流域尺度有机缓蚀剂的环境行为及其迁移控制机制研究

Organic corrosion inhibitors, high production-volume chemicals and widely used, had been recognized as global emerging contaminants. The Pearl River Basin (especially for the city sections in the Pearl River Delta) flows through the most developed regions in China which accompanied simultaneously with serious environmental pollution problems. Organic corrosion inhibitors are partly water soluble in comparison with POPs, which can largely expand their occurrence in water environments. This project will focus on the exposures, transfer and control mechanism of selected organic corrosion inhibitors in the Pearl River Basin. Hence, the aims of the project are (1) to see the current status of organic corrosion inhibitors in the Pearl River Basin including: the environmental exposure in water and sediment, pollution history and sources, etc. (2) to see the release and sorption behaviors of organic corrosion inhibitors from sediments and the morphologic change during the riverine environments which simulated by a lid-driven elongated annular flume (FLUME); and (3) to clarify the transfer mechanism, the control factors and biogeochemical process of organic corrosion inhibitors among sediments and water based on batches of sorption experiments. This project can help us to understand the current situations of organic corrosion inhibitors in the whole Pearl River Basin. Moreover, this project will give us an insight into the problems of how to control and manage the organic corrosion inhibitors in river and coastal environments.

有机缓蚀剂不但具有与持久性有机污染物相似的毒理性质，并且用量更大，使用范围更广，已成为新的全球性环境问题。加之有机缓蚀剂还具有一定的水溶性，因此其污染范围更大、环境影响更深。珠江流域，尤其是珠三角城市段是我国环境问题突出的典型水域。本项目从流域尺度出发，查明整个珠江流域有机缓蚀剂(喹啉类、苯并噻唑类和苯并三唑类等)的总体污染特征、污染历史(高分辨沉积记录)和来源；利用特色的大型环形流动水槽(FLUME)模拟河流动态过程，并结合实际观测，揭示有机缓蚀剂在河流动态过程中的扩散机制和形态变化；借助吸附/解吸附平衡及控制实验，阐明有机缓蚀剂在液-固界面的交换吸附机理及其主导控制因素，以期能够综合揭示有机缓蚀剂在亚热带复杂水环境中的环境行为、迁移机制和归宿等重要的生物地球化学过程，评估其对珠江流域水环境的生态影响，为河流和海岸带环境中有机缓蚀剂的控制和治理提供相关理论依据和基础资料。

本项目从流域尺度出发，通过对珠江流域不同季节系统的样品（水体、沉积物、生活污水和道路冲刷雨水）采集和分析，查明了珠江流域有机缓蚀剂总体污染特征和污染清单，初步厘清了珠江流域有机缓蚀剂的主要来源；利用动态和吸附/解吸附模拟实验，阐明了有机缓蚀剂在固（沉积物）-液（水体）界面吸附和解吸附机制及其主要控制因素。通过4年的研究工作，顺利完成了项目研究计划和内容，取得了多项重要研究结果和认识，主要包括以下4点：1. 证实了有机缓蚀剂已经在珠江流域无处不在且污染程度较高，尤其是珠三角城市段河流，具有较高的生态风险。有机缓蚀剂呈现出显著的季节和空间变化，其与人类活动密切相关；2. 城市污水处理厂现有的处理工艺并不能完全祛除有机缓蚀剂，生活污水（含直排和处理后的）排放已成为珠江流域缓蚀剂的最重要来源之一。除此之外，研究还发现珠三角城市主要交通路段的冲刷雨水，也是其重要来源之一，该结果为科学认识城市地表水环境中（尤其是温度较高、降水充沛的华南地区）有机缓蚀剂的来源提供了新的视角；3. 揭示了珠江流域有机缓蚀剂的入海通量，结果显示，每年经珠江口排入南海的总量达到了53.2吨；4. 沉积物中TOC含量和水体酸度对有机缓蚀剂在沉积物中的富集，及其在沉积物-水体界面的吸附和迁移具有显著的控制和影响作用。该项目的顺利开展，综合揭示了有机缓蚀剂在亚热带复杂水环境中的环境行为、迁移机制和归宿等重要的生物地球化学过程，为人类活动密集区域城市地表水环境中有机缓蚀剂的控制和治理提供了相关理论依据、基础资料和新的切入点。依托本项目，项目组成员已发表国际SCI论文4篇，完成/待投稿国际SCI论文2篇，共有5名研究生（1名博士和4名硕士研究生）参与到项目的研究工作中。项目执行期间，项目参与者参加国际和国内会议10余人次（以线上为主），很好的展示了本项目的研究成果。