珠三角直链烷基苯代谢过程的空间网络模拟及路径调控

The temporal and spatial dynamic simulation of the source, migration and fate of organic pollutants is essential to regional organic pollutant reduction. Molecular markers can indicate the sources and migration of organic compounds with the same properties, and reflect the human impact on environment. This project with linear alkylbenzene (LABs) as molecular markers, focus on Pearl River Delta Basin, aims at systematic and quantitative research on LABs, and consideration of the different social-economic activities, environmental mediums, and migration processes, and the spatial-temporal simulation and prediction of organic compounds. Based on the theoretical analysis of LABs mitigation, this study tries to combine metabolism of cities and network theory, thus to recognize LABs metabolism in the basin complex network. Using land as the carrier of LABs, a spatial network model to link natural sink and social-economic source is constructed. Then the study introduces Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model, GIS, facto decomposer analysis into the organic compound metabolism to achieve the goal that to deduce the spatial transportation of LABs from the source-sink relationship. The spatial–temporal dynamic simulation and prediction. Then the network structure and function is revealed using ecology network analysis and the key paths that control the pollutants is recognized. Finally the study summarizes a universal model that is suitable for quantitative simulation of organic pollutants. This research provides a theoretical support and data base for the formulation of regional organic pollutants reduction and the regulation of pollution.

有机污染物来源、归趋和迁移过程的时空动态模拟是实现区域污染物总量控制的关键。分子标志物能够指示相同性质的一类有机物的来源、迁移及归趋，并反映人类活动对环境中有机物的影响。研究立足珠江三角洲，引入城市代谢和网络的思想，追踪典型分子标志物直链烷基苯（LABs）社会经济源头、环境归趋、及空间全过程，实现时空模拟和预测，识别LABs在流域复杂网络中的代谢过程，以土地为载体，构建链接社会经济活动“源”和环境“汇”的空间网络模型；结合分布式水文模型SWAT、GIS技术、多部门因素分解、野外调查等，建立“源汇”关系式并推导LABs的空间过程，实现网络的时空动态模拟及预测；定量剖析网络结构和功能，识别影响区域总量控制的关键路径，最终形成适合模拟一类有机物的普适性模型，为区域有机污染物减量化提供有力的理论支撑。

有机污染物来源、迁移及归趋的定量模拟是区域污染物减量化研究的核心内容，时间和空间维度的动态模拟是实现总量控制的关键。分子标志物能够指示具有相同性质有机污染物来源、迁移及归趋的定量模拟是区域污染物减量化研究的核心内容，时间和空间维度的动态模拟是实现总量控制的关键。分子标志物能够指示具有相同性质的有机物的来源和归趋，并反映人类活动对环境的影响。本研究立足珠江三角洲，以分子标志物直链烷基苯（LABs）为研究对象，针对目前LABs的来源、迁移和归趋研究缺乏系统性，以及时空模拟和预测缺乏有效尝试等问题，开展了三个方面研究内容：.（1）基于LABs在在河流、土壤、大气、海洋等介质内部及不同介质之间的迁移转化机理，构建LABs代谢过程的空间网络模型。.（2）在基期的基础上推导1990至2015年间LABs代谢过程的历史时期变化，并结合“十三五规划”预测2015至2020年LABs的代谢特征。通过构建因素解析框架，定量剖析社会经济要素对LABs排放总量的贡献率，构建不同时期的社会经济活动情景；.（3）采用资料调查和数理统计方法构建不同时期的气候变化情景，并实现不同情境下LABs连续空间过程的时间序列模拟及预测，同时推导基于果质量平衡模型的LABs的多介质赋存量。.在此基础上，探讨有机污染物的代谢特征，分析其主要源于何种社会经济活动，主要迁移路径以及环境归趋，并总结针对流域有机污染物代谢时空过程动态模拟和预测的普适性技术框架体系。广东省22个城市中，城镇生活LABs排放量最高的城市分别为广州、东莞、深圳和佛山，皆位于珠三角城市群中，这些城市以城市生活污水LABs排放为主，工业和城市公共服务业次之，农业和农村排放LABs的量通常较少，而在远离城市群的揭阳、云浮等城市，则以农业和农村污染物排放为主。2004-2014年，广州的LABs排放增加了382.1吨，年均增长率远大于珠三角城市群中的其他城市，约占全省增长量19.2%。珠海的发展表明城市高度集中的人口和经济活动不可避免的增加了污染物的排放，但是良好的污水管理工作仍然能够在一定范围内实现污染物减排。佛山、惠州、东莞、江门、中山等都在规模因素的作用下，主要呈现正向驱动力。研究为区域有机污染物减量化管理及总量控制提供研究理论支撑和数据基础。