有機(jī)磷酸酯在南大洋海洋邊界層和東南極冰蓋的分布及意義.pdf

1、在現(xiàn)代化社會(huì)中，塑料制品是人類(lèi)生產(chǎn)生活中的重要組成部分。為改善塑料性質(zhì)，尤其是降低塑料制品燃燒的危險(xiǎn)性，人們?cè)谒芰现破分刑砑恿硕喾N阻燃劑和塑化劑。當(dāng)前越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始限制和禁止多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)阻燃劑的使用。有機(jī)磷酸酯(OPEs)作為主要的替代性產(chǎn)品，近十幾年來(lái)用量迅速增加。然而最近的研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷酸酯與多溴聯(lián)苯醚類(lèi)似，也具有潛在的生物毒性，因此引起了越來(lái)越多的環(huán)境學(xué)者的關(guān)注。然而當(dāng)前對(duì)有機(jī)磷酸酯的研究主要集中在歐洲和北美

2、內(nèi)陸及近海地區(qū)，對(duì)南半球和亞洲地區(qū)的研究極少，其傳輸方式也并不明確。因此對(duì)南半球和遠(yuǎn)洋地區(qū)的研究可以填補(bǔ)人們對(duì)有機(jī)磷酸酯全球分布認(rèn)識(shí)的空白。在此基礎(chǔ)上，可以認(rèn)識(shí)有機(jī)磷酸酯的全球分布模式并揭示有機(jī)磷酸酯的遠(yuǎn)距離傳輸途徑，從而為評(píng)估和控制有機(jī)磷酸酯的全球污染提供科學(xué)依據(jù)。
　　 本文選取了東南極冰蓋綜合斷面（拉斯曼丘陵—冰穹A）、格羅夫山地區(qū)和南大洋環(huán)南極航線等具有代表性的南半球區(qū)域，調(diào)研了多種有機(jī)磷酸酯在氣溶膠和雪冰樣品中的分布。

3、在此基礎(chǔ)上本文探討了控制有機(jī)磷酸酯在南半球分布的影響因素，并研究了有機(jī)磷酸酯可能的傳輸途徑。同時(shí)結(jié)合生態(tài)地質(zhì)學(xué)原理和有機(jī)磷酸酯雪坑記錄，提出了南極冰蓋有機(jī)磷酸酯的生態(tài)地質(zhì)學(xué)指示意義。本文涉及的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 （一）通過(guò)調(diào)研西太平洋、東印度洋、南大洋和東南極冰蓋的有機(jī)磷酸酯污染現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)在上述地區(qū)均有不同程度的有機(jī)磷酸酯污染。首次在南極內(nèi)陸冰蓋檢測(cè)到了有機(jī)磷酸酯的污染，首次進(jìn)行了環(huán)南極有機(jī)磷酸酯調(diào)研，確證了有機(jī)磷酸

4、酯已經(jīng)傳輸?shù)侥暇?5°附近，已經(jīng)形成了全球性的污染。這一人工制品的全球傳輸可以指示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)全球各區(qū)域的影響程度。
　　 （二）通過(guò)對(duì)南半球與北半球、近海區(qū)域與開(kāi)闊洋面的有機(jī)磷酸酯污染狀況的比較，發(fā)現(xiàn)總體有機(jī)磷酸酯的分布呈現(xiàn)北高南低、近海高遠(yuǎn)洋低的模式，北部人口密集區(qū)的平均濃度比南大洋開(kāi)闊洋面的平均濃度高—到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)結(jié)合對(duì)氣團(tuán)來(lái)源的軌跡反演分析，確認(rèn)了人類(lèi)活動(dòng)是有機(jī)磷酸酯的主要污染源。氣團(tuán)在大陸人口密集區(qū)的停留是引起樣品

5、中有機(jī)磷酸酯污染的主要原因，而采樣前在開(kāi)闊洋面停留的氣團(tuán)中有機(jī)磷酸酯污染程度明顯較低。這也指示了人類(lèi)活動(dòng)是有機(jī)磷酸酯的主要來(lái)源。
　　 （三）首次提出海洋環(huán)流可能是污染熱點(diǎn)的假說(shuō)。通過(guò)分析研究區(qū)域中開(kāi)闊洋面的表層洋流數(shù)據(jù)，計(jì)算采樣區(qū)域的平均渦度并對(duì)比有機(jī)磷酸酯分布，發(fā)現(xiàn)開(kāi)闊洋面有機(jī)磷酸酯濃度與采樣區(qū)域平均表層洋流渦度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。這一關(guān)系表明作為半揮發(fā)性污染物，有機(jī)磷酸酯雖然不能通過(guò)大氣環(huán)流進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，但海洋中的含有有機(jī)磷

6、酸酯的塑料顆粒可能通過(guò)表層洋流在海水中進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，并在表層環(huán)流中聚集，開(kāi)闊洋面的有機(jī)磷酸酯污染很可能來(lái)自表層環(huán)流中聚集的塑料顆粒的釋放。
　　 （四）通過(guò)分析格羅夫山地區(qū)表層雪樣品和氣溶膠樣品中的有機(jī)磷酸酯分布，本研究發(fā)現(xiàn)在南極冰蓋地區(qū)有機(jī)磷酸酯主要傳輸途徑是大氣傳輸，傳輸方式可能是與氣溶膠顆粒結(jié)合。冰雪樣品中的有機(jī)磷酸酯經(jīng)歷了沉降后的變化，在低積累率地區(qū)的雪樣中有機(jī)磷酸酯被富集，而在高積累率地區(qū)的雪樣中被稀釋。這在今后對(duì)雪

7、芯、冰芯樣品中有機(jī)污染物記錄的解釋和對(duì)比中有參考價(jià)值。
　　 （五）通過(guò)分析東南極冰蓋綜合斷面（拉斯曼丘陵—冰穹A）表層雪樣品中的TCEP分布，本研究發(fā)現(xiàn)在距離海岸約650千米以遠(yuǎn)區(qū)域的表層雪樣品中不能定量檢出TCEP，而在靠近海岸約650千米以?xún)?nèi)區(qū)域的表層雪樣品可以定量檢出TCEP。與前人的研究對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，這一結(jié)果指示了東南極冰蓋內(nèi)陸部分和沿海部分不同物質(zhì)來(lái)源，內(nèi)陸部分的物質(zhì)來(lái)源為大尺度長(zhǎng)距離大氣環(huán)流傳輸，有機(jī)磷酸酯不能通過(guò)

8、這一途徑進(jìn)入南極內(nèi)陸，而沿海部分的物質(zhì)來(lái)源為中尺度大氣環(huán)流傳輸，有機(jī)磷酸酯可以通過(guò)這一途徑進(jìn)入南極冰蓋。在靠近海岸650千米以?xún)?nèi)的表層雪樣品中的TCEP濃度與海拔高度顯著正相關(guān)，這一結(jié)果說(shuō)明TCEP在南極冰蓋這一部分的分布受到冷濃縮效應(yīng)的控制。
　　 （六）通過(guò)分析格羅夫山和東南極冰蓋綜合斷面（拉斯曼丘陵—冰穹A）上多個(gè)雪坑的有機(jī)磷酸酯歷史記錄，本研究發(fā)現(xiàn)了有機(jī)磷酸酯濃度呈現(xiàn)出明顯的年際或多年變化。而在南極冰蓋綜合斷面距離海岸約