西南地区典型POPs植被-大气交换的时空特征及数值模式实现

Vegetation can act as either absorbent of atmospheric pollutants or preliminary entrance of POPs (persistent organic pollutants) into terrestrial food chains, which is a crucial compartment in their global cycle. Located in the intersection of multiple atmospheric transport channels of POPs, the vast vegetation in Southwest China provides sufficient surface for plant uptake. Selecting it as target, the present proposal will: 1) construct a vegetation-air exchange module and couple it with the atmospheric transport model of POPs, 2) modify the model by comparison with observed temporal and spatial variations of exchange fluxes, and 3) simulate the temporal and spatial variations of typical POPs in Southwest China. By the uncertainty and scenario analysis, the controlling factors in vegetation-air exchange process and the relative importance of vegetation on the exchange fluxes, accumulation, and human exposure risk will be explored. Focusing on the ecological security, human health and agricultural development, the program will provide the scientific evidence for ecological risk control and the commercial competitiveness of Green products by discussing the vegetation-air exchange characteristics of POPs in Southwest China.

植被吸收既能缓解大气污染，又是大气POPs（持久性有机物）向地表迁移进入陆地食物链的初步通道，在POPs全球循环过程中起关键性作用。我国西南地区位于多条大气传输通道交汇的位置，当地茂密的植被为富集POPs提供了条件。本项目针对西南地区植被，拟构建植被-大气交换模块并将其与POPs大气传输模型耦合；利用观测的交换通量的时空数据对模型校正；最后以耦合模型模拟西南地区典型POPs交换的时空特征。根据不确定性分析认识植被-大气交换过程中的主控因子，利用情景分析评估植被对西南POPs的植被-大气交换、蓄积、以及人体暴露风险的影响。本研究立足于生态安全、人体健康和农业发展问题，探讨西南地区植被-大气POPs交换特征，以期为当地控制生态健康风险以及增强绿色产品出口竞争力提供科学参考。

植被吸收既能缓解大气污染，又是大气持久性污染物（POPs）向地表迁移进入陆地食物链的初步通道，在POPs全球循环过程中起关键性作用。本研究通过在我国西南地区的观测和模拟，建立包含植被-大气POPs 交换的森林模型，将其耦合至POPs的多介质污染传输模型和多介质人体暴露模型。以PCB-153为代表，模拟我国森林对PCB-153净交换通量和环境归趋的影响。同时选取西藏自治区为代表，对比云贵川三省，模拟PCB-153经食物链进入人体造成的污染负荷。通过项目实施形成以下几方面的认识：（1）森林能将我国PCB-153随大气流出量降低69%。四种典型森林树木对PCB-153的森林过滤效应接近。污染源附近森林导致的PCB-153净交换通量最为明显。（2）和以往研究只关注高纬度森林对POPs的截留不同，分布于我国南方的低纬度森林对阻碍PCB-153大气迁移也有重要贡献。低纬度森林主要通过将PCB-153截留在温湿度较高的南方，从而导致PCB-153降解量升高。这一过程这可能导致我国PCB-153的总寿命减少，而非高纬度森林那样导致PCB-153的总寿命延长。（3）由于周边地区污染的长距离传输、内陆谷物的输入以及西藏高脂饮食，远离源区的西藏人体负荷接近甚至高于周边的云贵川地区。污染暴露呈现牧民>城镇居民>农村居民的趋势。污染暴露与大量摄食含酥油食品有关。（4）在目前的饮食结构下，大气长距离迁移和谷物摄入都会对西藏人体PCB-153负荷产生影响。近年来，来自印度的污染传输和来自内陆的谷物对西藏人体PCB-153负荷的贡献率各占一半。研究深化了我国森林，尤其是广泛分布于南方的低纬度森林污染汇的认识，为西南森林生态保护提供了参考；同时也提示了POPs区域污染可以通过多种途径对西藏人体健康安全造成威胁，提出通过管控酥油摄入和谷物来源降低暴露风险，为该地区食品安全提供理论参考。本项目已经发表了SCI论文3篇，另有 2篇论文正在审稿后修改中，已培养博士3名和硕士2名。