土壤中典型POPs最大存储能力预测的不确定性研究

土壤对持久性有机污染物（POPs）的滞留、存储能力及其对区域和全球尺度POPs迁移、循环的影响是POPs环境污染研究的热点。但土壤的非均质性及其存在的扰动作用可能导致土壤POPs最大存储能力预测的不确定性。本项目结合我国经济快速发展、POPs排放密度相对较高的长江、珠江三角洲地区不同土壤类型和土地利用方式，在对该区域土壤中典型POPs调查研究及其最大存储能力估算基础上，进一步通过土壤有机质性质差异、土壤扰动等影响因素的变化敏感性分析，重点从土壤环境角度明确土壤POPs最大存储能力预测不确定性的来源及其变化概率，并结合微宇宙模拟试验研究，提出区域尺度土壤POPs最大存储能力预测模型的修正及其不确定性表征方法。为鉴别长江、珠江三角洲等经济快速发展地区POPs污染的富集区与敏感带，估算其他类似区域的土壤POPs存储能力，制定土壤POPs污染的区域风险管理策略提供科学依据与方法学指导。

本项目针对土壤POPs的最大存储能力及其对区域尺度的POPs迁移、分配影响等环境领域前沿科学问题，以亚热带南北两端的长江、珠江三角洲为典型研究区域，结合这两个地区快速经济社会发展带来的POPs环境污染问题开展土壤POPs最大存储能力的不确定性研究。采用了区域土壤和大气POPs污染的采样调查、文献数据收集整理、实验室微宇宙试验模拟和数值模型计算等方法手段，从区域尺度上揭示了土壤中典型POPs的空间演变以及在土壤剖面发生层之间的分异规律，并从土壤有机碳分布规律、工农业发展差异等角度全面系统探讨了形成土壤POPs空间分异的成因以及对POPs土-气交换的影响；从土壤有机质含量、组份与结构官能团差异等方面系统阐述了土壤有机质对POPs最大存储能力的影响，并结合典型POPs的辛醇-大气（Koa）参数分析了它们对POPs最大存储能力和区域尺度的土-气逸度分配系数变化的敏感性。有机质含量对疏水性相对较低的POPs物质具有较强的敏感性，并且在土壤有机质含量小于4%时，其影响最为显著。而Koa在小于9时，其对POPs的土-气交换影响最为显著。研究还进一步结合微宇宙动态吸附试验，区域土壤、大气的POPs季节性监测数据与多介质逸度模型模拟等系统阐述了区域POPs污染的土-气交换规律，并初步验证了土壤最大存储能力的估算结果，阐明了土壤POPs最大存储能力的不确定性因素。根据土壤和大气中POPs含量实测值计算得到的土-气逸度分配系数基本反映了POPs土-气交换迁移趋势。计算结果与土壤最大存储能力估算的预测结果总体一致。特别在过去的一些有机氯农药集中施用的地区如南通、宁波等，土壤中有机氯农药在夏季地区仍然可能通过释放成为当地及其他地区大气中有机氯农药的次生来源。一些低环的多环芳烃（如萘、菲、芴等）在两个地区的土壤和大气中的污染都较为严重，并且土壤对它们在土壤中的MRC值较低，土壤有机质对它们的存储能力相对较差，从实际计算结果也显示出这些多环芳烃物质具有较强的从土壤向大气迁移扩散的趋势。研究成果可为区域POPs污染的风险管理提供科学依据与理论指导。通过项目的实施，共发表论文6篇，其中SCI论文3篇；完成了研究计划，实现了预期研究目标。