我国近海环境中当前使用农药(CUPs)气固分配与海气交互作用研究

After typical organochlorine pesticides (OCPs) were globally banned, consumption of new pesticides, especial for current use pesticides (CUPs), in the world has increased rapidly in recent years. However, occurrence environmental behaviors and fate of CUPs in China coastal waters are poorly understood. In this study, the concentrations of several typical CUPs will be measured in surface seawater and air in a seaside city and an island far away from human activity, and to (1) investigate their distribution profiles, temporal and spatial trends in seawater and air; (2) explain the mechanism controlling their gas/particle partitioning and develop the prediction model for gas/particle partition coefficients; (3) explore the remove rates of CUP compounds from the source to the sink and find the factors influencing the potential of the long range atmospheric transport; (4) estimate the emission source strength of typical CUPs in the atmosphere of a certain region; (5) calculate their air-sea exchange fluxes, reveal the critical condition of air-sea exchange direction and assess the contribution of dry/wet deposition to the total load of CUPs within the target region. The results obtained in this study are expected to be helpful to understand the environmental distribution and ecological risks of CUPs, especial for their fate and atmospheric transport potential in the atmosphere in the coastal environments of north China.

传统有机氯农药的禁止使用，使得新型农药大量进入环境，但目前对这些新型的正在使用农药(CUPs)的环境存在、行为及生态效应仍知之甚少，特别对我国这一农药使用大国，相关基础研究尤为薄弱，研究深度和广度远远不够，在我国海洋环境中的调查与监测数据量也很少。本项目选择典型CUPs组分为目标物，考察它们在我国北方近岸海域(渤海和北黄海)城市和远离人类活动的海岛大气和表层海水中的分布特征及时空变化，阐明大气中CUPs的气固分配机制及影响其大气迁移能力的控制因素，构建定量预测CUPs气固分配系数的模型，评估近海区域内典型CUPs的排放强度及影响因子，计算CUPs的海气交换通量，摸清不同组分在海气间交换过程中的临界条件和主要决定因素，评估CUPs的干湿沉降对区域内海洋环境中CUPs的贡献量。本项目对揭示CUPs在海洋环境中分布和迁移规律，以及准确评价CUPs的生态风险具有重要科学意义。

海洋作为持久性有机污染物主要的汇和最大储库，其在海洋环境中的浓度、输入途径及分布等影响着其环境归趋。本项目按照计划，采集了环渤海35条入海河流水体样品，渤海海域53个点位的海水样品和沉积物样品关于研究有机磷酸酯，以及海上走航采样采集的20个大气样品和34个海水样品用于研究短链和中链氯化石蜡。研究了渤海海域和环渤海入海河流中目标物的赋存与分布特征，海洋大气气相-颗粒相间的气固分配及机制，影响目标物迁移能力与影响因素，环渤海入海河流中目标物的来源类型与排放强度，以及海-气交互作用与海-气交换行为。开发了海水和沉积物中有机磷酸酯样品前处理与仪器分析方法开发与应用，分析了目标物各组分在不同环境介质中的浓度水平、组分分布特征、空间分布，研究了各组分在不同介质中分布规律差异，讨论了影响其分布的控制因素。应用3种不同的源解析技术，定量讨论和解析了环渤海入海河流中目标物质的来源类型以及各自贡献率，评估其通过河流输入渤海的排放强度，并比较了不同源解析技术方法结果的异同。考察了渤海辽东湾海域大气中氯化石蜡的气固分配，讨论了不同因素对分配行为的影响，分析了控制其分配行为的主要因素和影响程度；定量讨论了各组分在海-气交换能力与通量，计算了沉降通量，讨论了不确定度，分析了影响海-气交换趋势和行为的主要影响因素。此外，通过分析南极Dome C雪中有机磷酸酯、氟代化物和多环芳烃的水平与组成特征，研究了南极典型地区雪中目标物的赋存与环境行为，通过组成特征和比值变化比较，讨论了目标物进入研究区域的可能路径与主要控制因子，讨论了南极及周边海域的海-气交换、气-雪交换和海-冰交换过程会影响其长距离迁移能力和从海岸到内陆的再分布行为。