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作为一类具有“三致”效应的有机污染物,多环芳烃(PAHs)在城市环境中的分布己经引起国内外众多专家学者的广泛注意。城市土壤是众多污染物的汇聚地,其污染物的总量往往占据整个城市生态系统的大部分,因此城市土壤PAHs的研究意义重大。以往研究较多关注城市土壤PAHs的一些静态问题,如城市土壤PAHs的含量、组成、来源等,对其累积的动态研究则相对较少。多介质逸度模型是模拟有机污染物环境过程应用最广泛的模型之一。但是该模型有两个假设条件,一是环境介质均匀化假设,即假设污染物在某一环境介质中的分配都是均匀的;二是假设有机碳含量是影响环境介质吸附污染物的最关键因素。显然,这两个假设并不完全适用于城市生态系统特别是土壤PAHs的环境过程模拟,往往导致模拟结果误差较大。此外,该模型在模拟污染物的历史累积变化时,需要过去时间点的相关环境参数,但是这些环境参数不仅量多且个别参数难以获取。基于上述分析,本文在国家自然科学基金项目“城市土壤封闭及其对土壤碳库的影响研究”以及江苏省科技项目“江苏耕地污染防治科技示范工程”的支持下,选取具有一定代表意义的南京主城区作为研究区域。首先研究了城市土壤PAHs的分布和来源,总结了城市土壤PAHs分布的影响因素,并利用多元线性回归模型实现了其关系的定量表征;其次利用改进的多介质城市模型(Multimedia Urban Model,MUM)模拟了当前城市环境中PAHs在各环境介质中的分配和传输过程,获取了 PAHs在土壤介质中分配和传输过程的相关参数;然后将所得城市土壤PAHs关系方程耦合于多介质逸度动态模型来模拟城市土壤PAHs的历史累积过程,并结合情景模拟预测了其未来累积趋势;最后根据模拟和预测结果分析了研究区城市土壤PAHs累积的时空变化特征,评估了当前及未来研究区城市土壤PAHs累积对人体造成的致癌风险,并提出了环境管理的相关政策建议。论文研究的主要结论如下:(l)南京城市-郊区-农村土壤PAHs含量梯度特征明显,平均含量分别为3330 ng g-1,1680 ng g-1,1060 ng g-1。城市不同功能区土壤PAHs含量从高到低依次为公路边,绿化带,公共绿地,商业区和居民区,但化合物组成均以4环和5环的重分子量PAHs为主。空间分布特征表现为商业中心和老城区的污染最为严重,其中土壤重分子量PAHs与Σ16PAHs相似,而土壤轻分子量PAHs表现出了一些特殊性。校正比值法和正定矩阵因子分解法(PMF)表明南京城市土壤PAHs来源途径多样但以汽车尾气排放、煤炭以及生物质燃烧为主。(2)城市土壤PAHs的分布受到多种因素的影响,而不同环数PAHs的分布受到的影响因素各有差异。通过相关性分析发现城市土壤PAHs分布的影响因素可分为自然因素和人为因素,这些因素主要包括人口密度、道路网密度、城镇化暴露时间、城市扩张距离、土壤有机碳含量、土壤黑碳含量以及土壤粒度等。但是,不同环数PAHs的控制因素各有侧重,这种差异最明显的体现在2环PAHs和其它环数PAHs。利用多元线性回归模型整合城市土壤PAHs分布的影响因素并实现了其关系的定量表征,为重建城市土壤PAHs的历史累积值提供了一种新的方法。(3)利用黑碳替换多介质逸度模型中的关键参数-有机碳可显著提高低分子量PAHs的模拟精度,但对高分子量PAHs的效果并不显著。网格化的多介质逸度模型进一步揭示了 PAHs在城市环境中具有明显的空间差异性。研究发现,假设黑碳为环境介质吸附PAHs最关键因素的多介质逸度模型(BC-Model),对于轻分子量PAHs在各环境介质中的模拟结果比原模型(OC-Model)更接近实测值。对于重分子量PAHs,BC-Model与OC-Model均实现了较好的模拟效果且两者之间的差异较小。研究区网格化可以克服多介质逸度模型环境介质均匀化假设的缺陷,进一步揭示PAHs在城市环境中具有空间差异性。(4)多元线性回归方程耦合多介质逸度IV模型的研究方法可以有效重建土壤PAHs的历史累积过程,而结合情景预测法可以预测其未来累积趋势。基于城市土壤PAHs分布影响因素的多元线性回归方程耦合于多介质逸度Ⅳ级模型,较好的重建了1978年以来的35年间南京城市土壤菲和苯并芘的历史累积变化过程,研究发现城市土壤菲和苯并芘含量都出现了大幅度的增加,城镇化快速发展对其累积变化具有重要影响。通过情景预测法则表明,如果未来研究区将PAHs排放量和外源输入通量减少一半,其含量将会实现大幅度的降低。(5)人体健康风险评估研究发现当前研究区土壤总体上存在着潜在的致癌风险,在儿童和成人的不同暴露途径中,各暴露途径对总致癌风险的贡献率按大到小排列都依次为皮肤接触,误食土壤和呼吸摄入。健康风险预警研究表明研究区部分区域土壤PAHs含量值己经超过了健康风险临界值,这些区域应该引起相关部门的重视。当前只有控制PAHs的排放量和外源输入通量,才能从根本上缓解土壤PAHs累积对人体造成的健康危害。因此,PAHs的排放量和外源输入通量的控制是降低人体健康风险的关键策略。