青藏高原多介质环境POPs研究进展.pdf

第 卷第 期 年 月应 用 化 工 .收稿日期:修改稿日期:基金项目:第二次青藏高原综合科学考察研究项目()第二次青藏科考支撑服务与成果转化项目()年环境化学与生态毒理学国家重点实验室开放基金()作者简介:肖方景()男福建三明人在读硕士师从江桂斌研究员主要从事水污染控制研究 电话:.通信作者:布多()男(藏族)西藏林芝人教授博士主要从事环境化学与环境生态学 电话:.张强英()女四川乐山人副教授博士主要从事水污染控制研究 电话:.青藏高原多介质环境 研究进展肖方景旦增魏延丽郭梓萌陈优布多张强英(西藏大学 生态环境学院西藏 拉萨)摘 要:持久性有机污染物()的高山冷凝效应和全球蒸馏效应使得青藏高原成为研究 的热点区域系统地综述了青藏高原多介质中多氯联苯()、有机氯农药()、多环芳烃()、溴代阻燃剂()和全氟化合物()的研究现状和进展阐述了五类 在多介质环境含量赋存特征和环境行为归纳总结了各类 在青藏高原多介质环境的含量分布特征:大气 土壤 鱼:土壤 鱼 青稞:青稞 油菜 土壤:冷杉 土壤 水/沉积物 冰川:地表水 降雪 土壤 为研究 来源、赋存特征和污染研究提供可行性参考为加强青藏高原新型 研究、开发处理技术和完善监测体系提供科学依据关键词:青藏高原 赋存特征多介质环境 研究进展中图分类号:文献标识码:文章编号:()():().()()()()().:/:.:年国际社会通过了关干持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约 国内外专家、学者对持久性有机污染物()控制和处理技术更为注重成为衡量环境质量的重要指标被列入公约的 物质有多氯联苯()、有机氯农药()、多环芳烃()以及多溴联苯醚()等 在环境介质的迁移、转化、降解和归宿是近年来研究的热点方向 由于 的高山冷凝效应和全球蒸第 期肖方景等:青藏高原多介质环境 研究进展馏效应使得青藏高原成为研究 的热点区域本文旨在梳理青藏高原的大气、土壤、湖泊、沉积物、冰川、生物等多介质环境中 的含量赋存、迁移、沉降、转化和归宿对各类 在不同环境介质中环境行为进行系统的总结为研究 来源、赋存特征和处理技术提供理论的支撑 青藏高原 研究进展阐明各类 在多介质环境的赋存形态、环境行为和浓度水平为探究 来源地、季风影响、分布情况、沉降规律和演变历史提供基础.多氯联苯()的研究多氯联苯()是一类以联苯为原料在金属催化剂的作用下经高温氯化生成的有机化合物共有 种同类物将其按照氯原子的个数分为低氯代联苯(个氯原子)和高氯代联苯(个氯原子)青藏高原高海拔是 沉降富集的重要因素 等对色季拉山两侧土壤进行分析结果表明 的平均浓度分别为 /两侧总有机碳归一化浓度与海拔的关系呈现不同的变化趋势 这是为数不多的揭示持久性有机污染物沿山脉两侧海拔累积差异的研究之一 进一步探究 在不同海拔累积差异性的影响因素薛永刚等在西藏东南森林对 在土壤垂直分布进行研究证明了森林中凋落物的沉降加强了 从大气向地表的沉降温度和地表覆被是影响 海拔梯度分布的重要因素 等对珠穆朗玛峰北坡的不同海拔梯度表层土壤环境进行分析发现了 在高海拔地区发现了较重的同系物表明了不易挥发的同系物在高海拔地区更容易富集 本身同系物的重量也是海拔梯度分布的影响因素 更严重的是 不仅在高原土壤中汇集还在高原湖泊的沉积物中富集并通过食物网传递和生物放大效应影响青藏高原生态环境和人类生态健康 等采集藏南地区湖泊沉积物岩芯来检验 浓度和通量沉积物芯中 浓度为./通量分别为./()在沉积物剖面的大多数剖面中都观察到(低氯)的流行表明轻分子量的 最可能是长距离大气输送()迁移到湖泊沉积物中高海拔湖泊沉积物是大气历史沉降的良好记录 已有研究证明 已经在食物网中富集累积并且符合 在不同海拔累积的差异性 等对西藏东部卧龙山的牦牛样品进行类二噁英多氯联苯()的检测 的总浓度分别为./在 处浓度最高证明了 浓度随海拔梯度增加呈显著正相关.有机氯农药()的研究有机氯农药()主要是芳基碳环或杂环化合物分子量在 磅之间 其中包括滴滴涕()及其类似物六氯环己烷()等由于 的长距离大气输送()特性使得研究人员更注重对 的源解析和多介质相间迁移的研究 从青藏高原大气中 研究更能表明 来源由于 特性龚平等运用了相对组成探针技术进行采样分析证明了六氯苯()和滴滴涕()主要是本地源六六六()和硫丹()通过 迁移到青藏高原南部 王小萍等综述了六六六()、六氯苯()的被动采样技术结果表明由于 的 和高山冷凝效应的作用青藏高原低温和高海拔将加速 物质在高原上的沉降和聚集 等调查了青藏高原、巴基斯坦及尼泊尔大气典型(如 和 等)的浓度水平结果表明青藏高原大气 整体水平比周边源区如尼泊尔和巴基斯坦等低 个数量级且浓度趋势呈现从西藏的东南部向西北部递减的空间特征表明 是由青藏高原周围污染源通过 进入青藏高原 等测量了青藏高原土壤和空气中 和分析了 种代谢物的变化证明高原土壤是接收 和空气中光降解(代谢物)的汇 然而 在土壤植物介质间的迁移转换是复杂的 等阐述土壤植物系统 迁移转化研究植物中对映体组分很少与浓度、海拔或土壤性质相关 吕良禾修复植物中 的富集浓度分析表明油菜地上部分中的 未检出黑麦草地上部分 浓度较高但降解效率较低表明植物根系微生物作用是 是否由土壤迁移到植物的重要因素 湖泊是 重要的“汇”和“二次源”当作为“汇”主要来源是大气沉降地表水汇入作为“二次源”时是湖泊沉积物、水生生物、植物和土壤的输入源 等利用三级逸度模型对六六六()、滴滴涕()等在纳木措流域的迁移和归趋等环境行为进行了模拟结果表明了在印度季风推动大气中六氯环己烷()的长距离迁移后沉降到湖泊该湖泊是 的净汇土壤和沉积物是 的最终归宿 然而研究人员对湖泊进行更深入的探究 等钻探了两个羊卓雍措湖的沉积物岩芯并对其 种 进行分析发现湖泊的沉积物岩芯是用来记录 的沉降历史良好介质 同时有研究证明冰川的冰芯与湖泊沉积岩芯具有相同作用袁国礼等分析青应用化工第 卷藏高原不同年代冰川中释放出来的 的含量及组分进行测试分析并建立、随时间推移变化曲线图证明了冰芯是良好的介质记录了 在环境介质沉降规律和演变历史 冰川同湖泊一样作为 输入的“二次源”等通过对长文罗扎冰川 个沉积剖面的 (和)浓度峰值的调查引入了青藏高原冰川融化作为“二次源”的证据 结果表明第一个高峰出现在 世纪 年代与周边国家和地区 和 的大量使用相对应 第二个高峰在 年 和 的生产和使用受到严格限制这可能表明冰川融化导致了大量的排放揭示了遗留 的大气沉积历史还揭示了冰川中 向邻近环境的大量释放的证据.多环芳烃()的研究多环芳烃()是一类含有 个或 个以上苯环的持久性有机污染物()具有半挥发性和高持久性可在大气、土壤、湖泊沉积物等介质赋存和积累正逐渐成为一个全球性的环境问题 通过 和“蚱蜢跳效应”在全球环境中迁移、转化从而使距离排放源很远的青藏高原地区出现“捕获”的现象这些现象根据海拔、温度和纬度因素差异被称为高山冷凝效应、全球蒸馏效应和高纬度冷捕获 由于以上效应青藏高原大气中 主要由于外源输入 等调查拉萨市大气中 的浓度结果表明拉萨地区 浓度范围为 /年均为()/颗粒相 与气温和相对湿度呈强负相关反轨迹分析表明拉萨大气 主要由印度季风和西风带从外部源区输送过来的 是研究本地源(本地污染)和外部源()综合影响的理想化合物 已有研究表明温度是影响 的气水界面交换的重要因素 等收集了普莫雍错湖和色林错湖的沉积岩心两湖的 种 的总浓度在“热异常”时期均低于正常水平这表明高温限制大气中 的沉降温度因素影响 沉降和挥发 目前研究对于大气、土壤、湖泊中 关注较多而对于冰雪介质作为 的光化学反应媒介的研究仍然很贫乏 等对青藏高原冰川和雪坑进行研究探究冰川和雪坑 的含量、分布特征和来源解析证明了冰川和雪坑都受到西风带影响 通过 特性被青藏高原“捕获”.溴代阻燃剂()和全氟化合物()的研究 溴代阻燃剂()属于有机卤素的化合物大类 溴代阻燃剂因其高效、低成本而成为目前市场上最大的阻燃剂 主要包括多溴联苯醚()、四溴双酚 ()和六溴环十二烷()等 全氟化合物()如全氟辛酸()和全氟辛烷磺酸()已被生产并用于各种工业和消费产品 以上两类是较为新型的 最近的研究表明、会对当地环境、人类和野生动物造成不利影响、在食物链和食物网富集累积青藏高原湖泊的鱼类体内已经发现含这两类 等从青藏高原的 个高寒湖泊采集了 个鱼类样本测定了鱼类肌肉组织中 浓度 结果表明高原湖泊鱼类体内 含量变化受 种主要环境因素的控制如气温、降水、经纬度和采样地点 同时鱼类也是预测青藏高原 的有效生物监测器能够间接地反映 、在各介质环境行为并且解析其来源史亚利等选取 个典型的高原湖泊开展了鱼类样品中 的污染水平调查研究结果表明在所采的多数样品中均检出 其中以 为主检出率是 浓度在./之间值得注意的是毗邻不丹、尼泊尔和印度的羊湖、神湖和班公湖体内检测出鱼样检出 浓度较高而远离边境的尼洋河、纳木措、巴松措的鱼样检测出 浓度较低表明这些 可能源自 不同于生物介质土壤中的 更能突显高山冷凝效应温祥洁等对青藏高原东北部地区土壤样品中 种目标 进行检测与分析其中有 种 检出平均浓度为./含量整体表现为西北高、东南低与青藏高原地势地貌相符 表现出明显高山冷凝效应 在生物、土壤、水体 研究较多但在湿沉降 研究较少郑宇等以青藏高原东部过渡区典型高山峡谷区、若尔盖草原湿地区为研究区对研究区内的降雪样品、河水和草原湿地地表径流样品中的 进行测定结果表明了降雪样品中 平均浓度为 /地表水样品中 浓度范围为 /湿地 区 河 水 样 品 中 浓 度 范 围 为 /含量在各介质中符合趋势:地表水 降雪 湿地河水 综合文献汇总了 在多介质环境中浓度赋存研究进展表 列举三类典型和两类新型的:有 机 氯 农 药()、部 分 溴 代 阻 燃 剂()、多氯联苯()、多环芳烃()和全氟化合物()结果表明青藏高原多介质环境各类 含量分布特征符合如下:大气 土壤 鱼:土壤 鱼 青稞:青稞 油第 期肖方景等:青藏高原多介质环境 研究进展菜 土壤:冷杉 土壤 水/沉积物 冰川:地表水 降雪 土壤表 在多介质中检测研究 目标 介质地点检测方法检出浓度/()方法检出限/()回收率/参考文献鱼西藏/.土壤西藏色季拉山.土壤青藏高原中/北部.大气西宁市.鱼()西藏/.:.:.:.水/土/植物()西藏土壤:青稞:.土壤:青稞:土:.水:.黄油()西藏拉萨.黄油西藏拉萨.土壤/植物藏南地区/土壤:.青稞:.油菜:.农田:.农作物:.农田:农作物:水/沉积物青海湖.土壤/植物西藏色季拉山公路/土壤:.冷杉:.土壤:.冷杉:.土壤:.冷杉:.冰川青藏高原.地表水/冰川/降雨青藏高原中/东部/(定量限):土壤青藏高原东北部/.:.:.地表水/降雪青藏高原东部/降雪:地表水:水样:雪样:.地表水西藏拉萨河/.结论和展望综述国内外学者对青藏高原的 研究汇总以下结论()青藏高原 来源归因于高山冷凝效应和大气长距离输送()青藏高原中部与北部的 主要受西风环流影 响高 原 南 部 主要源自印度次大陆(夏季印度季风冬季西南亚季风)()土壤是 重要的源和汇 进入土壤后的界面行为会影响生物和水环境的富集累积水环境和沉积物是探究 在青藏高原多介质环境归宿特性的重要介质 大气沉降是青藏高原 主要输入方式降解是主要输出方式土壤、湖泊和沉积物是主要的储存库 冰川和积雪环境是研究 沉积规律和演变历史的良好介质 植物和鱼是预测青藏高原其他介质环境中 浓度的有效生物监测剂 各类 所在的介质环境含量分布特征:大气 土壤 鱼:土壤 鱼 青稞:青稞 油菜 土壤:冷杉 土壤 水/沉积物 冰川:地表水 降雪 土壤虽然已经有大量研究 在不同介质的赋存特征和环境行为 但是对青藏高原 的研究还有许多薄弱方面对于进一步深入研究提出以下建议:()完善 采样技术和仪器联用分析建立高灵敏、低检出限的 检测新方法()加强对青藏高原 源解析现有 研究主要集中在青藏高原东部、中部和南部 因此建立青藏高原覆盖范围更大、区域性更广、代表性更强的 数据库为未来研究学者提供数据参考()青藏高原毗邻多国需要加强国际之间的合作共同保护青藏高原生态环境建立人类命运共同体守护好最后一方净土参考文献:王佩华赵大伟聂春红等.持久性有机污染物的污染现状与控制对策.应用化工():.():.“”.(/):.应用化工第 卷魏晋飞赵霞景凌云等.环境中多氯联苯()的污染现状、处理方法及研究展望.应用化工():.():.薛永刚王小萍.藏东南森林土壤中有机氯农药和多氯联苯的垂直梯度分布持久性有机污染物论坛 暨第七届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集.天津:持久性有机污染物论坛:.()().():.():./.():.宋严豪肖新荣周牧艳等.法检测植物提取类化妆品中有机氯农药残留.应用化工():.龚平王小萍盛久江等.运用相对组成探针技术研究青藏高原 大气传输与来源.环境科学研究():.王小萍龚平姚檀栋.偏远地区大气中持久性有机污染物研究进展.环境科学():.:.():.?.():().:.():.吕良禾.污染土壤表面活性剂强化植物微生物联合修复技术研究.沈阳:沈阳大学.():.:.():.:.:.袁国礼李俊.青藏高原冰川消融致“二次源”的释放中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第 届学术年会文集.贵阳:中国矿物岩石地球化学学会:.():.王天杰苏丹李雪等.丝瓜络改性方法及其对水中痕量多环芳烃的吸附特征.应用化工():.():.():.:.:.:.():.():.():.().():.第 期肖方景等:青藏高原多介质环境 研究进展 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