乌裕尔河流域黑土区土壤侵蚀驱动下PAHs污染及其潜在风险研究

The current research focuses on PAH pollution which is a group of persistent organic pollutants that widely distributed in the environment from the aspect of soil erosion in the northeast black soil region. The aim of the study is to investigate the impacts of typical human activities on the increased disturbance of the PAH pollution in an agricultural ecosystem. The spatial and temporal distributions of PAH pollution and black soil erosion will be investigated based on the analysis of sediment core samples, landscape ecology index, and RUSLE model in the Wuyuer River Watershed. The method of PCA/MLR will be applied to investigate quantitatively PAH sources, and the lognormal distribution function will be used to partition the particle size components quantitatively. The results will revealed the process of black soil erosion effected by land uses over the past 30 years, and the reason of the erosion will be explained by the changes of the agricultural landscape pattern. Furthermore, the PAH pollution history affected by human activities will be analyzed. Due to the similar ways they exist in the environment, and the hydrophobic characteristics of PAHs, coupled analysis of soil erosion (water and wind erosions) and PAH sources (petroleum and combustion sources) will be performed to further investigate the effects of erosion process on the PAH pollution. Finally, the potential ecological risk assessment of PAHs via the adsorption process will be analyzed. Our study will provide a scientific basis for environmental pollution improvement and prevention and control of the soil and water conservation in watershed areas.

本项目以环境中持久性有机物多环芳烃（PAHs）污染为研究视角，以东北黑土区关键性的土壤侵蚀问题为线索，强调特定农业生态系统下的典型人类活动对环境PAHs污染强度扰动的影响。以乌裕尔河流域为例，将柱状沉积物指标分析同景观生态指数及RUSLE模型结合，研究流域内PAHs污染和黑土侵蚀的时空分布特征，采用PCA/MLR方法定量解析PAHs污染源，对数正态分布方法定量判别不同侵蚀类型的贡献率。揭示30年来土地利用影响下的流域黑土侵蚀，并结合农业景观格局变化揭示其原因，反演人类活动影响下的PAHs污染历史。基于二者在环境中存在的共同途径与PAHs疏水性的特点，将不同黑土侵蚀（径流和风力）类型组分和PAHs污染释放源组分（地表径流和燃烧释放）进行耦合分析，深入探讨侵蚀过程对PAHs污染的驱动机理，进而分析其污染物吸附过程中对人类健康的潜在生态风险评价,为流域环境污染治理与水土保持防治提供科学依据。

以环境中持久性有机物多环芳烃（PAHs）污染为研究视角，以东北黑土区关键性的土壤侵蚀问题为线索，通过野外调查和室内样本测试分析，RUSLE模型估算与反演，探讨流域内土壤侵蚀同多环芳烃污染的关系。主要进展与成果如下：.（1）表层沉积物中随着PAHs组分苯环数的增加，其与总量的相关性越弱；5环和6环组分、2环同3环组分的相关系数最高，表明它们来自相同的污染源或相似的环境释放途径。粒径较细的10～35 μm对低苯环数的2和3环PAHs含量具有相对较强的吸附作用，影响着低分子量PAHs化合物的分布特征。.（2）研究区侵蚀状况1980年侵蚀程度最大，到1995年有所改善，各个侵蚀强度级别的侵蚀面积都明显减小，侵蚀量降低，到2010年侵蚀程度加重，侵蚀面积和侵蚀量都有很大的增幅，但增加幅度不同，存在差异。土壤粒径组成35-220 μm区间所占比例越高，区域土壤平均侵蚀模数越低；220-2000 μm土壤粒径组成区间所占比例越高，土壤侵蚀模数越大。.（3）粒度频率分布曲线共提取出4个敏感粒度组分，分别为大气远距离搬运的黏土粉尘源组分，成土母质继承组分，近距离搬运的粉砂源组分，以及人类活动强烈扰动组分。其中，黏土粉尘源和成土母质继承没有表现出明显的空间变化规律；风力侵蚀搬运作用在研究区分布广泛；富裕县表层耕作土壤受人为扰动最为严重。.（4）乌裕尔河流域上游沉积物中PAHs的来源为木柴、生物质、煤炭以及石油燃烧的混合源。其中，煤炭和木柴、生物质燃烧是最主要的来源，反映了农村的能源利用结构。但是，汽车尾气排放源和化石燃烧源在五个县市内的相对贡献率存在明显差异，体现了不同的经济发展程度。严重的多环芳烃生态风险不存在，该区域属低生态风险区。但在五个县市内的部分样点低分子量化合物（如芴和萘）含量超过ERL，可能存在着对人类的潜在生态危害。