积雪-融雪过程中的泥炭地多环芳烃多介质归趋研究

Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs), as a group of organic contaminants with toxic characteristic, are widely distributed in the environment, especially in northeast China. The peatland, as an important type of wetland, can accumulate and preserve PAHs, resulting in high level of ecological risk. Thus, the ecological function of peatland is threatened by PAHs. Recently, the fate of PAHs in peatland has been received more attentions. However, the fate of PAHs in peatland in Northeast China is different from that in other peatland because of snow-covering and snow-melting. The processes and mechanisms of PAHs transportation driven by snow-covering and snow-melting is more complex. However, the relative studies have been barely reported. Therefore, we choose the peatland in Changbai mountains as study area, pay attentions to the processes and mechanisms of PAHs transportation among multimedium in peatland under snow covering and snow melting through field sampling, experimental analysis and simulation. We plan to elaborate the transportation of PAHs among atmosphere-snow cover-mosses interface, analyze the transfer and photolysis of PAHs in snowpack, investigate how the PAHs released from melt snow, and reveal the transportation and distribution of PAHs during snow melting period. This study not only provides the complement to the research on the PAHs transportation among multimedium, but also provides scientific supports for remaining and protecting the ecological function of peatland.

多环芳烃是一类分布广泛且极具健康风险的典型有机污染物，在东北排放量极大。泥炭地作为一类重要的湿地类型，能够富集并长期保存多环芳烃，存在极高的生态风险，湿地生态功能受到严重威胁。近年来，泥炭地多环芳烃多介质迁移机制与分布特征研究已引起广泛关注。然而，不同于其他泥炭地，东北泥炭地的多环芳烃迁移和分布受到积雪-融雪过程的极大影响，雪介质的加入和消融使多环芳烃归趋更加复杂。目前，相关研究极为匮乏。基于此，本项目拟以长白山泥炭地为研究区，通过原位样品检测和实验模拟分析，对积雪-融雪影响下的泥炭地多环芳烃的多介质迁移和分布进行研究，阐明积雪期多环芳烃在大气-积雪-泥炭藓界面的迁移过程，分析多环芳烃在积雪内部的迁移和光解行为，探究融雪中多环芳烃的释放规律，揭示融雪期泥炭地多环芳烃的多介质迁移机制和分布特征。本研究不仅是对环境界面间多环芳烃行为研究的重要补充，还可为泥炭地生态功能的维持和保护提供科学依据。

多环芳烃（PAHs）是一类分布广泛且极具健康风险的典型有机污染物，在东北排放量极大。泥炭地作为一类重要的湿地类型，能够富集并长期保存PAHs，存在极高的生态风险，湿地生态功能受到严重威胁。近年来，泥炭地PAHs多介质迁移机制与分布特征研究已引起广泛关注。然而，不同于其他泥炭地，东北泥炭地的PAHs迁移和分布受到积雪-融雪过程的极大影响，雪介质的加入和融化使PAHs归趋更加复杂。因此，本项目以泥炭地为研究区，探讨了积雪期大气-积雪-植物界面的PAHs迁移过程，分析了积雪内部PAHs的光解作用，探究了融雪期积雪中PAHs的释放规律，揭示水-泥炭界面间的PAHs迁移机制，系统评估融雪期泥炭地PAHs生态风险。研究表明：（1）虽然积雪中低环PAHs能够挥发至大气，但是大气-积雪间的PAHs迁移主要以大气PAHs沉降为主，导致积雪中PAHs的累积。尽管积雪能够阻碍植物接受大气沉降，但是由于积雪中PAHs最终仍将释放至环境，因此有无积雪累积并未显著影响泥炭地植被中PAHs含量。（2）积雪中PAHs的光解符合一级动力学曲线，且不同PAHs组分的光解速率随着PAHs分子量的增加而增加。积雪中Cl-、NO3-以及NH4+能够显著减缓PAHs的光解速率，尤其是低分子量PAHs的光解。在自然融雪条件下，积雪中PAHs的释放持续增加，然而在持续融化条件下，积雪中PAHs释放呈现双峰模式，表明积雪中PAHs释放受到环境变化的显著影响。（3）泥炭能够通过π-π键的相互作用有效吸附融水中不同的PAHs组分，除了受到不同PAHs组分特性影响外，还受控于泥炭不均匀表面、复杂的有机质性质以及水体溶解有机质特性。研究发现，泥炭地有机质结构比较复杂，以木质素和脂类化合物为主，有机质性质较为稳定。因此，泥炭-水界面PAHs的迁移行为主要受到稳定有机质（木质素、脂类等）的影响。（4）融雪在一定程度上能够显著增加水体PAHs含量，导致水体PAHs生态风险，但是融雪并未显著增加区域土壤生态风险。本研究结果不仅是对环境界面间多环芳烃行为研究的重要补充，还可为泥炭地生态功能的维持和保护提供科学依据。