营养水平对海湾中多溴联苯醚环境归趋的影响及其机制

The eutrophication and persistent organic pollution are two major coastal environmental problems. Meanwhile, the nutritional condition plays an important role on the fate of persistent organic pollutants (POPs). In spite of many separate researches on the eutrophication and persistent organic pollution, researches on the combined effects of them are sparse. Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are a new type of POPs,which have aroused general concern due to exponential increase of contents in the envrionments and organisms. The bays, including Jiaozhou Bay,Laizhou Bay and Sanggou Bay, in which the nutritional level is different, are selected as study area, and PBDEs as representative organic chemicals. Through the field investigation, simulation and field experiments and model, the relationship between nutritional level of bays and PBDEs in environments and organisms will be analyzed. Furthermore, the effects of nutritional level of bays on the accumulation and transfer of PBDEs from phytoplankton to zooplankton will be studied. In addition, the effects of nutritional level of bays on the content, composition of PBDEs in sediment and the fluxes of PBDEs from water to sediment will be studied. The water-sediment coupled model will be established to illuminate the effects and mechanism of nutritional level on the fate of PBDEs in bays. This program will provide theoretical foundation and scientific basis on the combined effects of eutrophication and POPs in the coastal area.

富营养化和持久性有机污染是近海面临的主要环境问题,而水体的营养状况又是影响持久性有机污染物(POPs)环境归趋的重要因素，但目前对近海富营养化和POPs各自独立的研究较多，对它们之间复合作用的研究较为薄弱。多溴联苯醚(PBDEs)是一种新型POPs，由于近年来在环境和生物体中的含量呈指数式增加而受到广泛关注。本研究以营养水平不同的海湾(包括胶州湾、莱州湾和桑沟湾等)为研究区域，以PBDEs为POPs的代表污染物，采用现场调查、室内模拟和现场实验、模型等方法，研究海湾营养水平与水、沉积物和生物体中PBDEs的关系、对浮游生物富集和传递PBDEs以及对沉积物中PBDEs含量、组成和沉积通量的影响等，并建立不同营养水平下水-沉积物中PBDEs耦合模型，阐明营养水平对海湾中PBDEs环境归趋的影响及其机制，为近海富营养化和POPs这两大主要环境问题的复合污染效应提供理论基础和科学依据。

近海环境面临着氮、磷和持久性有机污染物共存的复合污染，其中多溴联苯醚(PBDEs)由于污染范围广、毒性高、危害大而广受关注。本项目采用现场调查、实验和模型等多学科交叉手段，研究典型海湾PBDEs与营养水平之间的关系，以及营养水平对浮游生物富集、传递和沉积PBDEs的影响。取得如下研究成果：(1)研究海湾中PBDEs含量与组成、分布与分配、来源与风险，阐明海湾PBDEs污染与营养水平间的关系。海湾营养水平影响海水和沉积物中PBDEs的含量与分布；海水及沉积物中PBDEs含量随海水中叶绿素a含量、化学需氧量及营养盐浓度的增加而增加，与海水营养水平呈正相关关系。沉积物中PBDEs的含量和分布受总有机碳(TOC)影响，而TOC含量与海湾营养水平和生产力有关。(2)构建浮游植物–浮游动物食物链，研究不同氮、磷浓度下PBDEs在浮游生物食物链中的富集和传递。PBDEs在浮游植物–浮游动物食物链上具有生物富集和生物放大作用；随氮、磷浓度的升高，浮游植物的总脂含量降低，对PBDEs的藻细胞富集量减小，降低了浮游生物单位脂重生物放大因子。(3)研究不同氮、磷浓度下浮游植物富集PBDEs后对底部沉积通量的影响。随氮、磷浓度增加，浮游植物大量繁殖，可富集水相中更多的PBDEs。随着浮游植物的死亡，PBDEs沉积通量增加，且富集量和沉积通量均与PBDEs的性质有关。(4)结合现场调查和实验数据，构建海水–沉积物中PBDEs耦合通量箱式模型。模型研究表明，随着营养水平的升高，PBDEs在海水–浮游植物中的交换通量增加，在海水–沉积物间的沉积通量也呈增加趋势。本项目突破了海水溶解相中PBDEs数据缺乏的局面，创新性的利用探索性数据分析方法解析PBDEs来源和识别海湾中主要影响同系物；以处于低营养级的海洋浮游生物群落为研究对象，创新研究层次；并采用调查、实验与模型等多学科交叉手段研究了近岸典型海湾中PBDEs污染与营养水平之间的关系及其环境归趋，对保护海洋生态环境、实现海洋可持续发展具有重要的意义。