北極和五大湖地區(qū)典型持久性有機(jī)污染物中氣候變化信號(hào)的統(tǒng)計(jì)分析
發(fā)布時(shí)間:2021-08-18 17:59
持久性有機(jī)污染物(POPs)是指通過(guò)各種環(huán)境介質(zhì)(大氣、土壤、水、冰雪、生物體等)能夠長(zhǎng)距離遷移并長(zhǎng)期存在于環(huán)境、易于生物富集并對(duì)人類健康和環(huán)境具有嚴(yán)重危害的天然或人工合成的有機(jī)污染物質(zhì)。POPs通常具有較高的毒性,會(huì)產(chǎn)生致癌、致畸和致突變的“三致效應(yīng)”。POPs的親脂性使其可以通過(guò)生物積累在生物體中達(dá)到較高濃度。此外,POPs在環(huán)境介質(zhì)中會(huì)轉(zhuǎn)移到代謝緩慢的固相或有機(jī)組織的脂質(zhì)中,進(jìn)一步在食物鏈中蓄積并逐級(jí)放大,最終影響到人類健康。盡管人類在意識(shí)到POPs的健康風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害后于二十世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)POPs的使用和生產(chǎn)進(jìn)行了限制和禁用,但是歷史上POPs的長(zhǎng)期、廣泛使用已經(jīng)造成了這些化學(xué)物質(zhì)在大氣、水體、土壤、植被以及冰雪等環(huán)境儲(chǔ)庫(kù)中的存儲(chǔ)。在POPs被禁用后,一次源排放減少,這些環(huán)境儲(chǔ)庫(kù)作為POPs的二次源成為了POPs排放的主要來(lái)源。由于POPs理化性質(zhì)例如飽和蒸氣壓、亨利定律常數(shù)、氣-水分配常數(shù)等均依賴于溫度,因此氣候變化特別是氣候變暖勢(shì)必會(huì)顯著影響POPs的相分配和轉(zhuǎn)移,有助于POPs從地表環(huán)境介質(zhì)向大氣遷移,導(dǎo)致大氣中POPs濃度增加,即POPs的再(二次)釋放。P...
【文章來(lái)源】:蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:142 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
α-HCH、γ-HCH、HCB和PCBs結(jié)構(gòu)式Figure1-1Chemicalstructureofα-HCH,γ-HCHandPCBs.
區(qū)大氣中PCBs濃度升高(Becker et al., 2006)。Ma等(2016)提出在未來(lái)氣候溫度繼續(xù)升高的可能性下, 偏遠(yuǎn)的南北極地區(qū)會(huì)受到更多的POPs物質(zhì)二次排放的影響。圖1-2表示了POPs在全球環(huán)境中由初級(jí)排放到二次排放和被存儲(chǔ)在POPs環(huán)境“儲(chǔ)庫(kù)”中的復(fù)雜過(guò)程。圖1-2從左到右顯示出POPs從人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和無(wú)意識(shí)排放開(kāi)始,通過(guò)大氣輸送到達(dá)到下游地區(qū),由干、濕沉降和地-氣交換進(jìn)入下游的地表環(huán)境介質(zhì)(冰川、海洋、土壤、積雪)中,在整個(gè)過(guò)程中經(jīng)歷了反復(fù)的氣-植物交換、水-氣、地-氣交換以及光解過(guò)程。另一方面POPs從地表環(huán)境介質(zhì)中的再次釋放(二次排放),經(jīng)大氣沉降、河流的輸入、洋流、徑流等過(guò)程使POPs進(jìn)入海洋和極地環(huán)境中(Ma et al., 2016)。 圖1-2 持久性有機(jī)污染物北半球循環(huán)模式及主要環(huán)境過(guò)程(Ma et al., 2016)Figure 1-2 POPs cycles patterns and environmental processes in the Northern Hemisphere (Ma et al.,2016).
9 圖1-3 持久性有機(jī)污染物循環(huán)模式和各環(huán)境介質(zhì)間通量交換示意圖(Ma et al., 2016)Figure 1-3 POPs cycles pattern and exchange flux across environmental media (Ma et al., 2016).POPs在農(nóng)業(yè)、商業(yè)和工業(yè)使用過(guò)程中被排放到環(huán)境中,便會(huì)立即在各儲(chǔ)庫(kù)中進(jìn)行交換和分配。如上所述,POPs與各儲(chǔ)庫(kù)之間的交換很大程度上依賴于POPs的某些物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件。隨著POPs在環(huán)境中的再分配,這些重要的物理化學(xué)性質(zhì)會(huì)控制它們?cè)诟鱾(gè)介質(zhì)中的停留時(shí)間。建立POPs理化參數(shù)與溫度的回歸方程可分析溫度對(duì)POPs的相分配的影響(表1-2)。如表1-2所示,方程中所用到的理化參數(shù)主要有分壓(PA)、亨利常數(shù)(H)、辛醇-水分配系數(shù)(KOW)、辛醇-大氣分配系數(shù)(KOA)、降解和轉(zhuǎn)化特性(如:光解、生物代謝和水解)。其中,分壓氣強(qiáng)(PA)和辛醇-大氣分配系數(shù)(KOA)常用于指示物質(zhì)的揮發(fā)能力;亨利常數(shù)(H)和辛醇-水分配系數(shù)(KOW)常用于指示物質(zhì)在大氣和水體之間的相分配情況(武曉果,2011)。綜合表1-2中分壓強(qiáng)(PA)和溫度(T)間的正相關(guān)關(guān)系、以及辛醇-大氣分配系數(shù)的對(duì)數(shù)(log KOA)和溫度(T)之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系得出溫度的升高可造成POPs分壓強(qiáng)升高和辛醇-大氣分配系數(shù)下降,從而使得這些POPs物質(zhì)的揮發(fā)即二次排放增加。典型POPs在溫度每升高1°C的情況下?lián)]發(fā)性會(huì)提高10%–15%(Lamon et al., 2009)。例如Komprda等(2013)研究表明溫度升高會(huì)導(dǎo)致HCB全年的揮發(fā)通量增加7.8%
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]氣候變化與持久性有機(jī)污染物全球循環(huán)[J]. 王小萍,孫殿超,姚檀棟. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué). 2016(10)
[2]北極海冰減退引起的北極放大機(jī)理與全球氣候效應(yīng)[J]. 趙進(jìn)平,史久新,王召民,李志軍,黃菲. 地球科學(xué)進(jìn)展. 2015(09)
[3]氣候變化背景下極地海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)中持久性有機(jī)污染物的遷移和分布[J]. 武曉果,謝周清. 極地研究. 2014(04)
[4]冰凍圈變化及其對(duì)中國(guó)氣候的影響[J]. 秦大河,周波濤,效存德. 氣象學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]青藏高原冰川雪冰中多環(huán)芳烴的分布特征及其來(lái)源研究[J]. 李全蓮,王寧練,武小波,蒲健辰,賀建橋,張春文. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué). 2010(10)
[6]特征基函數(shù)ICA在航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J]. 馬建倉(cāng),曾媛,張國(guó)強(qiáng). 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2009(09)
[7]持久性有機(jī)污染物(POPs)研究進(jìn)展[J]. 穆季平. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2006(S1)
[8]氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展——紀(jì)念中國(guó)氣象科學(xué)研究院成立50周年[J]. 魏鳳英. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào). 2006(06)
[9]北極海冰的氣候變化與20世紀(jì)90年代的突變[J]. 方之芳,張麗,程彥杰. 干旱氣象. 2005(03)
[10]寧夏近百年來(lái)的氣候變化及突變分析[J]. 李艷春,李艷芳. 高原氣象. 2001(01)
博士論文
[1]南極普里茲灣和南極半島附近海域沉積物中典型持久性污染物的殘留特征和來(lái)源解析[D]. 薛斌.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 2014
[2]玉龍雪山地區(qū)雪冰中微粒的時(shí)空變化特征及環(huán)境指示意義[D]. 牛賀文.蘭州大學(xué) 2014
[3]北太平洋以及北極地區(qū)海洋邊界層大氣持久性有機(jī)化合物研究:來(lái)源、趨勢(shì)和過(guò)程[D]. 武曉果.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[4]北極海冰變化及其氣候效應(yīng)研究[D]. 魏立新.中國(guó)海洋大學(xué) 2008
碩士論文
[1]北極污染物[D]. 王小飛.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3350361
【文章來(lái)源】:蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:142 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
α-HCH、γ-HCH、HCB和PCBs結(jié)構(gòu)式Figure1-1Chemicalstructureofα-HCH,γ-HCHandPCBs.
區(qū)大氣中PCBs濃度升高(Becker et al., 2006)。Ma等(2016)提出在未來(lái)氣候溫度繼續(xù)升高的可能性下, 偏遠(yuǎn)的南北極地區(qū)會(huì)受到更多的POPs物質(zhì)二次排放的影響。圖1-2表示了POPs在全球環(huán)境中由初級(jí)排放到二次排放和被存儲(chǔ)在POPs環(huán)境“儲(chǔ)庫(kù)”中的復(fù)雜過(guò)程。圖1-2從左到右顯示出POPs從人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和無(wú)意識(shí)排放開(kāi)始,通過(guò)大氣輸送到達(dá)到下游地區(qū),由干、濕沉降和地-氣交換進(jìn)入下游的地表環(huán)境介質(zhì)(冰川、海洋、土壤、積雪)中,在整個(gè)過(guò)程中經(jīng)歷了反復(fù)的氣-植物交換、水-氣、地-氣交換以及光解過(guò)程。另一方面POPs從地表環(huán)境介質(zhì)中的再次釋放(二次排放),經(jīng)大氣沉降、河流的輸入、洋流、徑流等過(guò)程使POPs進(jìn)入海洋和極地環(huán)境中(Ma et al., 2016)。 圖1-2 持久性有機(jī)污染物北半球循環(huán)模式及主要環(huán)境過(guò)程(Ma et al., 2016)Figure 1-2 POPs cycles patterns and environmental processes in the Northern Hemisphere (Ma et al.,2016).
9 圖1-3 持久性有機(jī)污染物循環(huán)模式和各環(huán)境介質(zhì)間通量交換示意圖(Ma et al., 2016)Figure 1-3 POPs cycles pattern and exchange flux across environmental media (Ma et al., 2016).POPs在農(nóng)業(yè)、商業(yè)和工業(yè)使用過(guò)程中被排放到環(huán)境中,便會(huì)立即在各儲(chǔ)庫(kù)中進(jìn)行交換和分配。如上所述,POPs與各儲(chǔ)庫(kù)之間的交換很大程度上依賴于POPs的某些物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件。隨著POPs在環(huán)境中的再分配,這些重要的物理化學(xué)性質(zhì)會(huì)控制它們?cè)诟鱾(gè)介質(zhì)中的停留時(shí)間。建立POPs理化參數(shù)與溫度的回歸方程可分析溫度對(duì)POPs的相分配的影響(表1-2)。如表1-2所示,方程中所用到的理化參數(shù)主要有分壓(PA)、亨利常數(shù)(H)、辛醇-水分配系數(shù)(KOW)、辛醇-大氣分配系數(shù)(KOA)、降解和轉(zhuǎn)化特性(如:光解、生物代謝和水解)。其中,分壓氣強(qiáng)(PA)和辛醇-大氣分配系數(shù)(KOA)常用于指示物質(zhì)的揮發(fā)能力;亨利常數(shù)(H)和辛醇-水分配系數(shù)(KOW)常用于指示物質(zhì)在大氣和水體之間的相分配情況(武曉果,2011)。綜合表1-2中分壓強(qiáng)(PA)和溫度(T)間的正相關(guān)關(guān)系、以及辛醇-大氣分配系數(shù)的對(duì)數(shù)(log KOA)和溫度(T)之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系得出溫度的升高可造成POPs分壓強(qiáng)升高和辛醇-大氣分配系數(shù)下降,從而使得這些POPs物質(zhì)的揮發(fā)即二次排放增加。典型POPs在溫度每升高1°C的情況下?lián)]發(fā)性會(huì)提高10%–15%(Lamon et al., 2009)。例如Komprda等(2013)研究表明溫度升高會(huì)導(dǎo)致HCB全年的揮發(fā)通量增加7.8%
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[4]冰凍圈變化及其對(duì)中國(guó)氣候的影響[J]. 秦大河,周波濤,效存德. 氣象學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]青藏高原冰川雪冰中多環(huán)芳烴的分布特征及其來(lái)源研究[J]. 李全蓮,王寧練,武小波,蒲健辰,賀建橋,張春文. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué). 2010(10)
[6]特征基函數(shù)ICA在航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J]. 馬建倉(cāng),曾媛,張國(guó)強(qiáng). 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2009(09)
[7]持久性有機(jī)污染物(POPs)研究進(jìn)展[J]. 穆季平. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2006(S1)
[8]氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展——紀(jì)念中國(guó)氣象科學(xué)研究院成立50周年[J]. 魏鳳英. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào). 2006(06)
[9]北極海冰的氣候變化與20世紀(jì)90年代的突變[J]. 方之芳,張麗,程彥杰. 干旱氣象. 2005(03)
[10]寧夏近百年來(lái)的氣候變化及突變分析[J]. 李艷春,李艷芳. 高原氣象. 2001(01)
博士論文
[1]南極普里茲灣和南極半島附近海域沉積物中典型持久性污染物的殘留特征和來(lái)源解析[D]. 薛斌.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 2014
[2]玉龍雪山地區(qū)雪冰中微粒的時(shí)空變化特征及環(huán)境指示意義[D]. 牛賀文.蘭州大學(xué) 2014
[3]北太平洋以及北極地區(qū)海洋邊界層大氣持久性有機(jī)化合物研究:來(lái)源、趨勢(shì)和過(guò)程[D]. 武曉果.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[4]北極海冰變化及其氣候效應(yīng)研究[D]. 魏立新.中國(guó)海洋大學(xué) 2008
碩士論文
[1]北極污染物[D]. 王小飛.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3350361
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