山东半岛生物富集类卤代物的入海通量、行为过程与环境效应

Shandong Peninsula is the experimental area for the 'Yellow and Blue' national developement strategies and provincial 'marine ranching' program, and is also the traditional base of marine chemical industry in China. Bioaccumulative halogenated compounds (BHCs) from the blooming of bromine- and fluorine-chemical industries pose health threats on the terrestrial and marine environments and ecosystems. Investigations the effects of BHCs on terrestrial and marine environment and ecology are imperative yet complex scientific questions. This project plans to select Shandong coastal region as study area, and typical BHCs (chlorinated paraffins, brominated flame retardants, and perflourinated compounds) as target compounds. Extensive field measurements will be conducted to collect air, riverine and coastal water, waste water from industrial sewage outlets, sediment, phytoplankton, and aquatic organism samples across the Shandong coast region. A coupled multi-media environments and food web model will be established covering the Shandong coast region and its surrounding areas to simulate environmental fate and levels of targeted BHCs in different environmental compartments and in food web. All results from field measurements, lab analysis, and numerical modeling will be integrated to interpret, elucidate, and quantify the major origins, pathways and quantities of these chemicals entering marine environment, their processes involved such as the river-sea interfaces (especially the estuarine turbidity maximum zone), water-air exchange, water-sediment exchange, and water-plankton exchange, etc., their respective contributions to the contamination to food web and marine ranching, and to identify source-receptor relationships. The results will provide scientific strategies for the local industrial development, environmental pollution controlling and marine economy, especially the marine ranching industry.

山东半岛是国家级“蓝黄战略”承载区和山东省“海洋牧场”的试验区，也是传统的海洋化工基地。溴化工和氟化工的蓬勃发展产生的生物富集类卤代物(BHCs)对区域生态与环境造成一定的健康危害。研究BHCs对区域陆地和海洋环境和生态的影响是迫在眉睫却又复杂的科学问题。本项目拟以山东半岛海岸带为研究区域，以典型BHCs（氯化石蜡、溴系阻燃剂和全氟化合物）为目标物，采集主要入海河流、大气沉降、排污口以及典型海湾海水、底泥、浮游生物和水生食物网的浓度数据，建立区域多环境介质和食物网耦合模式，集成排放、观测分析和数值模拟结果，阐明和量化BHCs的入海通道和通量，揭示其河-海界面（河口最大浑浊带）、水-气交换、水-泥交换和水-藻类交换等环境过程，阐述其对近海海洋及海洋牧场水生生物影响的主控因子及源汇关系。研究成果可为区域产业健康发展、环境污染控制和海洋经济壮大尤其是海洋牧场建设提供科学依据。

山东半岛是我国传统的海洋化工基地，溴化工和氟化工的蓬勃发展产生的生物富集类卤代物(BHCs)对区域生态与环境造成一定的健康危害。山东半岛也是国家级 “蓝黄战略”承载区和“海上粮仓”的试验区。研究BHCs对区域陆地和海洋环境和生态的影响是迫在眉睫却又复杂的科学问题。本项目以山东半岛海岸带为研究区域，以溴系阻燃剂(BFRs)、有机磷酸酯阻燃剂(OPEs)和全氟化合物(PFAS)为目标物，通过采集山东海岸带主要入海河流、大气沉降以及典型海湾海水、底泥、浮游生物和水生食物网的样品，建立了区域多环境介质和食物网耦合模式集成排放、观测分析和数值模拟结果，获得了如下重要认识：(1）2014-2019年间，渤海大气中OPEs的水平呈上升趋势。渤海大气中73%的TCEP和TCPP来自于近海水体的挥发，而河流输入是近岸水体OPEs的主要来源；（2）环渤海入海河流水体中，BDE209是最主要污染物，其平均浓度比DBDPE高一个数量级；2013-2018年间，环渤海城市河流中的BFRs浓度明显降低，农村及偏远区域河流中污染含量上升；随着BDE209禁用，DBDPE的生产和使用量不断攀升；（3）渤海水和沉积物中BFRs的高值区均在莱州湾和黄河口外，除受莱州湾近岸输入影响外，黄河口外高浓度的悬浮颗粒物和高沉积速率等水动力条件都是影响其分布的重要因素；河流输入是渤海BDE209的主要源，大气沉降是渤海DBDPE主要的源，降解过程是BDE209在渤海水体中主要的去除机制；（4）渤海水体的HFRs呈现出冬季浓度高、夏季低的明显特征。风浪造成的再悬浮是冬季HFRs浓度高的主要原因。春季浮游植物的“生物泵”和夏季海水的分层是BFRs表层水体浓度低的主要因素之一；(5)首次报道了河口全氟聚醚羧酸的生物富集规律，发现了海螺特异性富集PFMOAA现象；生境决定了BFRs在河口-近海食物网中的生物富集和传输过程，发现了海参特异性富集BFRs的现象。项目已在Nature Food (1篇)、ES&T（6篇）、Water Research（2篇）、EI（2篇）等期刊上发表论文40余篇。研究成果可为区域产业健康发展、环境污染控制和海洋经济壮大尤其是海洋牧场建设提供科学依据。