手性特征指示南极地区持久性有机污染物来源与环境行为研究

The study on persistent organic pollutants (POPs) in Polar Regions has been of great concern in the recent years. However, the study on the emission source and environmental behaviors of POPs was generally based on the concentrations and distribution of POPs in the environmental and biotic samples from the Polar Regions, as well as the environmental simulation, which all do not provide solid evidence for the assumption. Chiral compounds offer advantages for following transport and fate pathways because of their ability to distinguish racemic (newly released or protected from microbial attack) and nonracemic (microbially altered) sources. Therefore, this study will be conducted to the source identification and environmental behaviors of chiral POPs (e.g., α-HCH, PCB-91 and -95) and novel brominated flame retardants (BFRs) in Antarctic area. The environmental samples including soil, air, and water, and biotic samples will be collected for chiral POPs and BFRs analysis to reflect their levels and distribution in Antarctica and cruise along the Chinese National Antarctic Expedition. The enantiomer fractions (EFs) and fugacity ratio (f1/f2) will be calculated to indicate the exchange of POPs in the air-water, air-soil interphases, and identify the source of POPs in the environmental compartments, as well as to evaluate the effect of stereoselective bioaccumulation or depletion of chiral POPs in biota. The study will contribute to clarify the source and environmental process of POPs in Antarctica.

极地地区持久性有机污染物（POPs）研究是近年来环境科学领域的研究热点。现有研究报道主要依据POPs 在极地环境和生物样品中的检出浓度及其分布特征，以及环境模拟等来反映POPs来源及其环境行为特征，往往缺乏强有力的说服力。化合物手性特征为深入开展极地POPs 源解析和环境行为研究提供了重要手段。本项目拟利用典型POPs和新型溴代阻燃剂的手性特征来研究南极地区POPs的来源、环境行为以及生物作用影响。项目以南极长城站区域以及极地科考航道为研究区域，针对典型手性POPs（α-HCH和PCB-91，-95 等）和手性溴代阻燃剂（TBECH，TBCO等）在各种环境介质（土壤，大气，水体）和生物体中的赋存特征进行系统分析，揭示其环境水平和分布特征；通过污染物对映体分数(EFs)计算，结合环境界面间污染物逸度比值解析POPs来源，揭示其环境界面（土‐气、气‐水等）迁移分配过程以及生物作用影响。

极地地区持久性有机污染物（POPs）是近年来环境科学领域的研究热点。现有研究报道主要依据POPs 检出浓度及其分布特征，以及环境模拟等反映其来源和环境行为，往往缺乏足够的说服力。本项目利用典型POPs和新型溴代阻燃剂（NBFRs）的手性特征来研究南极地区POPs的来源，揭示了西南极地区POPs和新型阻燃剂的来源变化及其环境界面（土‐气、气‐水等）分配趋势以及生物作用影响。.（1）获得了南极长城站区域大气、土壤、水体、植物等样品中典型手性POPs（α-HCH和PCB-91，-95 等）和手性NBFRs（α-TBECH和β-TBCO）数据。结果表明，DBDPE是各种环境样品中NBFRs的主要贡献单体；大气中NBFRs浓度在2011-2018年间呈现上升趋势，且α-TBECH和β-TBCO以非外消旋体特征为主，揭示了长距离大气传输（LRAT）与海气交换作用的共同影响，进一步证实了前期基于手性PCBs的研究结果。而手性PCBs和α-HCH在各种环境介质中均有检出，且以非外消旋体残留特征为主，表明南极环境中手性POPs普遍存在对映体/立体选择性损耗。.（2）利用各种样品的分析结果，评价了NBFRs的水-气交换、土-气交换以及气-植物交换能力，阐明了NBFRs的环境界面分配趋势。计算结果表明，PBT和HBBz处于水-气交换平衡状态，而DPTE与EHTBB处于大气沉降趋势；PBBz、PBEB、HBBz处于气-土交换平衡状态，而DPTE与EHTBB，以及BTBPE、EHTBB、DBDPE等化合物以大气沉降趋势为主；PBBz、PBT、PBEB、DPTE、HBBz在气-植物界面处于分配平衡状态，而EHTBB、BTBPE、BEHTEBP、DBDPE则处于大气沉降趋势，总体而言，logKOA的变化对于污染物在界面之间的平衡分配具有重要影响。.（3）研究了2014-2018年间大气中有机磷阻燃剂（OPEs）的环境行为特征。大气中∑8OPEs浓度水平处于上升趋势，且气相浓度高于颗粒物相；综合气象因素等，西南极地区大气中TCEP和TCIPP可能主要来自于长距离迁移，而TnBP则可能来自于人类活动。.通过以上典型样品中污染物浓度特征分析及其手性特征研究，结合气象和地理信息要素，比较系统的构建了研究极地环境中 POPs 来源及其环境行为的方法体系，为持续深入开展极地污染物源解析提供了科学支撑。