遼河流域殘留多氯有機(jī)物的多介質(zhì)環(huán)境模擬.pdf

1、該文運(yùn)用逸度方法構(gòu)建了遼河流域的多介質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)(LevelⅣ)質(zhì)量平衡模型，對(duì)遼河下游流域殘留的10種有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)和6種多氯聯(lián)苯(PCBs)，共16種多氯代有機(jī)物(PCOCs)在區(qū)域環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿進(jìn)行了模擬研究。 主要內(nèi)容如下： 模型的評(píng)估區(qū)域或環(huán)境系統(tǒng)由若干線性連接的子系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)環(huán)境子系統(tǒng)由水體、沉積物、土壤、空氣和陸地植物五個(gè)基本的環(huán)境相和若干個(gè)子相組成。其中植物相包括農(nóng)業(yè)植物和森林植物兩

2、部分，按生長季節(jié)考慮相的構(gòu)成。模型中代表遷移、轉(zhuǎn)化和界面質(zhì)量交換等環(huán)境過程的參數(shù)都由一級(jí)動(dòng)力學(xué)表示，速率系數(shù)的大小主要受化合物的物理化學(xué)性質(zhì)控制?；衔锏男再|(zhì)深受溫度的影響，亨利定律常數(shù)、蒸汽壓和降解速率系數(shù)等都是溫度的函數(shù)。此外，環(huán)境因子，如降雨、河流流量和風(fēng)速等對(duì)相關(guān)環(huán)境過程的速率也有重要影響。因此，為了減少模型輸入帶來的誤差，模型中考慮了溫度、降水、河流流量和風(fēng)速等環(huán)境因子的影響，采用了按月變化的動(dòng)態(tài)模型參數(shù)。模型求解采用標(biāo)準(zhǔn)四階

3、Runge-Kutta法。 以γ-HCH為例對(duì)模型參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行了計(jì)算和分析： ①環(huán)境介質(zhì)中γ-HCH的逸度容量關(guān)系為ZQ＞ZB＞Zso＞Zsus=ZsED＞ZAGR＞ZFoR＞Zw＞ZA，環(huán)境相的逸度容量關(guān)系為Z3＞Z5＞Z2＞Z1＞Z4。 ②各環(huán)境介質(zhì)中γ-HCH的逸度容量都是溫度的函數(shù)，隨溫度的下降而升高，上升幅度依次為空氣懸浮微粒＞水相=水中生物=吸附相(土壤、沉積物和懸浮物)=植物＞空氣。

4、 ③由于溫度、流量、降水和風(fēng)速等環(huán)境因子對(duì)相關(guān)速率系數(shù)的影響與溫度對(duì)逸度容量的影響正好相反或互相抵消，相應(yīng)D參數(shù)值的年際變化呈現(xiàn)無規(guī)律性。 建立了估算環(huán)境相中PCOCs背景濃度的穩(wěn)態(tài)方法：假設(shè)各環(huán)境相中存在一定比例的排放源，求解此條件下的穩(wěn)態(tài)(LevelⅢ)模型，再與水和沉積物中己知的實(shí)測值對(duì)比，從而得出環(huán)境相的計(jì)算初值。土壤、空氣和植物相中PCOCs的背景濃度或初值通過此方法獲得。通過對(duì)土壤、空氣和植物中部分PCOCs初值

5、估算的驗(yàn)證與對(duì)比表明，只要合理判斷最初PCOCs在各相中的排放情況，使用該方法估算的初值就比較合理。 對(duì)遼河下游流域殘留的16種PCOCs的歸宿進(jìn)行了為期10年的模擬，結(jié)果表明大部分水體和沉積物中殘留PCOCs的模擬結(jié)果與實(shí)測值在數(shù)量級(jí)上吻合都比較好；各環(huán)境相中PCOCs的逸度和濃度曲線以年為周期波動(dòng)性下降，年波動(dòng)幅度最大可達(dá)幾十倍；在整個(gè)模擬期間，L01區(qū)域水、沉積物、土壤、空氣和植物各相中的γ-HCH分別下降了92.6％、

6、80.0％、77.3％、71.4％和55.6％。 對(duì)模擬期間L01區(qū)域γ-HCH的富集量與相間遷移通量進(jìn)行了分析，結(jié)果表明： ①土壤是多介質(zhì)環(huán)境中殘留PCOCs的主要源與匯，土壤相中γ-HCH的富集量占整個(gè)區(qū)域的99％以上，是環(huán)境體系內(nèi)部其它各相的主要污染來源。 ②與濃度曲線類似，各相的富集量、輸入輸出通量隨時(shí)間的推移周期性波動(dòng)下降。 ③研究區(qū)域的外部輸入和主要輸出是空氣和水的平流流入和流出。

7、 ④植物蒸騰作用和氣-葉界面的擴(kuò)散通量遠(yuǎn)大于土壤-空氣界面的擴(kuò)散通量，說明植物相的存在大大加速了土壤-空氣的質(zhì)量交換過程。 為了識(shí)別出對(duì)PCOCs濃度變化影響較大的模型參數(shù)，以γ-HCH為例進(jìn)行了靈敏度分析，結(jié)果表明： (1)溫度是影響環(huán)境中污染物濃度變化的最主要因素，其它環(huán)境因素如風(fēng)速、流量等也在相關(guān)環(huán)境相中扮演著重要角色。 (2)外部的輸入控制著受納相γ-HCH的濃度范圍，對(duì)某些鄰近相也有重要影響