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利用空间多介质模型模拟分析区域内持久性有机污染物(Persistent OrganicPollutants,POPs)的分布和迁移状况,是进行POPs生态风险评价研究的重要内容,也是环境科学的重要前沿方向。本文以环渤海地区为研究区域,以苯并[a]芘(BaP)和全氟辛烷磺酸(PFOS)为目标物质,基于逸度模型原理构建了区域尺度上的POPs空间多介质迁移模型,收集了模型所需的化学品性质和环境参数数据,估算了其在环渤海地区的空间排放,在稳态条件下模拟其在环渤海地区大气、植被、淡水、淡水沉积物、海水和土壤中的浓度及迁移扩散特征,根据模型结果分析了污染物在环渤海地区的介质分配、相间及空间迁移过程,通过与实测值进行对比、参数敏感性分析及不确定性分析等方法对模型的可靠性进行验证,初步分析了其在环渤海地区的风险,最后对模型进行了重新设计和二次开发,使其具有图形化用户界面。 根据排放估算的结果,2008年环渤海地区BaP总排放量为112.12吨,炼焦用煤、生物质燃烧和生活燃煤为排放最高的三类排放源,北京-天津-唐山地区、沈阳-营口地区及济南-淄博-潍坊地区是研究区域内的三个高排放区域;根据模型结果,BaP的高浓度区主要分布在高排放及其周围一定范围内的区域;生物相中的BaP浓度远高于其他环境介质,存在很高的人体健康风险;土壤中BaP的储量占其在环境中总量的94.53%,是BaP在该地区环境中的最主要的“汇”;在相间迁移过程中,大气向其他环境介质的迁移是BaP在该地区主要相间迁移过程;大气是环渤海地区BaP入海和空间迁移的最主要驱动力,较大河流对于BaP在环境中的迁移同样具有重要贡献;与平流过程相比,降解过程是环渤海地区BaP从环境系统中移除的主要过程;模拟值与实测值浓度对比表明模型模拟效果较好,实测数据的代表性不足可能是造成部分区域模拟值和实测值产生差异的主要原因;上游区域的大量排放也可能导致模拟值整体偏低;参数敏感性分析结果表明,部分与BaP排放速率、介质规模、迁移速率以及污染物持久性相关的参数是对模型结果影响最显著的敏感性参数;不确定性分析结果表明BaP在大气和土壤中的浓度分布都符合对数正态分布,其变异系数分别为0.46和1.53。 环渤海地区PFOS四种排放场景下排放总量分别为471.52kg/a、542.09kg/a、540.19 kg/a和529.69 kg/a;淡水是PFOS排放的主要受体;不同介质中PFOS排放的空间分布基本类似,潍坊、青岛、北京、天津和大连的排放量明显高于其他地区;模型结果表明,高浓度地区主要包括高排放区域以及由于河流的传输作用导致的河流下游区域;场景2中PFOS浓度比其他场景略高,但差别并不显著;土壤是PFOS在该地区环境中的最主要储库,占环境总储量的52.96%;在土壤中PFOS的三种来源中,直接排放是其在土壤中的主要来源;PFOS在淡水、淡水沉积物和海水中储量的比例比BaP等典型POPs相比要高出许多,水环境也是PFOS重要的“汇”;通过入海河流的传输是该地区海水中PFOS的主要输入途径;水是环渤海地区中PFOS空间迁移的主要驱动力;与降解相比,平流流出是PFOS从环境中移除的主要途径;在仅考虑淡水流量季节性变化的条件下,冬、春两季淡水中PFOS浓度较高,而夏、秋两季浓度较低,且PFOS浓度季节性差异程度与河流总流量成负相关关系,这主要是受到河流水量稀释作用的影响;与PFOS在淡水中浓度季节性变化趋势相反,PFOS入海通量在夏、秋两季较高,而在冬、春两季较低,水量的增加导致河流对PFOS整体运移量的增加;对研究区域PFOS淡水中暴露风险的分析表明,整体来讲目前环渤海地区PFOS淡水中的PFOS暴露的生态风险较低,但部分地区河流水量的季节性变化很有可能会引起河流中PFOS浓度的显著升高,并有一定的生态风险。模型模拟值和实测值基本处于同一浓度区间内,吻合较好,但由于化学品性质数据和排放估算的不确定性、模型中对部分小河的忽略以及沿海工业源直接排放入海所导致的对排放的高估等原因,模型模拟值与实测值相比整体略偏高。 基于一致性、标准化和可拓展的原则,本研究对模型进行了重新设计和二次开发,使其成为一个有图形化用户界面的软件。软件主要功能包括对污染物空间多介质迁移进行静态和动态模拟、参数敏感性分析以及对结果进行空间展示,针对每种功能分别对软件界面进行了详细设计。