973项目申报书——2009CB421600-持久性有机污染物的环境行为、毒性效应与控制技术原理
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项目名称： 持久性有机污 染物的环境行 为、毒性效应与控 制技术原理
首席科学家： 江桂斌 中国科学院生 态环境研究中 心
起止年限： 2009.1至 .8
依托部门： 中国科学院
1 一、研究内容
本项目将在建 立POPs快 速准确检测方 法的基础上，开展典型地区 POPs污染 源、污染特征、排放模式及演 变趋势研究；分析 在环境和生物 中的行为；探讨 在环境介质中 的界面过程动 力学和毒性效 应；发展 的削减与控制
技术。
1)超痕量 s的快速筛查 与生物分析方 法
以斯德哥尔摩 公约中规定的 12种 s和新 s为主要目标 化合物，建立以GC-MS，HPLC-MS/MS技术为核 心的多种联用 技术，完善典型 Ps的检测方 法技术体系。在机制研究的 基础上发展用 于POPs检 测的生物分析 技术和以多成 分免疫传感分 析为核心的检 测新技术，建立环境中痕 量POPs的 快速检测方法 。研制具有多种 POPs分析 能力的免疫传 感器和阵列传 感器。
2) POPs区域 污染现状、分布与演变趋 势
研究典型流域 主要环境介质 及河流表层沉 积物中二恶英 类POPs的 污染水平、分布规律和复 合污染特征，垂向分布和组 成分异特征，揭示其污染变 化趋势与演变 规律。研究经济高速 发展地区 Ps的污染特 征，从污染源、排放因子、排放强度、排放规律及控 制因素等方面 研究和表征 OPs污染源 排放模式和特 征。探索 污染物的运移 和循环规律，阐明 在环境体系中 的变化及其影 响因素。
3) POPs界面 过程与跨介质 环境行为
研究 的生物可接近 性和生物可利 用性、过程及环境调 控影响；界面过程中手 性POPs的 对映体选择性 ；环境界面 Ps的跨介质 迁移转化机制 ：揭示界面条件 下POPs的 生物可接近性 和生物可利用 性差异；证实界面过程 中手性 s的生物对映 体选择性差异 ；阐明植物根/土壤、根/土壤溶液微界 面中 的跨介质迁移 转化机制，研究土壤介质特性 有机 溶 有机 对POPs跨机制迁移转化的影响；探索土壤/土壤溶液界面 POPs的锁 定机理及其对 非生物降 的 影响。 2 4)POPs污染 物的生物转移 、累积与放大
研究新 s在生物体内 的降 和代谢 ，重点研究高溴 代PB 在生物体内的 脱溴降 ，探讨 的生物降 和 代谢途径；分析 在不同营养级 别水生和陆生 生物中的传递 与放大；研究和发展分 子同位素等技 术手段用于示 踪POPs在 不同生物链中 的迁移过程；通过三维分子 模拟技术研究 PBDEs等 POPs在生 物体内与相关 代谢酶的结合 过程，预测 的结构与其体 内代谢有效性 的定量关系；探讨溶 有机 质（DOM）对水体中 Bs和 Es等 s生物有效性 的影响。
5）POPs污染 物的毒性机制 与生态效应
研究 s、PFCs等新 POPs与各 类生物大分子 之间的相互作 用，探讨
对靶分子结构 与功能的影响 ，在分子水平上 研究新 S对生物大分 子的毒性作用 机制；揭示新 s在细胞中的 代谢、活化和毒性效 应间的关系；选择鱼类等模 式生物，研究新 s的毒性作用 特征，尤其是对动物 早期生命发育 、全生命周期的 生长、发育和种群繁 衍等的毒性效 应；开展新 s污染生态环 境风险评价。
6) POPs降解 与污染源控制 技术原理研究
研究我国金属 冶炼过程二恶 英类的排放特 征，探索金属冶炼 等高温过程二 恶英类产生机 理、关键控制因子 及阻滞机制，研究二恶英类 污染物减排新 技术原理。制备新型 Ps催化降 材料，筛选高活性与 高效降 催化 剂，研究 降
的途径和 催化机理以及 动力学规律，发展高含量 OPs废物的 处理技术。
3 二、预期目标
总体目标
本项目将以斯 德哥尔摩公约 中规定的 种POPs和 新POPs为 主要目标化合
物，发展快速准确 的POPs检 测方法，弄清我国典型 POPs的污 染源、污染特征、排放模式及演 变趋势，探讨其在环境 和生物中的行 为、在环境介质中 的界面过程动 力学和毒性机 制，研究我国金属 冶炼等高温过 程中二恶英类 生成与阻滞机 理，发展纳米催化 材料降 Ps技术。为我国履行斯 德哥尔摩公约 、正确应对和利
用绿色贸易壁 垒，确保国家环境 安全提供理论 、方法和途径，使我国 s领域的研究 在国际上占有 一席之地，提高我国 Ps研究的整 体水平。
五年目标
1）组织参与项目 的二恶英等 OPs实验室 ，基本查明我国 新POPs的 主要污染源、释放因子、污染特征、背景水平及演 变趋势，发展和完善 OPs的检测 体系，为履行斯德哥 尔摩公约提供 科学和技术支 持。
2）基本阐明我国 典型 和新 在多介质环境 中的迁移转化 、积累放大规律 及其毒性机制 。针对典型工业 过程中二恶英 的排放提出适 合我国国情的 POPs控制 与削减技术途 径。
3）及时向国家有 关决策部门提 供相应的技术 支持和科学评 估报告。在国内外核心 刊物发表论文 300篇，其中SCI收 录论文 篇，具有重要国际 影响的论文 0篇，申请国家发明 专利15件，撰写 的区域污染、生物累积和控 制机理方面的 专著5部。
4）培养和造就在 国际环境科学 相关领域较有 影响的中青年 专家，培养120名 博士研究生和 博士后，形成高水平的 POPs研究 群体。
4 三、研究方案
1）总体学术思路
选择二恶英等 典型 物质和 Es、PFOS等新 污染物，以履行斯德哥 尔摩公约为国 家目标，以认识 s物质的环境 化学行为为科 学目标，结合区域污染 特点，依托我国现有 的POPs实 验室，开展分工、协作，定量阐明我国 典型区域 Ps特别是新 POPs的污 染源、环境背景值、POPs的分 布规律、污染特征及演 变趋势。把握 研究的关键科 学问题，强调分子水平 与细胞水平的 机制研究、生物水平的累 积机理研究、多介质界面过 程和复合生态 毒理效应研究 、区域尺度的迁 移转化与演变 趋势研究相结 合。在探讨工业过 程中 形成机制的基 础上，发展控制与削 减技术原理。综合地球科学 、环境科学、生物学等交叉 学科的研究优 势。强调实验室内 工作与野外现 场测试相结合 。
2）技术路线
选择典型 Ps物质， 二恶英、PBDEs、PFOS，开展下述几方 面研究： 1）建立高精度和 高准确度的仪 器分析方法与 快速灵敏的生 物检测方法与 化学计量学方 法相结合的 OPs甄别体 系，描述我国二恶 英、PBDEs、PFOS等主 要POPs的 污染背景水平 。2）通过研究关键 界面过程机理 及其非平衡态 反应动力学，把握其在区域 环境系统中的 活化 钝化过 程；阐明主要 Ps在环境介 质中形态、迁移转化规律 、降 机制和累 积机理。 3）从分子、细胞、个体等不同水 平上研究 Ps物质导致 鱼类性别变异 等毒性效应的 机理，从分子水平探 讨POPs的 神经等毒性作 用机制，把握 影响区域生态 环境质量和人 体健康的要素 。4）按照斯德哥尔 摩公约要求，为了有效控制 和削减 s物质，项目将主要研 究我国冶金生 产中二恶英等 POPs的生 成规律；综合研究结果 ，提出减小 Ps排放的技 术导则；探索纳米技术 在POPs降 中的应用。
课题一、超痕量 s的快速筛查 与生物分析方 法
研究内容：
以二恶英、PCBs、PBDEs、PFCs等为 研究对象，开展4方面研 究：
5 1) 建立以GC-MS，HPLC-MS/MS技术为核 心的多种联用 技术；建立新 s 、短链氯化石蜡 （SCCPs）、PFOS等的 检测方法，完善典型 Ps的检测方 法技术体系；
2) 发展以生物标 志物为核心的 生物分析技术 ；研究典型 Ps与生物大 分子相互作用 机理，在机制研究的 基础上发展用 于POPs检 测的生物分析 技术，建立环境中痕 量POPs的 快速检测方法 ；
3) 发展以多成分 免疫传感分析 为核心的检测 新技术；研究 等新 半抗原的设计 与合成方法，探索由多个半 抗原制备具有 多个抗原决定 基抗体的途径 ，获得具有类识 别能力的抗体 ，构筑能进行 FCs分析测 定的免疫传感 器；
4) 发展以阵列免 疫传感分析为 核心的检测技 术；研究阵列免疫 传感器进行多 成分同时测定 的原理与方法 ，探索消除阵列 传感器相互干 扰及传感器信 号放大的方法 ，构筑针对新 OPs的阵列 传感器。
研究目标：建立与完善 OPs分析检 测方法技术体 系，发展新的 Ps生物检测 技术，研制具有多种 POPs分析 能力的免疫传 感器和阵列传 感器。五年在 刊物上发表学 术论文30篇 ，国内核心刊物 上发表学术论 文30篇，申请国家发明 专利2-3项，培养研究生 0名，撰写 分析方法方面 的专著1部。
承担单位：湖南大学化学 化工学院、中国科学院生态环境研究中心
课题负责人：蔡青云
经费比例：14%
课题二、POPs区域 污染现状和演 变趋势
研究内容：
以二恶英、PCBs、PBDEs等 为目标，以中国东部经 济发达地区为 区域，开展3方面研 究： 6 1）经济高速发展 地区 污染特征：以长江下游重 点城市群为代 表，研究大气、土壤、河流沉积物、植被等环境介 质中 的时间连续分 布规律，揭示城市化进 程、经济产业结构 、污染物减排等 因素对区域内 POPs的演 变过程和发展
趋势的影响；
2）高风险区域 OPs排放及 污染特征：重点研究典型 电子垃圾拆 地环境污染及 生物暴露水平 ，探讨这类 Ps对区域环 境和食物链的 影响；
3）典型流域二恶 英类 演化历史的研 究：研究典型流域 内主要环境介 质及河流表层 沉积物中二恶 英类 的污染水平、分布规律和复 合污染特征，研究其入海口 沉积物中二恶 英类 垂向分布和组 成分异特征，揭示其污染变 化趋势与演变 规律。
研究目标：揭示我国经济 高速发展地区 及我国环境高 风险地区 Ps污染的浓 度水平、空间分布和演 变规律，为履行 s国际公约、POPs污染 控制和修复提 供科学决策依 据。五年在 刊物上发表学 术论文15篇 ，国内核心刊物 上发表学术论 文15篇，培养研究生 名，撰写 污染迁移方面 的专著1部。
承担单位：国家环境分析 测试中心、中国科学院大 连化学物理研 究所
课题负责人：黄业茹
经费比例：14%
课题三、POPs的界 面过程与跨介 质环境行为
研究内容：
以PCBs、PBDEs等 为主要研究对 象，开展4方面的 研究：
