黄河水沙条件对典型有毒有机污染物生物有效性的影响

有毒有机污染物由于存在"三致"和生物富集效应而受到全球的广泛关注，且其生物有效性是当前研究的热点。黄河是典型的多泥沙河流，黄河水体存在多种有毒有机物污染，但目前有关黄河水体有毒有机污染物生物有效性的研究相当欠缺，有关水沙条件对污染物生物有效性的影响研究几乎为空白。因此本项目以多环芳烃和多氯联苯类化合物为例，将环境化学、环境水力学、环境生物学、泥沙动力学和环境地学方法相结合，从易解吸态、水相平衡溶解态和生物富集/生物毒性多层次深入研究黄河水体中典型有毒有机污染物的生物有效性；重点揭示泥沙的含量和组成、泥沙的沉积和再悬浮作用等水沙条件对污染物生物有效性的影响；剖析与黑炭相结合污染物的生物有效性以及溶解性有机质对其的影响；据此分析河流大型水利工程和调水调沙过程对污染物生物有效性和河流水质的影响，深化多泥沙水体中有毒有机污染物的归趋过程和生物效应研究，为多泥沙河流的水质管理和污染控制提供科学依据。

本项目以多环芳烃、多溴联苯醚和邻苯二甲酸酯等化合物为例，从易解吸态、水相自由溶解态和生物富集/生物毒性多层次深入研究了黄河水体典型有毒有机污染物的生物有效性；重点揭示了泥沙的含量和组成、泥沙的再悬浮作用等水沙条件对污染物生物有效性的影响。主要研究结果如下：.(1) 发现单位泥沙对典型有毒有机污染物多环芳烃和邻苯二甲酸酯的吸附量随泥沙含量的增加而降低，解析了泥沙含量的影响机制，发现泥沙形成的胶体和溶解性有机质以及泥沙间的相互作用是导致吸附量随泥沙含量降低的主要原因。 .(2) 揭示了悬浮泥沙的含量和溶解性有机质对多环芳烃存在形态的影响，发现水相自由溶解态污染物占总溶解态污染物含量的比例随悬浮泥沙和溶解性有机质含量的增加而降低；且自由溶解态占的比例随多环芳烃辛醇-水分配系数的增加而降低。.(3) 发现不管在老化和非老化条件下，泥沙中黑炭和碳纳米管的存在均显著降低了多环芳烃和多溴联苯醚的微生物有效性。微生物在厌氧降解水中溶解态多溴联苯醚BDE 47时，溶解性有机质的存在均能加快BDE 47的微生物降解速率，但不能增大BDE 47的降解率。但不同种类溶解性有机质对黑炭和碳纳米管上吸附态BDE 47的微生物降解存在显著的促进作用，并从多角度分析了其影响机制。.(4) 深入研究了黄河沉积物中碳质材料的来源和含量对有毒有机污染物生物富集作用的影响，发现在自然条件下，沉积物中污染物在碳质材料上的吸附作用和在生物体内的富集作用符合传统的线性分配作用，其孔隙水浓度和生物体内污染物的含量与碳质材料含量整体上呈负相关关系，并建立了沉积中碳质材料的来源和含量对污染物在生物体内富集影响的量化模型。.(5) 通过比较不同悬浮泥沙浓度下多环芳烃对浮游动物大型蚤的致死率和生物体内酶活性的影响，发现当水相多环芳烃的自由溶解态浓度不变时，悬浮泥沙的存在能提高污染物对大型蚤的毒性作用，进一步分析了悬浮泥沙的影响机理。.(6) 在小浪底调水调沙期间，调沙时黄河下游多环芳烃的总溶解态浓度和自由溶解态浓度均大于调水期间，这是由于小浪底水库泥沙的再悬浮作用导致沉积物中多环芳烃的释放，使下游河水中多环芳烃的浓度升高，同时增加了污染物的生物有效性。.发表带标注的SCI论文13篇，“高含沙河流中泥沙对水质的影响过程及机理研究”获北京市科学技术奖一等奖(基础研究类)，培养博士、硕士研究生8名。