典型有机氯农药在珠三角地区多介质环境中的归趋模拟

本研究以p,p''-DDT与γ-HCH为目标污染物,通过建立Ⅳ级环境多介质逸度模型,模拟目标污染物在高温高湿气候条件下珠三角地区从1952~2030年的79年间在环境介质中迁移转化随时间和温度变化的规律.模拟结果较好地反映了p,p''-DDT与γ-HCH浓度随农药施用和禁用等农业政策而经时变化的情况：持续施用导致p,p''-DDT与γ-HCH在气、水、土、底泥中的浓度随时间逐年增加;有机氯农药被禁止使用,则导致二者浓度逐渐下降并趋于稳定;预测到2030年p,p''-DDT在气、水、土、泥中的浓度分别为6.1×10^-12、3.2×10^-9、6.07×10^-7和8.72×10^-7 mol·m^-3;γ-HCH的浓度则分别为3.37×10^-11、1.14×10^-8、1.21×10^-6和4.18×10^-7 mol·m^-3.通过将温度设计为变量参数对模型进行校正后的模拟值比恒温模拟值更接近实测值.结果表明,在整个环境介质中出现有机氯农药由大气分别向土壤和水体、土壤向水体、水体向底泥传输的规律,并最终赋存于土壤和底泥中;有机氯农药排放量、降解速率、温度及辛醇-水分配系数K_ow是模型主要的敏感参数;不确定性分析显示整体参数的改变对大气模拟浓度影响最大;有机氯农药在环境中的浓度分布存在季节性差异,温度变化会影响有机氯农药在环境中的分配.     

估算天津环境中γ-HCH归宿的逸度模型

以全天津市为研究区域,利用稳态假设的逸度模型,用Matlab软件计算了γ-HCH(林丹)在环境各相中的浓度和相间迁移通量.γ-HCH在天津气、水、土壤、沉积物、鱼、作物、蔬菜各相中的浓度分别为1.57×10^-11、7.95×10^-7、1.17 × 10^-4、4.58×10^-4、6.03×10^-4、1.60×10^-4和6.42×10^-5mol/m³,在数量级上与实测值吻合很好.估算结果表明农业施用和农药厂废水是该地区环境中γ-HCH最主要的来源,最大的汇是土壤和沉积相(占环境中总量的99%),最主要的迁移过程是水-沉、气-土的扩散和沉降,土壤和沉积物中的降解是γ-HCH消失的最主要途径.     

水深和扰动对北运河沉积物释放的模拟研究

结合汛期河道水位上涨现状,以河流沉积物为研究对象,通过实验室水槽模拟河道的方式,分别在静置和扰动两种工况下,探索汛期降雨导致河道水位上涨对河道沉积物中污染物释放的影响.研究结果表明,在静置条件下,水深正向影响沉积物中COD_Cr的释放通量（R²=0.945）,负向影响NH₃-N释放通量（R²=0.967）.在扰动条件下,水深负向影响沉积物中硝酸盐氮的释放通量（R²=0.892）,正向影响其他污染物的释放通量.与水位0.3 m相比,水位在0.9 m时,扰动条件下沉积物中COD_Cr、TN、TP以及活性磷的平均释放通量分别提高约150.09%、63.59%、400.84%和352.28%.水位上涨会明显提升沉积物中污染物释放通量,水深对扰动条件下污染物释放更敏感.     

不同行驶工况下轻型柴油车瞬时排放的CMEM模拟研究

以轻型柴油车为研究对象,给出了轻型柴油车瞬时排放计算模型的结构和主要输入参数,并将车辆在实际道路上的瞬时排放计算结果与实测数据作了对比验证.结果表明,THC、CO以及NO_x排放的相对误差分别为14.2%、 3.7%和32.7%,相关系数分别达到0.73、 0.72和0.87,表明CMEM模型能够较好地反映车辆在实际道路上排放的瞬时变化.对车辆在日本10-15工况、欧洲ECE工况、美国FTP城区工况及上海城市主干道路况上的排放和燃油经济性进行了模拟计算.CMEM模拟结果发现,污染物排放水平随着车速的提高而下降;特别是超低速段0～10 km·h^-1向10～20 km·h^-1过渡时,污染物排放水平变化显著.车辆的加速过程在污染物排放过程中起主导作用,其对污染物排放的贡献在30%以上,个别甚至超过70%.上海城市主干道工况的怠速过程对THC和CO的贡献率分别接近40%和30%,CO、THC、NO_x排放因子分别是欧美日的1.3、 1.5、 1.4倍,1.5、 2.1、 1.9倍以及1.2、 1.3、 1.3倍.模拟车辆在上海城市主干道上的燃油经济性最差,仅9.56 km·L^-1.国外行驶工况不能真实地反映我国机动车在实际道路上的行驶状况.     

用沉积物、稀有鲫和生物模拟采样器评价水体中PAHs和OCPs的生物富集和有效性

以官厅湿地为研究对象,通过分析多环芳烃（PAHs）和有机氯农药（OCPs）在沉积物中的浓度及在30 d暴露笼养稀有鲫和三油酸甘油脂-醋酸纤维素复合膜（TECAM）中的富集水平,来评价PAHs和OCPs在水体中不同介质中的富集规律,并探讨了用TECAM膜对水生生物进行生物有效性评价的可行性.结果表明,目标污染物的沉积物生物富集系数（BSAF）和沉积物TECAM膜富集系数（TSAF）在湿地各点之间均存在着较大差异,变异系数分别在10%～70%和20%～50%之间,且BSAF和TSAF与K_ow均没有一致的变化规律.对于所研究的目标污染物尤其是PAHs,稀有鲫的BSAF值比平衡分配模型的预测值（在1～4之间）小1个数量级左右,而TSAF值则比较接近水生生物的模型预测值.同时也发现湿地中OCPs的BSAF和TSAF相互之间存在较好的相关关系,5个实验点相关系数分别为0.80、 0.87、 0.83、 0.85和0.84（p<0.01）,而PAHs的BSAF和TSAF相关关系不显著(p>0.1).由此可见,联合应用沉积物、稀有鲫和TECAM膜能更可靠更准确地评价PAHs和OCPs这类有机污染物在水体中的污染状况,TECAM膜作为一种生物模拟采样器能很好地预测鱼对OCPs这类较难降解有机污染物的生物富集,是对水体中疏水性有机污染物进行生态风险评价的一个有力工具.     

基于蒙特卡洛模拟与PMF模型的黄河流域沉积物重金属污染评价及源解析

沉积物是河流的重要组成部分,而沉积物中重金属的富集严重威胁着水环境安全.黄河流域沿程分布着众多工业城市,且流域水土流失量大,泥沙携带重金属进入河流导致沉积物重金属污染问题日趋严重,研究黄河流域沉积物中重金属污染状况对流域生态安全具有重要意义.收集2000~2020年发表的关于黄河流域沉积物中重金属（铅、镉、铬、砷、锌、铜、镍和汞）含量的数据,首先基于描述性统计及地统计法分析重金属的空间分布特征,进一步采用蒙特卡洛法进行地累积指数（I_geo）、潜在生态风险及毒性单位概率的评价,最后结合正定矩阵因子分解模型（PMF）与Pearson相关性分析确定污染源个数及贡献率.结果发现,黄河流域沉积物中ω（Pb）、ω（As）、ω（Zn）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（Hg）、ω（Cr）和ω（Cd）的均值分别为26.92、11.78、87.17、31.13、24.96、0.07、73.36和0.58 mg·kg^-1,分别超过黄河流域各省土壤背景值均值1.27、1.08、1.26、1.05、1.09、2.32、1.14和5.95倍,其中Cd超标倍数最大,应当引起重视;I_geo：Cd>Hg>Cr>Cu>Pb>Zn>As>Ni,Cd和Hg存在中度-严重污染;数据表明黄河流域上、中和下游沉积物重度生态风险占比分别为18.6%、15.7%和7.1%,呈递减趋势;黄河流域沉积物中重金属处于低毒性状态;溯源分析表明黄河流域沉积物重金属的4个来源分别是矿业源（42.2%）、自然活动（38.3%）、农业活动（11.6%）和电镀废水（7.9%）.研究结果可为黄河流域制定相关污染防控措施提供依据.     

1,2,4,5-四氯苯在沉积物中的解吸动力学

采用批量实验,研究了沉积物有机质特性、溶质负载量和温度对1,2,4,5-四氯苯在沉积物上解吸动力学的影响.用4参数2室一级动力学模型描述了1,2,4,5-四氯苯在沉积物上的解吸过程.结果表明,在本研究中的每个解吸体系,1,2,4,5-四氯苯慢解吸速率常数k_s要比快解吸速率常数k_r低2个数量级以上,说明慢解吸是整个解吸过程中的速控步骤;1,2,4,5-四氯苯在不同沉积物上的k_s范围为1.19×10^-3～2.88×10^-3 h^-1,解吸过程显著受沉积物NOM特性的影响,沉积物NOM的聚合度越高,1,2,4,5-四氯苯的解吸速度和程度越低;随着在沉积物中的初始负载量由13.3 μg·g^-1增加至25.3 μg·g^-1,1,2,4,5-四氯苯的k_s由1.26×10^-3 h^-1增加至2.52×10^-3 h^-1;1,2,4,5-四氯苯在沉积物上的解吸速度随着温度的升高而显著加快,慢解吸活化能E_a在9.45～21.43 　kJ·mol^-1之间,这为沉积物中污染物生物降解的可行性提供了科学依据.     

从分子质量的变化分析有机物对GAC吸附内分泌干扰物(BPA)的影响

从分子质量分布的角度研究了水中有机物对颗粒活性炭(GAC)吸附双酚A(BPA)容量及吸附速率的影响.结果表明,相对于以去离子水为本底的BPA溶液来说,GAC吸附以滤后水、臭氧后出水和原水为本底的BPA溶液的Langmuir模型的最大吸附容量q_m值分别下降了29.95%、43.56%和44.44%,而其拟二级动力学模型的k₂值分别下降了43.05%、49.75%和56.38%.相对分子质量3 000以上,尤其是10 000以上的有机物堵塞GAC的二级微孔;3 000以下,尤其是1 000以下的有机物与BPA分子之间存在直接的竞争吸附,是导致GAC对BPA的吸附容量以及吸附速率下降的主要原因.     

南四湖沉积物中有机氯农药和多氯联苯垂直分布特征

通过对采集于南四湖湖区的沉积物柱状样品中有机氯农药（OCPs）和多氯联苯（PCBs）同系物的GC-ECD定量分析测定,并结合²¹⁰Pb同位素定年分析,重建了南四湖湖区有机污染物的污染史.结果表明,样品中OCPs、HCHs、DDTs和PCBs的含量范围分别为1.64～17.9、0.66～12.5、0.24～2.99和7.84～42.8 ng·g^-1.柱状沉积物的沉积速率为0.330 cm·a^-1,平均沉积通量为0.237 g·(cm²·a)^-1,所采集的样品沉积时间为1899～2000年.OCPs和PCBs分别在1960和1970年左右出现浓度峰值,随后含量逐渐下降.污染物来源分析表明,HCHs来源于新的工业HCH和林丹2种工业品,HCH和DDT污染主要源于历史上的使用;PCBs主要来自于造纸漂白过程和焚烧炉排放.生态风险评价结果表明,除β-HCH、γ-HCH和艾氏剂3种污染物在14～16　cm附近、对应沉积时间为1960年左右测试数据略高于风险水平低值,其余污染物的所有数据均低于风险水平低值.整体而言,南四湖柱状沉积物中的OCPs和PCBs含量属于低生态风险水平.     

沉积物中有机质及金属水合氧化物对γ-666、p,p′-DDT缺氧生物降解性影响

通过逐级去除辽河流域沉积物中有机质,水合铁、铝、锰氧化物,考察了沉积物中有机质和金属水合氧化物对)γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解的影响.结果表明,γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解均符合准一级动力学方程.在无外加碳源的原沉积物中准一级动力学常数分别为0.020d～、0.009 d^-.外加碳源后,γ-666、p,p＇-DDT在原沉积物中的准一级动力学常数分别为0.071d^-、0.054 d^-;在去除有机质的沉积物中为0.047d、0.037 d^-;在同时去除有机质和金属水合氧化物的沉积物中为0.067d^-、0.059 d^-.表明沉积物中的有机质促进了γ-666、p,p'-DDT的缺氧生物降解性.而金属水合氧化物对γ-666、p,p'-DDT的生物降解性有一定抑制.     

Dynamic fate modeling of γ-hexachlorocyclohexane in the lower reaches of the Liao River

A QWASI model dependent on temperature is parameterized to describe the long-term fate of persistent organic pollutants (POPs) in the Liao River. The model parameters, namely fugacity capacity, degradation rate, and transfer coefficient, are profoundly affected by temperature. This model is used to simulate the fate of γ-hexachlorocyclohexane (γ-HCH) in the lower reaches of the Liao River from 1998 to 2008. Modeling results show that γ-HCH fugacity capacities in air, water, and sediment increase as temperature decreases, and the transfer and transformation rate coefficients increase as temperature increases. The variations of transfer and transformation parameter D values depend on fugacity capacities, and transfer and transformation coefficients simultaneously. The performance of the model is evaluated by comparing the predicted and observed concentrations in the water and sediment of the Liao River. The predicted values agree well with the observed value in the order of magnitude, in most cases within the factor of 3. It is believed that the model is appropriate for simulating the long term fate of POPs in the Liao River. Translated from Environmental Science, 2006, 27(1): 121–125 [译自: 环境科学]     

广州地区典型多溴联苯醚迁移和归趋行为模拟

运用多介质逸度模型对典型PBDEs(BDE47、BDE99、BDE209)在广州地区大气、水体、土壤、沉积物中的浓度分布与多介质间的迁移、归趋进行了模拟研究并分析了3种化合物在研究区域环境多介质间的迁移通量,确定其在环境中的主要迁移过程;结合实际监测数据,对模型的可靠性进行验证;以BDE47和BDE209为例,对模型的输入参数进行灵敏度分析;并以BDE209为例,对模型进行不确定性分析.通过模拟浓度与实测浓度的对比,表明模型在该地区具有很好的适用性.结果表明,环境系统达到平衡时,BDE47、BDE99和BDE209在土壤和沉积物中的含量分别占其在环境系统总含量的17.73%和82.26%,14.65%和85.35%,4.81%和95.19%;PBDEs从环境系统中的消失途径主要为大气平流输出和土壤降解;logKow和大气平流输入是影响化合物在环境相中浓度分布的最主要因素;不确定性分析指出BDE209在土壤相中浓度的变异系数最大.     

菲在长江口的多介质归趋模拟

利用LevelⅢ逸度模型模拟了稳态假设下菲在长江口中大气、水体、沉积物和植物中的分布,根据模拟结果计算了相间迁移通量,并通过灵敏度分析确定了模型的关键参数.结果表明,大气平流是研究区菲的主要来源,大气和水的平流输出则是菲从研究区环境中消失的主要途径;在反应损失中,气相中的反应损失最大,沉积物的反应损失最小;大气是菲的主...     

三峡水库动态水位下有机锡的多介质归趋模拟

为探究三峡水库（TGR）动态水位下水环境中有机锡（OTs）的多介质迁移与归趋行为,构建了动态水位下OTs的IV级多介质逸度模型,对大气相、水相、沉积物相及鱼相中三丁基锡（TBT）和三苯基锡（TPT）浓度的动态分布进行了模拟,并依据实测值进行了验证,计算了TBT和TPT在各相间的迁移通量（N）和残留质量,探讨了其主要的迁移途径和归趋行为,并进行了参数敏感性和模型不确定性分析.结果表明,实测浓度与模拟浓度的吻合度较高,TGR水环境中OTs浓度受水位变化影响较大.TBT和TPT的N值随水位变化明显,呈现与水位涨落相反的变化趋势,与坝前水位、入库流量和降雨量的变化相关.平流输入输出、沉积物沉降、掩埋、再悬浮、水相降解和平流输入输出、鱼-水两相迁移是TBT和TPT的主要迁移过程,平流输出与降解是两者主要的损失途径.较大的沉积物输入净迁移通量（NN）表明沉积物相是TBT和TPT重要的储藏库,易在鱼相富集也是TPT的重要归宿.模拟期内TBT和TPT在沉积物相的残留质量最高,分别占总残留量的89%和84%,其在沉积物相、水相、鱼相及大气相的分配比例分别为89.17%、10.81%、0.04‰、0.19‰和83.81%、14.51%、1.68%、1.15×10^-5‰.平流输入浓度（COW）和速率（GOW）对4个环境相TBT和TPT的敏感性系数（SC）>0.6,产生显著正影响,TBT和TPT模拟浓度的变异系数（CV）≤0.15,模型模拟的效果较好.     

应用EQC模型评估灭蚁灵和十氯酮的环境归趋

应用EQC模型评估了灭蚁灵和十氯酮在多介质环境中的行为和归趋. 结果表明,在稳定平衡状态下,灭蚁灵和十氯酮在土壤相中的残留率分别达95.6%和94.5%;在稳定非平衡状态下,灭蚁灵除直接排放到大气相、十氯酮除直接排放到水体相中外,还分别约有38%残留在排放相外,它们在大气相和水体相中的浓度水平和质量分布均很低,在沉积物相中则来自于水体相向沉积物相的沉降. 灭蚁灵主要通过大气相的水平迁移以及大气相和土壤相中的化学反应降解输出;十氯酮则主要通过水体相的水平迁移和土壤相的厌氧反应降解输出. 灭蚁灵的主要界面迁移过程是水体相向沉积物相的沉降,其次是沉积物相向水体相的扩散;十氯酮则是大气相向土壤相的迁移,其次是水体相向沉积物相的沉降和大气相向水体相的迁移.      

福建泉州湾有机氯农药的多介质迁移与归趋

以α-HCH与p,p'-DDT为主要研究对象,以泉州湾及其重要汇水流域--晋江流域为研究区域,构建了Level Ⅲ多介质非平衡稳态逸度模型,对该区域α-HCH与p,p'-DDT在各环境相中浓度、容纳能力、储量分布及各相间的迁移通量进行了计算分析,并对模型关键输入参数的灵敏度进行了探讨.结果显示：α-HCH与p,p'-DDT在土壤相,水相以及沉积物相中的模拟计算浓度与野外样品实测平均浓度吻合度较高,验证了模型的有效性;当研究系统达到平衡时,环境各相对α-HCH与p,p'-DDT容纳能力由大到小分别为沉积物,土壤,水及空气; α-HCH在土壤与沉积物中的储量之和为总储量的97.42%, p,p'-DDT则为99.89%,是其主要的汇区;α-HCH与p,p'-DDT从研究区域迁移消逝的主要途径为水的平流输出,在环境相间迁移过程中,α-HCH的主要迁移途径为水体向大气的迁移,而p,p'-DDT的主要迁移途径为水体向沉积物的迁移;灵敏度分析指出辛醇-水分配系数对数值logK_ow是影响污染物在环境相中浓度分布的最主要因素.     

鄱阳湖区PAHs的多介质迁移和归趋模拟

为分析鄱阳湖区PAHs(多环芳烃)的多介质迁移和归趋行为,以可获取模型验证数据的BaP(苯并芘)、BaA(苯并蒽)、Chr()、Pyr(芘)、Fla(荧蒽)、Phe(菲)6种典型PAHs为研究对象,采用逸度模型Level Ⅲ,预测和模拟鄱阳湖区环境多介质中PAHs的分布和归趋状况. 结果表明:鄱阳湖区水相中ρ(BaP)、ρ(BaA)、ρ(Chr)、ρ(Pyr)、ρ(Fla)、ρ(Phe)的计算值分别为0.043 3、0.050 9、0.021 4、0.149 0、0.122 0、0.295 0 μg/L,与实测值基本一致. 气相、土壤相及沉积物相中6种PAHs的计算值与实测值吻合较好,模型可靠. 土壤相和沉积物相中PAHs残留量(以n计)占该区总残留量的92.6%,远高于气相和水相. PAHs在鄱阳湖区多介质中的相间迁移通量以气相→土相、水相→沉积物相、沉积物相→水相为主. 鄱阳湖区各介质中高环PAHs主要源于外来污水和外来废气输入,外来污水输入量(以n计)和外来废气输入量分别占59.4%和33.6%. 中环和低环PAHs主要源于当地的废气排放和外来污水输入. 土壤相和沉积物相是鄱阳湖区PAHs主要的汇,由土壤和沉积物的内源释放而可能引起的二次污染应引起重视.      

天津污灌区苯并(a)芘的分布和迁移通量模型

建立了估算苯并 (a)芘在天津污灌区气、水、土壤及沉积物相间的迁移通量和浓度分布的逸度模型框架 ,利用通量资料作为模型输入 ,利用实测浓度数据验证了模型的可靠性 .结果表明 ,模型对大气、地表水、土壤和沉积物中浓度的估算大体吻合 ,沉积物和土壤是苯并 (a)芘的主要环境归宿 ,而大气中的平衡浓度相对较低 ,水体及土壤中的苯并 (a)芘可能通过作物和鱼体富集而进入生态系统 .     

模拟巢湖流域氯菊酯的迁移转化和生态风险

近年来,随着大量使用拟除虫菊酯类杀虫剂,导致的环境问题已得到广泛关注.为认识巢湖流域氯菊酯在环境中的赋存状态、迁移转化、环境归趋和生态风险,本研究结合多介质归趋模型和物种敏感性分布模型(SSD),模拟了稳态假设下氯菊酯在巢湖生态系统各环境介质中的浓度分布、迁移通量和去除途径,并通过灵敏性分析和不确定性分析对各输入参数进行了评价.进一步构建污染物的SSD模型,评价了氯菊酯在稳态条件下的潜在生态风险,预测了保护系统中95%的物种时允许最大年输入量.结果表明,氯菊酯在大气相、水体相、沉积物相中的浓度分别为3.99×10~(-16)、5.63×10~(-11)和1.95×10~(-5)mol·m~(-3),沉积物是氯菊酯的最大储库;大气中的氯菊酯主要以挥发形式进入,通过空气颗粒物干沉降消减;水体中的氯菊酯主要以平流输入为主进入,通过底泥沉降消减;沉积物中的氯菊酯主要以底泥沉降形式进入,通过底泥再悬浮和掩埋消减.此外,SSD模型预测的HC5浓度为0.97 ng·L~(-1),假设稳态下预测的水体浓度远低于该值,仅对巢湖流域0.77%的物种产生影响,当年输入量低于78.2 t的情况下,巢湖水体中95%的物种不会受到氯菊酯的威胁.