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科学研究

中国流域类固醇激素排放量估算、环境归趋模拟及风险评估

2018-03-19 17:45:53 来源:9001aa金沙登录环境研究院 点击:

由于人和动物的排泄过程,天然类固醇激素会持续排放,通过污水处理厂出水口或者人为的直接排放进入到环境中。人们将动物粪便作为粪肥施加到土壤中亦导致了土壤环境中的激素污染。由于大量的类固醇激素排放和它们对人和动物内分泌系统潜在的不利影响,这类激素引起了公众和科学界的极大关注。


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5. 中国类固醇激素总排放量。A图表示每个流域总类固醇激素的排放量(t/yr),B图表示每个流域的总类固醇激素排放密度(kg/m2·yr


我们研究了中国流域水平7种天然类固醇激素(雌酮,雌二醇,雌三醇,雄酮,睾酮,孕酮和皮质醇)的排放量,并详细估算了不同类别个体(人和动物)的每种激素的排放量。结果显示人和动物全国排泄量为3069吨,其中动物排放的天然类固醇激素量远远高于人的排放量。我国激素的排放量分布特点(排放密度)与人们的活动息息相关,其在我国东部和南部地区的排放量要高于西部地区。这种分布特点也与我国的GDP分布特点类似。在7种目标化合物中,雌三醇,雄酮和孕酮相比其他几种激素排泄量更多。类固醇激素经过一定的处理后,全国总量缩减为2486吨,其中有60%以上的激素会进入环境中。在这些进入环境的激素中,有约80%随排放的污水进入水生环境中,而其余的20%则通过粪便归田和污水灌溉进入土壤环境中。本研究使用三级逸度模型考察了7种天然激素的环境归趋,使用监测的浓度结果验证模拟结果后可知,该模型可以很好地模拟流域水平目标化学品的浓度分布。我国西部土壤中类固醇激素的浓度要高于东部地区。由于污水灌溉的存在,我国的海河流域和淮河流域土壤中拥有更多的激素负荷。位于我国东部的流域水环境中激素浓度水平要高于西部地区。基于蒙特卡洛方法的模型不确定性分析结果进一步验证了模型的可靠性。水生生态风险评估结果显示,我国大部分流域受到了雌激素效应的影响,且主要集中在我国的北部区域。在58个流域中,仅有9个流域显示了低风险。相比之下,雄激素效应带来的生态风险则较低。若是将我国的污水处理率提高至80%以上,对每种目标化学物在污水处理厂的处理率提高至95%以上,则我国绝大部分流域的雌激素效应所带来的生态风险将保持在低水平至中等水平。因此,在中国,对于污水处理率的提高十分必要和迫切,尤其需要提高农村生活污水和牲畜饲养产生的废水和废物的处理率。


References:

(1)     Zhang QQ, Zhao JL, Ying GG, Liu YS, Pan CG (2014) Emission estimation and multimedia fate modeling of seven steroids at the river basin scale in China. Environmental Science & Technology 48, 7982-7992.

(2)     Liu S, Ying GG, Zhou LJ, Zhang RQ, Chen ZF, Lai HJ (2012) Steroids in a typical swine farm and their release into the environment. Water Research 46, 3754-3768.

(3)     Liu S, Ying GG, Zhang RQ, Zhou LJ, Lai HJ, Chen ZF (2012) Fate and occurrence of steroids in swine and dairy cattle farms with different farming scales and wastes disposal systems. Environmental Pollution 170, 190-201.


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