大连湾海域药物活性成分的高级多介质模型研究

The harm on ecosystems and human health from variety of emerging, potentially non-traditional environmental pollutants is the focus of attention of the world. The potential impact of active pharmaceutical ingredients (APIs) residues in water has become one of the top priorities in public health. Considering the complexity of APIs' components, the low level of existence, the difficulties in analysis, and the higher cost in many aspects, advanced level of fugacity algorithm was established in combination with chemical properties of APIs, information on regional geography and national economy under the non-stable-state condition. The obtained models can predict the residual levels of APIs in the different hydrological periods in aqueous phase, suspended solids phase, sediment phase and biota phase. This study aims at establishing residual pollution information system of APIs in Dalian Bay, investigating the distribution of the APIs in different environmental media, and evaluating the effective ways of blocking and reducing APIs pollution. A effective methodology of quantitative evaluation is proposed resulting from the impact of environmental degradation of APIs, as well as the implementation of the regional integrity remediation factor to explore the feasibility of the research methods that can be applied to other river basion. The study attempt to use the higher level multimedia model, combined with the modern information technologies. It can highlight the close relationships between environmental issues and geographic information, and provide the scientific guidance to the field of environmental safety and risk assessment, and precaution measures for priority pollutants.

水体中各类新型、潜在、非传统环境污染物，包括药物活性成分（APIs），其环境残留的潜在影响成为了公众健康优先考虑的问题之一。鉴于其组分复杂、存在水平低、分析难度大、多方面耗费高等，本课题选择常见APIs，结合化学品性质、区域地理、国民经济等信息，构建非稳态条件下高阶水平综合多介质模型，预测不同水文时期APIs在水相、悬浮物相、沉积物相、水生生物相的残留水平，建立大连湾海域APIs残留的污染信息系统。探讨APIs在不同环境介质中的分布规律，进行源识别分析。研究阻断和降低APIs污染扩散的有效途径，提出因APIs引起对环境劣化的影响、以及实施区域健全性恢复措施效果的定量评价因子，分析研究方法推广应用于其它流域圈的可行性。化学品高级水平多介质模型研究，结合信息系统现代高科技手段，可以突出体现环境问题和地理信息的密切关系，为发展水体环境优先污染物风险评价和防控提供科学依据。

环境中存在的药物活性成分（APIs）及其代谢产物造成了对非靶生物的意外暴露，终会导致一系列潜在的健康风险。分析和预测不同APIs在敏感生态系统中的分布规律对科学评价相关风险至关重要。本项目围绕下面5个方面开展了研究工作。.1）阐述多介质模型的构建方法。评述了不同类型的环境多介质模型，构建对环境各个介质系统状态细致描述的多介质环境模型，对于监控污染物环境残留、污染修复效果、制定环境标准和法规有着十分重要的作用。2）提出多参数线性溶剂化能理论用于构建极性化学品环境分配行为的预测模型。极性化学品APIs分配行为受离子阱和有机物质与生物相之间的电子相互作用等过程支配，在平衡相间的浓度比取决于活性比和容量比。提出了活性和类逸度方法的新方程系统来描述离子有机物的归趋，引入活性概念构建适用于极性化学品的多介质活性模型，比浓度更有利于描述其许多环境过程。3）应用累积概率分布函数辅助筛析海域中APIs预测效果。通过累积概率分布的比较，可以验证模型在较大范围内作为筛查工具的有效用，同时比较实测值与预测值的偏离程度。4）评价大连湾海域中三氯生和喹诺酮类等环境风险。基于风险是暴露和毒性效应的函数，结合不同APIs的预测环境浓度和预测无效应浓度，获得风险商RQ值均小于1；但结合对两栖生物蝌蚪生理生化酶活性分析，生物慢性损害和长期毒性明显存在，故其对生态环境的综合影响不容忽视。5）开展可见光下催化降解污染物的控制技术研发。探索通过Ag3VO4改性TiO2以及BiPO4改性g-C3N4，提高催化剂光生电子-空穴的分离效率，扩展其对可见光的响应；并模拟自然条件在可见光下，取得了研发体系对不同性质污染物较好的降解效果。.随着环境多介质模型向更加综合、广泛和通用的方向发展，未来其在预测污染物残留、了解环境容量和制定环境标准等方面，以及在对敏感生态系统保护方面意义将更为突出。