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长江流域持久性有毒污染物干流输移及湖泊生态响应取得进展

  持久性有毒污染物(Persistent Toxic Substances, PTS)21世纪影响人类生存与健康的重要环境问题,属于国际环境科学研究的前沿热门领域。长江流域是我国水资源配置的战略水源地,社会经济快速发展导致流域PTS污染负荷持续增加,严重威胁水生态安全和人民健康。解析长江干流及其流域湖泊痕量PTS污染时空分布格局、来源和输移特征,全面评估其生态和健康风险,是开展长江流域水环境污染综合治理的重要科学依据,是建设流域水生态系统风险防范体系的重要组成。 

  基于此,中科院南京地湖所湖泊环境与工程研究室赵中华等研究人员首次系统调查评估了长江干流宜昌至长江口岸线水域水体和沉积物中典型PTS污染物负荷的时空分布、来源特征、介质分配、生态和健康暴露风险等环境行为过程,并初步揭示了上游坝区及水库运行对中下游水环境多环芳烃PAHs污染输移及蓄积的潜在影响。研究表明,大型城市及重要支流汇入江段污染负荷高,受体模型溯源解析显示PAHs主要来源于煤炭、焦炭和交通源;丰水期流域径流输入显著增加水体PAHs污染水平,中下游江段沉积物低环和中环PAHs存在二次释放,高环PAHs以蓄积效应为主,丰水期下游水环境PAHs赋存存在较高的生态和人体暴露健康风险;上游至下游PAHs时空分布特征显示水流输移为主,坝区及水库运行引发泥沙迁移量急剧下降,PAHs流域滞留效应增加,将威胁流域湖泊生态系统安全和健康。相关成果发表在国际学术期刊Journal of Hazardous Materials上。 

  针对流域湖泊生态响应方面,在全面解析长江中下游浅水湖泊典型PTS污染格局的基础上(Zhao et al., Limnology and Geography, 2016, 61(1):47-60),从城市湖泊沉积物PTS污染空间和历史变化如何响应人类活动角度进行深入探讨。研究发现,社会经济发展要素包括工农业产业结构和布局、能源消费构成等,以及污染削减能力建设(城镇WWTP数量和布局、污水处理强度、处理工艺等)共同决定受纳湖泊水环境典型PTS污染负荷。研究从污染源排放通量、流域削减管控双维度阐明了湖泊对流域PTS输入的响应,为受纳湖泊PTS污染流域管理提供思路。相关成果发表在国际学术期刊Science of the Total Environment上。 

  此外,针对湖泊内部生态环境如何响应流域PTS污染输入方面,通过构建太湖水体-沉积物-底栖生物三相介质传递路径,研究人员发现浮游植物对疏水性PTS的吸附吸收作用所表现出的“生物泵”效应,耦合浮游植物衰亡沉降作用将增加沉积物有机质含量,提升PTS生物有效性,最终显著增加夏季太湖底栖生物PTS积累,引发污染生态和健康风险。该研究揭示了富营养化湖泊生态系统中PTS的归趋需重点关注底栖食物链,是开展受纳湖泊末端污染治理与修复的关键环节。相关成果发表在国际学术期刊Ecotoxicology and Environmental Safety上。 

  

  以上研究得到了中科院STS重点项目、科技部基础性工作专项、国家自然科学基金和研究所一三五规划项目等的资助。 

  长江干流水环境PTS时空分布及坝区潜在影响 

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420319634 

  流域湖泊PTS污染及过程响应 

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721010445 

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651321001287