城市中持久性有毒污染物的多介质环境过程与模拟方法研究

The past decade has witnessed a rapid urbanization in China, and the layout of cities is more and more intensive. In the dense city clusters, pollutants originating from various sources transport and migrate with behavior and fate different from those in the natural environment. Specifically, because of the difficult degradation and toxicity, the impact of persistent toxic pollutants on the environmental quality and the health of the residents is receiving growing attention. This project aims to investigate the environmental processes of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and mercury in urban areas. The target environmental processes include atmospheric transport, air-land migration, pollutant accumulation and wash off, as well as the characteristics of these pollutants in the urban multi-media. In this study, the trajectories and the source-reception relations of the pollutants, focusing on small-medium regional scale, will be analyzed with high spatial resolution models. Considering the uncertainties in the urban environmental processes, we will develop a coupling model method for the transport and migration of persistent toxic substances in urban environment under conditions of uncertainty, and conduct quantity analysis on the uncertainties. The outcome of this project has practical significance on the pollution control and management strategy optimization of persistent toxic substances in urban areas. This work will also help to improve the environmental quality of cities, and contribute to the construction of livable cities.

我国城镇化快速发展，城市布局越来越密集。城市群中高强度的污染物集中排放，在城市环境中传输迁移，呈现与自然环境中不同的行为和归趋特征。特别是持久性有毒污染物，由于其难降解和毒害性，对生态环境和居民健康的危害日益受到重视。本项目研究城市环境中以多环芳烃和汞为代表的持久性有毒物质的大气传输、大气-地表迁移、地表累积和冲刷等环境过程，分析这些污染物在城市环境多介质中的动态变化。在环境过程机理研究的基础上，着重对中小区域尺度的大气污染物传输轨迹和源汇关系进行精确解析，并针对城市环境过程的不确定因素，探索不确定性条件下持久性有毒物质传输迁移的综合模拟方法，对城市环境过程模拟的不确定性及其影响进行量化分析。研究成果对于城市中持久性有毒物质的污染控制和管理策略优化具有现实意义，可以为改善城市环境质量，建立更有利于人们工作和生活的宜居城市提供科学支持。

我国城镇化快速发展，污染物在城市环境中传输迁移，呈现与自然环境中不同的行为和归趋特征。有毒污染物由于其难降解和毒害性，对生态环境和居民健康的危害日益受到重视。本项目以有机汞为代表的城市中有毒污染物为目标，研究了它们在大气传输、大气-地表迁移等环境过程中的行为特征，探索不确定性条件下城市中有毒污染物的环境过程模拟和健康暴露评价，取得了具有一定影响力和创新性的科研成果，同时为下一步研究做了前期铺垫性工作。取得的主要成果及其科学意义如下：.1、在大气污染物源汇关系分析方法上取得了突破，建立了适合于城市区域尺度的大气污染物混合反演模型。模拟我国各区域间大气污染物的联合传输和源汇关系，基于此开展产业改革政策的短期和长期环境效益评价。成果对于跨区域环境补偿政策制定，激励地方政府采取更加有力的措施促进能源转型升级、提效降耗，具有科学指导意义。.2、构建了不确定性条件下城市地表水质耦合模型，揭示城市水体中氮磷循环过程与初级生产力的反馈关联。研究发现，我国城市湖泊内部过程的季节变化可以导致水体氮、磷浓度出现50%以上的波动，据此提出营养物浓度和计量比的季节转换是影响水体初级生产力和浮游生物群落构成的重要因素之一，补充了现有的“光热主导”的认识，为我国未来水质标准的改进和水体富营养化治理工程实践提供了科学参考。.3、探索了人群甲基汞暴露的健康风险评价方法，应用于汞的健康风险评价。研究发现，对于婴幼儿，从母乳中摄入甲基汞是重要暴露途径，约占发育早期甲基汞累积量的80%。对于成年人，水稻是甲基汞暴露的显著膳食来源，2013年国际稻米贸易对人体甲基汞暴露的贡献率是9.9%，2016年通过稻米的潜在汞摄入量为180吨，比通过渔业海产品的潜在汞摄入量高出14倍，初步揭示了水稻在全球汞循环中的作用。.项目研究成果在国际高水平SCI期刊发表论文18篇，国内核心期刊论文2篇。在第4届国际城市环境污水监测会议上交流成果，获得同行高度评价。