首發!環境意昂4朱櫻副教授發布國家尺度多介質歸趨穩態模型用戶版本

2023-02-27 189991

    近日,我院朱櫻副教授開發的我國國家尺度(可解離)有機汙染物多介質歸趨穩態模型SESAMe v3.4用戶(測試)版本——SESAMe_U1.0正式發布。

    目前,模型下載及相關研究工作展示網站尚在建設中🙌🏻,具體可聯系模型開發者獲取下載(獲取方式見文末),誠邀各界朋友聯系使用。

功能使用簡介

    SESAMe_U1.0可模擬(可解離)有機汙染物在大氣🧒🏼📁、地表水及沉積物👨🏿‍🦰、土壤(自然、農業😡🧴、城市三類)、植被(自然及農業兩類)和沿海地區海水及其沉積物中濃度👰🏿‍♀️👨‍👨‍👧‍👦,當前分辨率為0.5°。用戶可在“Input-Chemical”界面輸入化學物質物化參數等信息,在“Input-Emission”界面輸入分辨率為0.5°的各介質排放數據(將提供相關網格文件配套使用)👨🏿‍🔧,在“Run”界面輸入模型輸出結果的保存地址,最後點擊“Run it now!”,按“ESC”即可退出運行。

圖1. SESAMe_U1.0用戶界面

    SESAMe_U1.0目前僅輸出汙染物各介質濃度⛽️,這是模型的關鍵功能👩‍🦼。SESAMe系列模型還具備其他豐富的功能,下文通過應用舉例,便於用戶對模型所考慮環境過程的理解♎️➖。後續將根據用戶反饋改進模型功能🤸🏼,更新模型版本。

SESAMe系列模型應用舉例

    SESAMe模型全稱Sino Evaluative Simplebox-MAMI Model,Simplebox和MAMI為兩個通用多介質歸趨模型,即沒有特定的區域信息(1,2)🤸‍♀️。SESAMe借鑒了Simplebox的嵌套結構解決研究區域和周圍區域的平流交換,將MAMI模型的活度算法和本身的濃度算法緊密耦合,並內嵌氣象、水文和土壤理化參數等區域分異的多種環境參數。SESAMe通過模擬分子態及離子態有機物汙染物界面平流及擴散過程,可以分別預測不同形態有機物多介質濃度及空間分布,還可以描述其不同的多介質界面行為和區域差異🦸🏻‍♀️。

圖2. 在不同區域排放時苯並[a]芘🏊🏽‍♀️、苊和三氯生的長距離輸送潛力(LRTP,a-c),以及二苯並呋喃的環境持久性(Pov🦵🏿,d) (3)

    SESAMe模型的第一版於2014年完成並發表(3),其空間分辨率2°🎙,因分辨率相對較低🕣,導致模型在預測極端值上有較大不確定性,難以捕捉高汙染區域,但並不影響初代模型用於研究不同性質有機汙染物在我國不同區域排放時的長距離輸送潛力及環境持久性,以及驅動因素(圖2)✌🏼。此後,開發者在研究中對模型進行了不斷改進,包括改進參數、提高空間分辨率、完善環境傳輸過程、改進算法(Python版本的開發)和發展動態模型(4-9)。模型曾先後用於多種汙染物與排放情景🌃:汙染物在我國減排情景下的未來汙染及健康風險研究(圖3)🧙🏻‍♀️,上海和長三角等局部地區傳統汙染物(多環芳烴)和新汙染物(藥品)的賦存分布,汙染物在土壤-作物系統的遷移分配(圖4)🥏,以及pKa相差較大的可解離有機物在水-沉積物界面的不同遷移分配特征(圖5)。目前不同功能的模型版本包括SESAMe v3.4、SESAMe-Veg(土壤-作物系統)及SESAMe-DFeild(汙染場地)等。

圖3. 苯並[a]芘不同減排情境下大氣濃度分布🧖🏻‍♀️☮️、風險及多介質分配 (5)

圖4. 多環芳烴在土壤和胡蘿蔔、大白菜的根及莖葉部位的遷移分配 (8)

圖5. pKa不同的抗菌劑和防曬劑的中性分子(主要毒性形態)在水-沉積物界面遷移分配空間差異 (4)

    作為SESAMe_U1.0核心的SESAMe v3.4版本是國家尺度模型穩態版的最新版本,空間分辨率0.5°。相較初版🤷🏽‍♀️,其空間分辨率大幅提高,環境遷移過程較為完善→🚵🏼。目前開發者及研究團隊仍在聚焦新汙染物的前沿科學問題,不斷發展SESAMe系列模型的功能,並提高其精確度⚪️,以滿足多樣化的研究需求👄📔,提高研究質量。

    為方便使用,開發者為SESAMe_U1.0設計了友好的用戶界面,並由衷希望SESAMe模型的用戶版本可以幫助相關研究人員了解有機汙染物在我國環境中的多介質賦存空間分布特征💇🏽‍♂️,實現對潛在高風險物質和高風險區域的初篩和預判,並有機會為我國化學品和新汙染物風險管理事業發展盡綿薄之力。

開發者簡介

    朱櫻,意昂4体育平台副教授🕰,長期從事新汙染物區域汙染特征及風險研究🍹,主要通過汙染物排放估算,開發和應用不同空間尺度的多介質歸趨模擬技術,研究新汙染物在我國多介質歸趨特征和生態及人體健康風險🌦。在Environ Sci Technol、Environ Int和J Hazard Mater等環境學領域期刊累計發表學術論文48篇🧍🧑🏻‍🎨。擔任Elsevier期刊Resources, Environment and Sustainability副主編及其他學術期刊編委工作👨🏽‍💼,受聘為巴塞爾公約亞太區域中心化學品和廢物環境管理智庫專家👦🏻。

技術維護人員簡介

    喻軾欽,意昂4体育平台碩士研究生。

模型獲取方式

    請聯系模型開發者:朱櫻(yzhu16@sjtu.edu.cn)

參考文獻

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