论文标题：Dispersion Modeling to Characterize Air Pollution Exposure from Sargassum in Martinique

论文链接：https://www.mdpi.com/2813-4168/4/1/4

期刊名：Air

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/air

一、引言

近年来，远洋漂浮马尾藻在热带大西洋大规模增加，并频繁涌入加勒比沿岸地区。马尾藻在海上具有生态价值，但当其在海滩和近岸水域堆积并厌氧分解时，会释放硫化氢（H?S）和氨气（NH?）等有毒气体，威胁空气质量和公众健康。2018年马提尼克报告大量与H₂S暴露相关的健康病例，表明其公共卫生风险不容忽视。因此，有必要准确评估马尾藻分解产生的气体排放及其空间分布。

本研究利用C-PORT扩散模型，将马尾藻堆积区视为面源，并结合监测数据反演排放强度，模拟H₂S浓度分布，为风险评估和污染防控提供依据。

二、背景

自2011年以来，马尾藻在大西洋异常增长，并形成跨区域漂移带。其在近岸堆积后迅速分解，释放H₂S，引发恶臭、生态破坏及健康问题。已有研究通过现场监测和实验估算排放速率，但多局限于局部测量，缺乏区域尺度空气质量模拟。

马提尼克已建立H₂S监测网络，但监测点有限。空气扩散模型可弥补空间覆盖不足，预测污染物扩散情况。本研究通过模型与观测数据结合，估算排放通量并绘制污染分布图，为沿海公共卫生管理提供支持。

三、试验材料与方法

本研究采用 C-PORT 大气扩散模型模拟马尾藻分解产生的硫化氢（H₂S）和氨气（NH₃）在马提尼克的扩散情况。由于模型不涉及化学反应过程，研究以一氧化碳（CO）作为替代污染物进行模拟，并根据分子量换算为 H?S 和 NH₃ 浓度。

马尾藻空间分布数据来源于多次航空监测结果，建立了多边形面源数据，并根据出现频率和密度划分不同累积情景。气象数据采用2020–2025年机场逐小时观测资料，结合大气稳定度分类构建代表性气象条件。

由于文献中排放速率差异较大，本研究采用反演方法估算排放强度。通过设置不同累积情景、风向和稳定度组合进行多轮模拟，并将模型结果与2024–2025年监测数据对比，迭代调整排放参数，使模拟浓度与观测值达到最佳匹配。

四、结果与评估

经多轮建模优化，确定不同马尾藻密度下的H?S和NH?排放通量，且排放强度随密度增加而升高。

模型结果显示：

♦H₂S模拟值与监测数据基本一致，模型性能良好。

♦NH₃模拟误差较大，排放参数仍需优化。

在极端马尾藻堆积和特定风向条件下：

♦H₂S日均浓度最高接近 2 ppm，但未超过 5 ppm 阈值。

♦部分区域达到健康风险预警等级。

情景分析表明，若采取拦截或清理措施，将堆积强度从“极端”降至“低”：

♦H₂S和NH₃浓度可降低约 93%

♦多数区域健康风险可明显下降或消除。

五、讨论

马尾藻大规模涌岸（SIEs）已严重影响西非、加勒比及墨西哥湾沿岸地区的生态、旅游业与公众健康，每年造成数十亿美元经济损失。但关于其分解引发空气污染的研究仍较少。

本研究通过反演建模，结合2024–2025年监测数据，估算了搁浅型和滞留型马尾藻混合排放的H₂S和NH₃排放通量，并绘制健康风险地图。结果表明：

♦本研究得到的H₂S排放率处于既有研究范围之间，具有区域特异性。

♦H₂S模型整体表现良好；NH₃模型误差较大，可能说明马尾藻对环境NH?贡献有限。

♦近岸高浓度H₂S可能与滞留（浸水）马尾藻排放有关，尤其在海岸线复杂地区更为显著。

研究方法具有推广性，可结合马尾藻预测系统建立空气质量预警机制，并用于评估拦截、打捞等减缓措施的效果。

同时，研究指出美国等地区在治理上面临法规限制（如生态保护法规），可能影响马尾藻清理行动。

研究局限

♦未获得精确监测点位置，限制了空间分析。

♦未能区分搁浅与滞留马尾藻的独立排放率。

♦实验与现场排放率差异较大，可能与密度差异有关。

♦模型版本较旧，功能仍需优化。

未来应建立标准化马尾藻密度与活性评估方法，并结合遥感技术提高排放率估算精度。

六、 结论

本研究表明，C-PORT扩散模型可有效模拟马尾藻分解产生的H₂S浓度，并通过反演方法确定合理的排放通量。H₂S模型性能良好，而NH₃模拟结果不理想，表明其来源可能较为复杂。

该方法可推广至加勒比和墨西哥湾等受马尾藻影响地区，用于空气质量评估和减缓措施效果分析。未来研究应改进排放率参数化方法，并结合遥感与现场监测数据提升预测精度。

Air 期刊介绍

主编：Dr. Ling Tim Wong, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China

Air（ISSN 2813-4168） 是一本国际同行评审的开放获取期刊，涵盖空气科学、空气技术、空气污染及空气管理与治理等相关领域。期刊发表综述和原创研究论文，也接受其他类型稿件。鼓励作者详细呈现实验与理论研究结果。论文篇幅不限，但需内容清晰、简洁，并提供充分的实验细节以保证结果可重复性。若正文无法完整呈现，可通过补充材料（如电子文件或计算与实验过程说明）提供相关细节。