京津与杭州地区有机氯农药的归趋模拟
文献类型：学位论文
| 作者 | 曹红英 |
| 答辩日期 | 2005-07 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 梁涛 |
| 关键词 | 北京 天津 杭州 有机氯农药 逸度模型 迁移通量 归宿 灵敏度分析 不确定性分析 区域差异 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 持久性有机污染物的环境行为与归宿及其对生态环境和人类健康的影响越来越成为各相关领域学者关注的热点。由于研究者越来越关注污染物在多种介质中的环境行为，特别是跨界面的迁移特征，多介质环境模型在系统模拟有机物迁移方面的优势逐渐显示出来。逸度模型以其结构简单、整体性好等特点成为模拟有机污染物归宿的最佳模型之一。在了解某地环境污染状况及其造成的暴露风险时，利用多介质模型不仅可以大大提高研究效率，而且可以提供全面归纳野外调查和实验室模拟试验获得的各种资料，提供非平衡甚至非稳态条件下污染物在多介质复杂环境中迁移、转化模式的定量结果的重要手段。 本研究以有机氯农药HCHs和DDT为主要研究对象，利用多介质逸度模型研究了其在北京、天津和杭州地区各环境介质中/间的迁移转化和归宿。作为典型的持久性有机污染物，其在自然环境中的行为和归趋具有一定代表性。深入和定量探讨各介质中的含量水平、分异特征、变化规律和介质间迁移行为不仅对深刻认识对象污染物的污染效应有重要意义，也可为今后继续研究环境中其它持久性有机污染物提供方法学基础。同时，研究成果可为这些地区环保管理部门制定持久性有机污物调控和风险管理政策提供定量依据。 本研究采用了四级逸度模型方法，一般的模型多以气、水、土壤和沉积物为主要环境相，生物相作物主相的子相来考虑。但在一个大的研究区域内，每个环境相都存在较大的区域差异，而模型计算结果不能体现这种差异。因此在本研究中，对各环境相进行了初步的分类，并确定了10个环境相，即：气、水、旱地土壤、水田土壤、非耕地土壤、沉积物、叶、旱作根、水稻根和树根相，鱼作为水相的子相，植物相不再作为子相，而是与所接触的环境相有直接的交换。 研究取得的主要成果包括： 1）HCHs各异构体在各研究区域中浓度的动态变化。分为两个阶段，即有机氯农药施用期间（1952~1983年）和1983年有机氯农药禁用至今。HCHs在开始施用后10年之内即在各环境相中达到稳态分布，而DDT则需要20多年甚至更长的时间，由于施用的中断其在土壤相中始终未曾达到达到稳态分布。对比3城市发现，有机氯农药施用期间，杭州地区水、耕地土壤、鱼和作物根中HCHs浓度高于京津地区，有机氯农药的大量施用是主要原因。天津地区水、沉积物、鱼、非耕地土壤和叶相中HCHs浓度较高，与其两大农药厂污水排放造成的水体污染应有密切关系。北京地区污染水平相对较低。有机氯农药停止使用后HCHs在3个地区的浓度有较大的变化，杭州地区各环境相中HCHs浓度普遍偏低，而京津水平相当，显然是由于杭州地区气温较高， 利于HCHs的降解和挥发。 2）有机氯农药施用期间，平均每年通过农药施用进入研究区域环境的HCHs分别为：北京134t，天津628.4t，杭州1676.9t。环境中HCHs的总储量分别为253t，717t和420.2t，其中土壤中占总储量的比例分别为96.6%，87.0%，84.8%。土壤和沉积物中降解以及气平流输出是HCHs的主要输出途径，每年带走HCHs的量占总输出量的90%以上。 3）HCHs和DDT各异构体在各研究区域环境介质中/间迁移通量的动态变化。迁移过程分析表明，研究区域各环境介质间的迁移过程以气－土沉降、土壤侵蚀、水－气扩散、水－沉沉降、土－气扩散和降解通量最为重要。对HCHs在3城市主要迁移通量的对比来看，农药施用期间， 天津的气－水迁移（T12）和水－沉迁移（T24、T42）通量较高，与其水域比例大、水污染水平高有关，而水体的严重污染是农药厂排放大量污水所致。北京的气－土迁移（T13）、土－根迁移（T35、T53）通量较高，与其大气沉降量大和土壤污染水平高有关。其余各项迁移通量均以杭州为最高，与其高的有机氯农药施用量所造成的高水平污染有关。从2002年HCHs在这3个地区的迁移通量看，除灌溉通量（T23）是杭州高外，其它各项迁移通量都低于京津地区，这与杭州水田为主的土地利用方式有关，其灌溉用水量远大于京津。从京津的对比来看，所有与水有关的迁移通量，如T21、T23、T24、T42都是天津大于北京。据预测结果2020年HCHs的迁移通量已经很小，在3个地区之间的对比关系与2002年相似。由于迁移通量的计算过程有面积因素在内，所以其绝对大小不代表其强度，但可以反映特定区域内HCHs的迁移趋势。 本研究通过3种途径对计算结果、参数和模型分别进行了可靠性分析： 1）浓度验证结果表明，有机氯农药施用期间HCHs在气、水、土壤和沉积物中的浓度水平达到ppm数量级，与实测浓度吻合较好2001年各相计算浓度下降至ppb和ppt数量级，与实测值吻合较好；总体上看，浓度计算值与实测值的残差多小于1个对数单位，仅在生物相中偏差达1~2个对数单位； 2）对全部输入参数计算了灵敏度系数（输出浓度变化率/参数变化率），得到对计算浓度有重要影响的18~20个关键参数，包括农药施用量、气/水平流流量及浓度、大气沉降速率、气/水中颗粒物有机质含量、降解速率常数、亨利常数、蒸汽压、吸附系数、温度、土层和沉积层厚度等。 3）用蒙特卡罗模拟方法，根据关键参数的均值和标准差产生的随机数进行计算，结果表明，当输入参数的变异系数小于0.6时对模型输出结果影响均较小，证实模型的稳健性较好。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 84 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/290]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹红英. 京津与杭州地区有机氯农药的归趋模拟[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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