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短链氯化石蜡(Short-Chain Chlorinated Paraffins,SCCPs)是组成复杂、应用广泛的的一类有机氯代混合物。作为一种新型持久性有机污染物,SCCPs在环境中难降解,能够发生长距离传输,易于生物富集,并且能产生一定的生物毒性作用,目前已被列入斯德哥尔摩公约受控名单。相比较其他POPs,当前国际上对SCCPs的研究仍十分有限,对远离工业活动的偏远地区SCCPs污染水平和环境行为的研究更少有报道。 本论文以SCCPs为研究对象,以南极、北极和青藏高原地区为研究区域,通过SCCPs在极地和高海拔区域等偏远环境中的污染水平及同类物分布特征,研究SCCPs在极地的赋存水平及长距离传输机制。通过对生态系统食物网样品中SCCPs的研究,探讨SCCPs在极地生态系统中的迁移转化和生物富集放大行为,针对以上研究目的本论文主要开展了如下几个方面的研究工作: 首先,我们测定了SCCPs在南极、北极以及我国青藏高原地区不同种类环境样品中的含量水平,填补了SCCPs在南极和青藏高原生态系统中的研究空白。SCCPs在南极南设得兰群岛的乔治王岛西部的菲尔德斯半岛和阿德雷岛上的浓度介于3.5-256.6ng/g(干重)之间,平均浓度为76.6ng/g;在北极斯瓦尔巴德群岛新奥尔松和伦敦岛地区陆地和水生样品中的浓度范围为6.0-610.9ng/g(干重),平均浓度为165.2ng/g,其中水生物种的SCCPs的平均浓度水平比陆地样品中略高。SCCPs在青藏高原纳木错流域所有样品中均有检出,在土壤、植物、鼠兔和鹰中的浓度分别为81.6ng/g,172.9ng/g,255.9ng/g和105.7ng/g。SCCPs在三级呈现青藏高原SCCPs平均浓度≈北极地区SCCPs平均浓度>南极地区SCCPs平均浓度,与中低纬度地区等人类活动密集的区域同种类介质相比,SCCPs在三极地区的浓度要低的多,这与其受人为活动的影响有关。 其次,我们研究了SCCPs在南极、北极以及我国青藏高原的同类物组成。在南极样品中短碳链(C10)和低氯代(Cl6)同类物占的比例较高,分别占SCCPs总量的56.1%和38.0%,表明短碳链和低氯代同类物更容易在环境中进行长距离迁移。SCCPs在南极偏远地区样品中的检出以及它独特的同类物分布模式,表明了SCCPs具有环境持久性并能进行长距离传输至极地等偏远地区。北极地区陆地和水生生态系统中SCCPs均发现了短碳链同类物的分馏现象,较短链长同类物(C10)和相对低的氯取代数的同类物(Cl6)为SCCPs的主要组成部分,分别占SCCPs总量的48.6%和34.8%。绝大多数的青藏高原样品中SCCPs的同类物分布显示出相似的分配模式,碳链长度为C10和氯原子取代数为Cl6,7的同类物为主要的SCCPs单体组成,分别占SCCPs总量的51.8%和60.6%。在三极地区的样品中SCCPs的同类物组成均以C10和Cl6同类物为主,说明短碳链低氯代同类物由于具有相对较高的蒸气压以及水溶性,使其更容易在环境中进行长距离迁移到极地地区。 最后,我们分别研究了SCCPs在南极、北极以及青藏高原生态系统中的富集放大情况。首先,我们利用现场观察,胃残余,以及碳氮稳定同位素丰度比,确定了生态系统样品中的营养级水平和捕食关系。南极地区,SCCPs与动植物样品脂肪含量呈现显著的相关性,随脂肪含量增加而增加。SCCPs在具有捕食关系的南极骨螺和南极帽贝样品中有生物放大效应,短碳链同类物生物放大因子高于长链同类物。北极地区,SCCPs在陆地植物和土壤中的生物积累因子(BAFs)分别为29.2,46.6,24.7和19.0。SCCPs不同单体在植物中的富集程度不同,C13和Cl8同类物更容易在植物样品中富集。这说明植物可以从周围环境中富集SCCPs,最终进入到食物链的传递中。SCCPs在北极水生生物中的浓度与生物体的脂肪含量呈现显著的线性关系(R2=0.83,p<0.01)。然而,在所研究的水生物种中并没有发现SCCPs的生物放大作用(TMF=0.95)。青藏高原地区,SCCPs在牧草、鼠兔和鹰这个陆生食物链中的浓度与生物体的脂肪浓度之间不存在相关性。SCCPs在牧草—鼠兔—鹰食物链中的含量(脂重)与生物的营养级水平显示出显著的负相关关系(R2=0.38,p<0.01),并通过其线性斜率计算出SCCPs在牧草-鼠兔-鹰的食物链中的营养级放大因子为0.35,表明该食物链对SCCPs没有生物放大作用。SCCPs在三级样品中的营养级放大因子均小于1,表明了SCCPs在所研究的生物体中不存在营养级放大效应。