亚热带河海界面水体颗粒物粒径与黑碳对典型有机污染物迁移传输过程的影响机制研究

Estuary is a key location of the river-sea interface whrer receives a quantities of pollutants from land.The estuarine chemical transport processes of pollutants are very complicated influenced by many environmental factors. A subtropical estuary (Jiulong River Estuary) is chosed as the target study area, using large-surface observation and fixed-point observation, Compound Specific Isotope Analysis(CSIA) and several High-tech analysis technologies to systematically study the speciations, phase partitioning, sources and temporal and spatial variations of typical organic pollutants (Polycyclic aromatic hydrocarbons and Perfluoranated compounds) in the estuary. It will focus on the adjustment mechnism of the characteristics of particle (fraction size, black carbon, organic matters and so on) and the environmental factors (such as tide or volume of runoff) impast on the transportation of pollutants. The filtration efficiency in the turbidity maximum zone (also called as pollutants trap) will be also studied. Then the fluxes of these typical pollutants from estuary to coast will be estimated. This study will reveal the transport mechanism of pollutants from estuary to the sea and the environmental impact of human activities, and provide a scientific support for the environmental protection coordinated with land-sea and environment management.

作为河海界面的典型区域--河口接收了大量陆地污染物，是水污染严重的主要区域，由于河口区影响因素复杂，污染物在该陆海界面的迁移传输变化剧烈。本研究以受人类活动影响大的亚热带九龙江河口为研究对象，通过现场大面观测与定点观测，结合单体烃碳同位素（CSIA）等高新分析技术，系统研究典型有机污染物（全氟化合物和多环芳烃）在该河海界面的存在形态、相态分布、来源及时空变动规律，探讨颗粒物性质（粒径、有机组成等），以及环境因素(潮汐、径流量)等对污染物传输过程的调控机制，特别是具有污染物“捕集器”之称的河口最大浑浊带对污染物的过滤效率，并进行河口入海通量估算。该研究将揭示污染物在河海界面的输运变动机制以及人类活动产生的环境影响，为陆海统筹的环境保护与管理提供科学依据。

河海界面污染物的迁移传输过程及机制复杂，项目通过现场调查及定点观测，研究了九龙江河口水体中全/多氟化合物（PFAS）和多环芳烃（PAHs）的组成、含量及时空变化特征，采用单体烃碳同位素技术示踪了PAHs的污染来源，探讨了颗粒物粒径、有机碳（OC）和黑炭（EC）对其迁移传输的影响机制，并估算了最大浑浊带的捕集效率。研究发现，河口区PFAS和PAHs的浓度从陆源向近海传输过程中逐渐降低，但在最大浑浊带出现峰值（“捕获效应”）；河口区人类活动强度以及流域径流量/降雨量影响了污染物的季节变化特征。最大浑浊带水体中3-4环PAHs和短链PFAS以溶解态迁移为主，高环数PAHs和长链PFAS以颗粒态迁移为主。涨潮阶段SPM主要以细颗粒物（<10μm）为主,退潮阶段以粗颗粒物（63-153μm）为主，PAHs和PFAS主要分布在细颗粒上，说明细颗粒对污染物的吸附起到至关重要的作用。颗粒物上不同粒径PAHs和PFAS与OC和EC的相关性不显著，推测河口众多复杂因素共同影响污染物在最大浑浊带的迁移传输。根据三维水动力模型（COSCO）模型计算了污染物在河口-厦门湾的停留时间，结果表明污染物从河口扩散至厦门湾后，可在一定时间范围内被清除。根据沉积通量和沉积物中污染物浓度，估算出最大浑浊带∑PFAS沉积通量为54 kg/a，∑PAHs沉积通量为2700 kg/a，表明最大浑浊带对PAHs的捕集作用高于PFAS。该研究对于揭示有机污染物在河海界面迁移传输机制提供重要理论支撑，同时为污染物的陆海统筹管理提供重要依据。