持久性有毒污染物（Persistent Toxic Substances，PTS）是21世紀影響人類生存與健康的重要環境問題，屬於國際環境科學研究的前沿熱門領域。長江流域是我國水資源配寘的戰畧水源地，社會經濟快速發展導致流域PTS污染負荷持續新增，嚴重威脅水生態安全和人民健康。解析長江幹流及其流域湖泊痕量PTS污染時空分佈格局、來源和輸移特徵，全面評估其生態和健康風險，是開展長江流域水環境污染綜合治理的重要科學依據，是建設流域水生態系統風險防範體系的重要組成。
基於此，中科院南京地湖所湖泊環境與工程研究室趙中華等研究人員首次系統調查評估了長江幹流宜昌至長江口岸線水域水體和沉積物中典型PTS污染物負荷的時空分佈、來源特徵、介質分配、生態和健康暴露風險等環境行為過程，並初步揭示了上游壩區及水庫運行對中下游水環境多環芳烴PAHs污染輸移及蓄積的潜在影響。研究表明，大型都市及重要支流匯入江段污染負荷高，受體模型溯源解析顯示PAHs主要來源於煤炭、焦炭和交通源；豐水期流域徑流輸入顯著增加水體PAHs污染水准，中下游江段沉積物低環和中環PAHs存在二次釋放，高環PAHs以蓄積效應為主，豐水期下游水環境PAHs賦存存在較高的生態和人體暴露健康風險；上游至下游PAHs時空分佈特徵顯示水流輸移為主，壩區及水庫運行引發泥沙遷移量急劇下降，PAHs流域滯留效應新增，將威脅流域湖泊生態系統安全和健康。相關成果發表在國際學術期刊Journal of Hazardous Materials上。
針對流域湖泊生態響應方面，在全面解析長江中下游淺水湖泊典型PTS污染格局的基礎上（Zhao et al.，Limnology and Geography，2016，61（1）：47-60），從都市湖泊沉積物PTS污染空間和歷史變化如何響應人類活動角度進行深入探討。研究發現，社會經濟發展要素包括工農業產業結構和佈局、能源消費構成等，以及污染削减能力建設（城鎮WWTP數量和佈局、汙水處理强度、處理工藝等）共同决定受納湖泊水環境典型PTS污染負荷。研究從污染源排放通量、流域削减管控雙維度闡明了湖泊對流域PTS輸入的響應，為受納湖泊PTS污染流域管理提供思路。相關成果發表在國際學術期刊Science of the Total Environment上。
此外，針對湖泊內部生態環境如何響應流域PTS污染輸入方面，通過構建太湖水體-沉積物-底棲生物三相介質傳遞路徑，研究人員發現浮游植物對疏水性PTS的吸附吸收作用所表現出的“生物泵”效應，耦合浮游植物衰亡沉降作用將新增沉積物有機質含量，提升PTS生物有效性，最終顯著增加夏季太湖底棲生物PTS積累，引發污染生態和健康風險。該研究揭示了富營養化湖泊生態系統中PTS的歸驅需重點關注底棲食物鏈，是開展受納湖泊末端污染治理與修復的關鍵環節。相關成果發表在國際學術期刊Ecotoxicology and Environmental Safety上。
以上研究得到了中科院STS重點專案、科技部基礎性工作專項、國家自然科學基金和研究所一三五規劃項目等的資助。
長江幹流水環境PTS時空分佈及壩區潜在影響
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420319634
流域湖泊PTS污染及過程響應
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721010445
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651321001287