持久性有机污染物 (POPs)

持久性有机污染物(POPs)是研究组的长期研究对象之一。POPs具致癌、致畸、致突变等“三致”作用和内分泌干扰作用,危害人类和野生动物。从地球化学角度,POPs可在环境中长时间存在,能在大气-地表间发生交换,并能藉大气、水流、生物迁徙等发生长距离迁移,故具显著的区域性和全球性。

至少因为:(1)不断发现的新型POPs化合物(emerging POPs)和《斯德哥尔摩公约》持续扩展的受限POPs清单,(2)非经意生产排放POPs (unintentionally-produced POPs, UPs),(3)环境介质中POPs向大气的二次排放( secondary emission), (4)固体废弃物包括电子垃圾的粗放式处理,和(5)POPs在环境/机体中的转化或代谢产物等原因,使POPs研究与控制成为国际环境科学界的一项长期挑战和任务。

图1 近年《POPs公约》中新增的受限POPs化合物

我们对POPs的研究,侧重从区域尺度上,认识其来源和表生地球化学过程,为区域(地区、国家、全球)POPs污染的防控和国际公约履约,提供科学依据。研究组同日本、韩国、泰国、印度、巴基斯坦等国家的合作者,共同倡立了亚洲大气POPs被动采样监测网,运行已长近15年;2008年起,在浙江宁波建设有宁波大气环境观测站(NAEO),对中国东部包括POPs在内的大气污染物向西太平洋的逸出开展长期观测。研究组具有自主的湿化学实验室、GC-MS和GC-MS-MS实验室。通过与中国科学院烟台海岸带研究所合作,建立了用于研究区域(亚洲、中国)POPs大气迁移和源-汇数值模型。

我们近年的POPs相关研究重点包括:(1)我国城市大气中的POPs的健康风险及其管理体系,主要受科技部国家重点研发专项“有毒有害大气污染物环境风险管理体系研究”(2017YFC0212000)资助;(2)“21世纪海上丝绸之路”沿线国家和地区环境POPs污染与风险,主要受中国科学院“一带一路专项”项目“Southern Contaminants Programme”(SCP)等项目资助。

近期,研究组在POPs区域过程研究领域的工作,正转向典型非经意产生的POPs(Unintentionally-produced POPs, UPs, 如图2-4)和新型POPs(emerging POPs)在亚洲的区域格局与时间演化动态研究,部分工作涉及POPs及其它毒害化学污染物的区域暴露、健康风险与管理体系。目前,张干、赵时真、刘昕、田乐乐、邵英健等是学科组在该领域的主要研究人员。

图2 在宁波大气背景站观测到的non-Aroclor PCBs (红色标记的congeners, Mao et al., 2019, ES&T)
图3 不同来源PCBs对我国大气中总PCBs的相对贡献 (Zhao et al., 2020, ES&T)
图4 关于我国大气中UP-PCBs的研究获选用为ES&T Supplementary cover.

同时,研究组开始注重POPs研究领域的知识转移。重点培养来自南亚、东南亚、东非、西非的博士后、留学生和访问人员,以巩固和加强我国在巴基斯坦、印度、泰国、马来西亚、斯里兰卡、肯尼亚、加纳等国家的领域影响力;同时,开放实验室,接纳来自国内多个科研院校的客座访问人员,为其提供较全面的POPs分析与研究的知识和技术平台支撑。

图 5 学科组主持的“南方污染观测与研究计划” (Southern Contaminants Programme, The SCP)正在执行中

图6 在孟加拉国布设大气被动采样(PAS)装置。
图6 International Training Courses ‘Monitoring and Risk Assessment of Persistent Toxic Substances (PTS) in Coastal Environments’ dedicated to SCP.