有机硅氧烷的大气排放及其海陆环境的归趋模拟

This study is to focus on organic siloxanes, a type of new pollutants, due to the sea-land environment problem they cause. The monitor protocol based on grid, modeling and wind tunnel test are to be integratedly employed, from which the emission from the sources and its deposition process in the atmosphere are to be studied as the main topic. The burden from the sources, the flux of the dry and wet disposition in different time scale, sea-air and soil-air exchange rate over Liaodong Peninsular, Liaodong Bay (Bohai Sea) and North Huanghai Sea are to be determined. This project is to discover the impact of the kinetic and thermodynamic system of sea-land Environment on the process of the pollutant distribution caused by organic siloxanes, as well as the temporal and spatial variation pattern of organic siloxanes in the sea-land Environment. This project is to provide for China the theoretical basis on the control of the sea-land Environment pollutant caused by organic siloxanes and on the scheme of its emission reduction.

针对新型污染物有机硅氧烷的海陆环境污染问题，本项目拟采用网格化监测与数值分析及"风洞"模拟综合集成手段，着重研究有机硅氧烷区域污染源大气排放与沉降过程，明确辽东半岛、辽东湾和北黄海海域来自区域污染源的污染负荷以及不同时间尺度有机硅氧烷的干湿沉降通量、海气与土气交换通量，探明区域海陆环境动力与热力学性质对有机硅氧烷海陆环境污染过程的影响，揭示区域海陆环境中有机硅氧烷浓度的时空变化规律，为我国制定有机硅氧烷区域海陆环境污染控制对策和减排方案提供理论依据。

环状甲基硅氧烷（cVMS）中D4、D5、D6具有高挥发性和高亲脂性，已被确认为潜在的全球性污染物，与POPs一样广泛分布在大气、土壤和海洋环境中。因此，开展甲基硅氧烷海陆环境归趋的研究具有重要意义。本课题，开发了低流量空气采样器，建立了固相萃取柱（SPE-ENV）和热解析管（TD-Tenax）采集空气中甲基硅氧烷的主动和被动采样方法及实验室分析质控体系；同时，也建立了污水和海水中甲基硅氧烷检测方法的实验室分析质控体系。基本弄清了污水厂厂区和家庭等室内空气及污水厂入、出水中甲基硅氧烷浓度变化和排放规律，发现了污水厂构筑物对甲基硅氧烷大气排放具有重要影响，封闭式水厂D5年均浓度为4.83±5.41(µg/m3)，开放式为0.62 ± 0.88(µg/m3)，厂区外参照点年均浓度为0.20±0.17(µg/m3)，D5浓度封闭式水厂约为开放式水厂的8倍，为厂区外参照点浓度高24倍，在被调查的全部污水厂ΣcVMS（D4-D6）年排放量为1343.12 kg/yr。污水厂厂区空气中甲基硅氧烷浓度具有较强的季节性变化规律，夏季达到最高；室内空气也是大气中甲基硅氧烷重要排放源，校园男寝室D4和D5排放量（mg pp-1d-1）分别为0.06-0.16、2.01-13.06，而女寝排放量（mg pp-1d-1）分别为0.24-0.49、75.58-169.42，女生寝室排放量平均比男生寝室高2个数量级，表明大气中甲基硅氧烷主要来自个人护理品的使用；室外空气甲基硅氧烷与大气颗粒物（PM2.5和PM10）浓度之间有较强的相关性（p<0.05）。通过对位于辽东半岛近岸海域32个国控点位海水的监测，基本弄清了辽东半岛海域海水甲基硅氧烷的空间分布规律和组分特征，海域（海水）甲基硅氧烷浓度水平与人口分布密度具有较强相关性。发现大气与海水中甲基硅氧烷浓度组分具有明显的分异性，D5是大气中甲基硅氧烷的主要组分，而海水中是以D4为主，不仅仅是辽东半岛海域，包括黄渤海、东海和日本近岸海域。这些研究结果的取得，将为我国有效控制大气与海洋环境甲基硅氧烷污染问题提供重要依据。