叶剑军2，3（1.中海油研究总院有限责任公司，北京100028；2.国家海洋局南海环境监测中心，广东广州510300；3.自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室，广东广州510300）摘要：【目的目的】通过 2022 年春、夏季在油田海域开展现场观测，探讨碳酸盐体系的分布特征。【方方法法】对春、夏两季海水水温、盐度、pH值、溶解氧、总碱度、溶解无机碳的平面和垂直分布进行
2、分析研究，并进行要素间相关性分析。【结果结果】调查海域水温和盐度水平分布均匀，变化较小；整个海域pH值介于8.18.2；总碱度和溶解无机碳水平分布没有明显统一规律。【结论结论】春、夏两季水温、pH值、溶解氧随深度增加而降低，盐度、总碱度、溶解无机碳随深度增加而升高；温度、有机物再矿化、生物作用可能是引起水体总碱度、溶解无机碳变化的主要因素。关键词：油田；南海北部；碳酸盐体系；分布特征中图分类号：TG333文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）08-0083-05DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.08.017Distribution Char
3、acteristics of Carbonate Systems in Typical Waters inthe Northern South China SeaXIE Shuangwei1ZHANG Minxia1YOU Qiming1YIN Xiaona1WANG Yuru2,3CHEN Chaohui2,3LU Chuqian2,3TANG Hong2,3YE Jianjun2,3(1.CNOOC Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100028,China;2.South China Sea Environmental Monitoring Cent
4、er,SOA,Guangzhou 510300,China;3.Key Laboratory of Marine Environmental Survey Technologyand Application,Ministry of Natural Resources,Guangzhou 510300,China)Abstract:Purposes The distribution characteristics of the carbonate system were discussed by conducting on-site observations in oilfield waters
5、 in the spring and summer of 2022.Methods The horizontaland vertical distributions of seawater temperature,salinity,pH,dissolved oxygen,total alkalinity and dissolved inorganic carbon in spring and summer were analyzed and studied,and the correlation analysesbetween the parameters were also carried
6、out.Findings The water temperature and salinity levels inthe sea area were evenly distributed and the changes were small.The pH of the survey area was 8.18.2,and there was no apparent consistent distribution pattern of total alkalinity and dissolved inorganic carbon.Conclusions Water temperature,pH,
7、and dissolved oxygen decrease with the increase of depth inspring and summer.In contrast,salinity,total alkalinity,and dissolved inorganic carbon showed different收稿日期：2022-12-15基金项目：国家海洋局南海分局海洋科学技术局长基金（180207）；中海石油（中国）有限公司北京研究中心课题“恩平油田CO2捕集和封存技术研究与示范应用”。作者简介：谢双蔚（1988），女，硕士，工程师，研究方向：环境影响评价、海域使用论证。通信作
8、者：王玉如（1995），女，硕士，助理工程师，研究方向：海洋环境监测、海洋化学。84第8期谢双蔚，等.南海北部典型海域碳酸盐体系的分布特征distribution trends,increasing with the rise in depth.Water temperature,organic matter remineralization,and biological effects might be the main factors causing changes in total alkalinity and dissolved inorganic carbon in water.Ke
9、ywords:oilfield;Northern South China Sea;carbonate system;distribution characteristics0引言工业革命以来，尤其是化石原料得到大量开发使用后，人类生产生活排放的温室气体加重了全球气候变暖程度，致使大气二氧化碳浓度快速增加。2022年5月美国国家海洋和大气管理局和斯克里普斯海洋学研究所测得大气中二氧化碳浓度超过420 ppm，比工业化前水平高50%以上，为数百万年以来最高值1。海洋占据地球大约三分之二的表面积，是地球上最重要的碳汇和碳储库，吸收了约三分之一的人为排放二氧化碳2-3。大量二氧化碳进入海洋，溶解在水中
10、，水解成碳酸氢根、碳酸根、氢离子，导致海洋酸化，影响海洋的物理化学性质。南海是世界第三大边缘海，是中国邻近海域碳收支的关键区域之一。已有研究表明，南海北部碳循环在夏季十分活跃4；南海东北海区碳酸盐体系主要以碳酸氢根形式存在5；南海中部总无机碳和碳酸氢根垂直分布趋势一致，与温度相反6；南海海盆的总碱度和溶解无机碳随深度增加而升高7。南海的碳酸盐体系虽已有较多的调查研究数据，包括原国家海洋局对南海海域已进行的多年调查研究，但以往的南海调查空间跨度大，空间分辨率不高，无法精确体现油气区海域的情况。本研究以南海北部恩平油田海域为研究区域，揭示研究区碳酸盐体系在春、夏季的时空分布特征，并探讨相关化学参数
11、的影响机制。1研究区域与方法1.1研究区域概况本研究海域位于中国南海北部恩平油田，水深小于100m。监测范围面积为225km2（15km15km），监测点位按照网格布设，间距最小为2.5 km，春季布设站位25个，夏季布设站位23个。监测区域与站位示意如图1所示，图1中箭头指示为采样顺序。1.2采样和试验分析2022 年 5 月 12 日5 月 13 日开展春季调查，2022年8月19日8月20日开展夏季调查，24 h连续不间断作业，不分潮期涨落潮。水质分析要素包括水温、盐度、pH值、溶解氧、总碱度、溶解无机碳。样品的采集、贮存、运输、分析全过程按照 海洋监测规范（GB 173782007）、
12、海洋调查规范（GB/T 127632007）、海洋监测技术规程（HY/T147.12013）、海水总溶解无机碳的测定非色散红外吸收法（HY/T 1962015）、海水总碱度的测定敞口式电位滴定法（HY/T 1972015）等有关要求进行。海水样品pH值采用thermo3-star pH计进行分析；总碱度用阿波罗总碱度滴定仪AS-ALK2进行分析；溶解无机碳用阿波罗无机碳分析仪AS-C3进行分析；测量温度、盐度、深度、采样用 Sea-BirdSBE21 CTD。pH值为4.01、7.00、10.01的标准物质为ThermoOrion图1监测区域与站位示意分省（区、市）地图广东省贵州省湖南省江西省
13、福建省广东省广西壮族自治区广州北部湾东沙群岛海自然资源部 监制香港特别行政区澳门特别行政区C23C24C25C20C21C22C17C18C19C10 C11C12C13C14C15C16C7C8 C9中心站位C4C5C6C3C2C1断面1断面2断面3断面4断面5断面6断面7图例监测站位走航断面0 1.25 2.55kmNSEW海南省注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2019)3266号的标准地图制作，底图无修改。第8期85谢双蔚，等.南海北部典型海域碳酸盐体系的分布特征910104、910107、910110，有效期分别至2024年4月29日、2024年4月22日、2
14、024年3月7日；海洋二氧化碳标准物质Batch#196的盐度、总碱度、溶解无机碳分别为33.519、2 264.75 mol/L、2 063.88 mol/L，生产日期为2021年5月20日。2结果与分布特征2.1水平分布特征由表1可知，春季表层溶解氧、pH值、水温、盐度分布均匀，最值差（最大值与最小值之差）中总碱度、溶解无机碳分别为 84.4 mol/L、31.3 mol/L；10 m层溶解氧、水温、盐度分布均匀，最值差中pH值、总碱度、溶解无机碳分别为 0.95、69.1 mol/L、27.2 mol/L；50 m层pH值、水温、盐度分布均匀，最值差中溶解氧、总碱度、溶解无机碳分别为0.
15、94 mg/L、68.8 mol/L、44.5 mol/L；底层pH值、水温、盐度分布均匀，最值差中溶解氧、总碱度、溶解无机碳分别为0.80 mg/L、88.8 mol/L、29.0 mol/L。夏季表层 pH值、水温、盐度分布均匀，最值差中溶解氧、总碱度、溶解无机碳分别为1.58 mg/L、30.9 mol/L、21.2 mol/L；10 m层溶解氧、pH值、水温、盐度分布均匀，最值差中总碱度、溶解无机碳分别为62.6 mol/L、30.0 mol/L；50 m层pH值、盐度分布均匀，最值差中溶解氧、水温、总碱度、溶解无机碳分别为1.23 mg/L、5.58、79.2 mol/L、86.0
16、mol/L；底层溶解氧、pH 值、水温、盐度分布均匀，最值差中总碱度、溶解无机碳分别为40.7 mol/L、20.2 mol/L。春季水体水温、盐度各层分布均匀，溶解氧、pH值基本分布均匀；表层西北海域总碱度略低，北部海域溶解无机碳稍高于南部海域；10 m层中部偏南海域pH值略高，西部海域总碱度高于东部海域，中部海域溶解无机碳略低；50 m层西北和西南海域溶解氧略低，南部海域水温略低，东南海域总碱度偏低，中部海域溶解无机碳偏低；底层西北海域总碱度偏低，中部偏东南海域溶解无机碳偏低。夏季水体pH值、盐度各层分布均匀，水温、溶解氧基本分布均匀；表层西北海域溶解氧略高，南部海域总碱度略高，中部海域溶解无机碳略低；10 m层南部海域总碱度高于北部海域，中部海域溶解无机碳略低；50 m层南部海域溶解氧、水温略低，南部海域总碱度、溶解无机碳偏高；底层中部海域总碱度、溶解无机碳偏低。表1各监测要素分析结果统计表季节春季夏季项目水温/盐度pH值DO/（mg/L）总碱度/（mol/L）DIC/（mol/L）水温/盐度pH值DO/（mg/L）总碱度/（mol/L）DIC/（mol/L）范围平均值范围平均值
