气候变化对渤海多介质环境典型POPs的归趋行为和水生食物网暴露风险的影响研究

Given significant response of POPs environmental fate and wildlife exposure to climate change, climate change influence on POPs has become an important perspective in recent international POPs assessments. However, there has been no extensive studies in the association between climate change and POPs in China, thereby leading to large gaps in the understanding of POPs' fate in abiota, biota, and sensitive ecosystems across China under a changing climate. This proposed project aims at carrying out a first-ever study to investigate environmental fate, aquatic food web exposure risk, and long-term trend in the 21st century for PCBs, PAHs, OCPs and PBDEs in the Bohai area. The study will establish and improve a coupled POPs multimedia and aquatic food web bioaccumulation perturbation model driven by projected climate change. Based on previously measured POPs data in air, water, sediment, aquatic food web as well as organic carbon and phytoplankton data which provide mean concentrations to model, a field compaign measuring POPs level in air, water , sediment, and top trophic level fish will be conducted. New data will be combined with literature collected data to enhance the accuracy of model input mean concentrations in environments and food web. Extensive model simulations will be conducted to predict the dynamics and long-term trend of POPs environmental fate and aquatic food web exposure under projected climate change scenarios, in order to elucidate and assess the major climate, environmental and biological factors contributing to future trend of POPs.

由于POPs环境归趋及生物暴露对气候变化的敏感响应，近年来国际有关组织已将气候变化的影响作为POPs评估的重要部分。目前中国关于该方面研究基本处于空白，气候变化下POPs归趋行为及生物暴露风险状况及其演变趋势不明。本项目拟以典型POPs：PCBs、PAHs、OCPs、PBDEs为目标化合物，以渤海为研究区域，搜集海域大气、水体、底泥、及食物网水生生物中POPs时空监测数据，气候数据， 浮游植物量，水、底泥中有机碳含量；建立渤海POPs多介质归趋和水生生物风险气候影响的扰动模型，并运用该模型对研究区POPs在气候变化下的归趋行为及水生生物暴露风险进行模拟研究；以1年的观测数据（大气、水体、底泥及顶端经济鱼类）校正模型平均浓度的输入。旨在辨明在21世纪气候变化下影响POPs渤海多介质归趋和水生生物风险的主要环境过程及因子，明确其气候变化下的归趋行为和水生生物链暴露风险的长期演变趋势及主控因子。

本项目量化评估了渤海地区有机氯农药（OCPs）、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、和新型持久性有机污染物（POPs）短链氯化石蜡（SCCPs）的生物积累潜能；基于建立的先进统计方法评估了气候变化对POPs行为的影响；改善并建立了评估气候变化影响渤海环境和水生食物网的扰动模型，并对气候变暖对渤海生物与非生物环境的影响进行了量化评估；建立了全国SCCPs网格化清单，评估了SCCPs干、湿沉积对渤海环境和水生食物网的影响及源汇关系。主要研究结果如下：.1. 渤海水生生物OCPs、SCCPs、和PAHs的生物积累潜能评估反映了渤海水生生物对以上POPs的暴露风险。与国内其它地区相比，渤海水生生物体内的以上POPs处于较高的浓度水平，食用海鲜、鱼类可能导致当地人群的健康风险增加。.2. 建立了基于POPs浓度时间序列趋势、突变和周期的统计方法，评估了气候变化对POPs环境浓度的影响，结果显示季节变化会减缓POPs浓度在环境中的下降速度。.3. 发展了POPs与气候变化的特征信号分离模型，利用盲源信号分离的方法从POPs浓度时间序列中成功得到了与温度和气候指数相关性较高的特征信号，并可通过该方法获得POPs浓度的变化特征。.4. 气候变暖有助于加速渤海海水中POPs自海水向大气的挥发，而使海水中POPs浓度降低，从而减小了鱼类等水生生物暴露于POPs的风险。但是，在相同的气候变暖情景下，渤海和渤海鱼体内POPs的下降趋势可能会通过底泥沉积物中POPs向水体的转移扩散而减缓。.5. SCCPs全国网格化清单显示较大的排放量主要分布在具有较强工业活动水平、较大夜间灯光密度和更高的人口密度地区，尤其是中国东部沿海地区，京津冀和长三角地区。.6. SCCPs干、湿沉积在渤海的空间分布表明离海岸线越近，SCCPs干沉积量越大，SCCPs湿沉积量同样具有随着离海岸线越远，SCCPs湿沉积量越小的趋势；并且干沉积在冬季沉积量最大；逐月渤海海-气净交换量显示四月和九月具有最小的SCCPs交换量；冬季和夏季具有最高的SCCPs净交换量。.7. 渤海水生食物网SCCPs暴露风险评估结果表明虽然渤海湾和邻近地区是我国SCCPs主要排放源，目前海水和鱼类体内的SCCPs浓度对食用鱼类的人群造成的暴露风险低于美国EPA推荐的暴露剂量，处于较安全的水平。