基于输入途径的快速城市化地区典型污染物的生态过程与模型模拟

Urbanization has led to increase of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFASs) and pharmaceuticals and personal care products (PPCPs), which gradually threaten the ecosystem security. Baiyangdian Wetland with rapid urbanization is specified as research object. Field investigation, fixed-point monitoring, laboratory analysis and model simulation will be applied. PFASs and PPCPs in input sources (including wastewater treatment plants, wet-dry deposition, inter-basin water transfer), water and sediment, dominant species will be detected and analyzed to master eco-environmental effects of typical pollutants on wetland under urbanization. Combined with social economic information and resource & environmental data, ecological process from input source, aquatic environment to dominant organisms will be constructed from multimedia diffusion model and material flow. Then transport and degradation of pollutants in wetland and spatiotemporal trend under urbanization will be understood. This research will provide theoretical support to construct prevention and control technology of pollutants in urbanized area.

本研究针对快速城市化发展中全氟化合物（PFASs）和药物及个人护理物品（PPCPs）在环境介质及生物体内普遍检出，并逐渐威胁生态系统安全的问题，以白洋淀湿地为研究对象，将野外调查、定点监测、室内分析、模型模拟相结合，通过对白洋淀污染物输入途径（污水处理厂、干湿沉降、跨流域调水）、水体和沉积物、淀区优势动植物中典型PFASs和PPCPs的分析，结合经济社会及资源环境信息，解析城市化进程中典型污染物对湿地生态系统的影响机制，利用污染物多介质扩散模型及物质流分析方法，构建湿地生态系统中污染物输入-水环境暴露-优势生物富集的生态过程，揭示污染物在湿地生态系统中的输移特征以及在城市化进程中的变化态势，以期为建立有效的城市化地区典型污染物防控技术和手段提供理论支撑。

本项目针对快速城市化发展中带来的全氟化合物（PFASs）和药品及个人护理用品（PPCPs）威胁生态环境安全的问题，聚焦白洋淀、永定河-洋河流域及黄渤海滨海区域开展了污染物的输入途径识别与通量核算、水生生态系统典型动植物的生态效应、基于输入途径的污染物生态过程研究。取得如下重要结果：（1）白洋淀流域入淀河流及淀区PFASs的污染特征及生态效应：分析地表水与沉积物、优势动植物中12种PFASs分布，白洋淀流域环境及生物体普遍受到PFASs污染并存在加重的态势，阐明了上游流域污水处理厂的重要贡献，揭示了优势动植物对不同PFASs的生态效应。（2）永定河-洋河流域PFASs生态过程及驱动因素：分析污水处理厂出水、水体与沉积物、鱼类、降水中PFASs分布及富集效应，针对不同年度的调查分析，阐明了GDP增加、旅游业繁荣等导致污染加重。基于污水处理厂排水-河流输入-大气沉降至水体赋存-沉积吸附-生物富集，构建了污染物生态过程，定量核算了输入贡献，揭示了PFASs在水体中的绝对汇集。（3）白洋淀流域PPCPs的污染特征及风险评估：分析不同季节地表水中30种5大类PPCPs，揭示了卡马西平、咖啡因、氧氟沙星和脱水红霉素较高的生态风险，不同季节的时空变化表明密集的人工干预可有效降低PPCPs的污染，包括禁止水产养殖、引水工程及农村污水处理。（4）黄渤海区域PPCPs污染特征及驱动因素：分析了20个城市河流地表水及沉积物中PPCPs污染特征，经济发达、人口稠密的大城市呈现出高浓度的PPCPs污染，建立了预测污染指标，发现肉禽蛋奶的总产量与水产总产量以及废水的排放量起着重要作用。.基于以上研究，团队发表论文6篇，其中SCI论文4篇，中文核心2篇。授权软件著作权1项。参加国内外学术会议8人次，作学术报告6人次。项目负责人（排名第九）获得2018年度中国科学院科技促进发展奖。