全氟（多氟）烷基化合物（PFASs）在全球海洋中的分布与长距离传输机制研究

Emerging persistent organic pollutants (Emerging POPs) are a new group of anthropogenic chemicals that are persistent in the environment and toxic to the human beings and ecological systems, such as per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs). Currently, the mechanism of long-range atmospheric transport and oceanic circulation of these pollutants are hot topic of the environmental sciences, because some studies have provided evidences that atmospheric transport and oceanic circulation are the mainly pathways redistributing PFASs on a global scale and introducing them to the remote areas such as Arctic. The proposed project aims to: (1) determining the concentration levels of ioniic PFASs (PFCAs and PFSAs) in the global oceans (Pacific Ocean, Indian Ocean, Atlantic Ocean, Arctic and Antarctic Ocean); (2) determining the concentration levels of neutral PFASs (FTOHs, FTAs, FASAs and FASEs) in the atmosphere of the global oceans (Pacific Ocean, Indian Ocean, Atlantic Ocean, Arctic and Antarctic Ocean); (3) analyzing the mechanism of the long-range transport of PFASs from source regions to remote oceans and polar regions. This project will improve the knowledge and understanding of environmental fate of PFASs in the marine and polar ecosystems.

作为一种新兴的持久性有机污染物，全氟（多氟）化物（PFASs）所造成的全球性污染已成为事实，并成为持久性有机污染物研究的又一前沿与热点领域。本文拟通过深入分析离子性PFASs（PFCAs、PFSAs）和挥发性/半挥发性PFASs（FTOHs、FTAs、FASAs、FASEs）在全球海洋水体与大气中的空间分布特征及其组分共生关系，结合大气后向轨迹模拟（BTs）和洋流分析，开展PFASs从低纬度源区至南北极高纬海域的空间分布、来源解析、圈层交换以及长距离传输机制研究，运用不同的理论模型评价挥发性/半挥发性PFASs的沉降与光化学反应过程，揭示PFASs在全球海洋环境中的迁移、沉积与消减机理。

本项目利用2010年“中国第27次南极科学考察”、2013年“中国第30次南极科学考察”、2010年“中国第4次北极科学考察“和 2014年“中国第6次北极科学考察”活动，依托“雪龙船”科研考察平台，采集从中国近海至南北极高纬度地区大空间尺度上大气和水体PFASs样本。研究区域涵盖中国东海、日本海、鄂霍次克海、西北太平洋、白令海、北冰洋、菲律宾近海、西里伯斯海、东南印度洋、南大洋及南极中山站站基平台，系统开展了离子性PFASs和中性PFASs在特殊的极地环境中的来源、降解和积聚行为研究，阐述了PFASs在全球范围内的迁移、转化及归趋行为。. （1）验证了PFASs海洋洋流扩散传输过程。PFPA的来源与挥发性/半挥发性PFASs的光化学降解过程相关性不大，可以用来作为研究海洋洋流传输的指示性物质，中国第4次北极科学考察样品和中国第6次北极科学样品中北冰洋水体及海冰的浓度水平均表明北冰洋PFPA的主要传输途径是海洋洋流传输。. （2）验证了PFOS和PFOA前体物质大气传输与大气光降解过程。PFOS和PFOA前体物质如FOSA，FOSE，8:2 FTOH可通过大气光降解过程产生PFCAs和PFSAs，降解过程中产生的PFOA和PFNA具有较好的相关性北极样品中北冰洋冰芯中的PFOA和PFNA具有线性正相关性（n = 9, R2 =0 .88），证实了北冰洋冰芯中PFASs的存在PFOS和PFOA前体物质的大气传输与降解过程。. （3）提出了PFASs存在海洋气溶胶传输的可能性。在中国第4次北极科学考察样品中，西北太平洋水体中PFOA的浓度变化范围为 <19.5 ~ 104.4 pg L-1（平均浓度为55.8 pg L-1）；而在北极冰芯样品中，PFOA的浓度变化范围为52.3 ~ 712.2 pg L-1（平均浓度为179.2 pg L-1），约为西北太平洋水体中的3倍，该富集系数与气溶胶传输实验室模拟结果相一致，表明北极区域极有可能存在PFASs的海洋气溶胶传输。