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人為源典型有害重金屬時空分布特征研究成果首發(fā)

作者： 2015年10月13日來源：中國環(huán)境報瀏覽量：

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人為活動導(dǎo)致的鉛、砷、鎘、鉻、銻、汞等有毒有害重金屬排放量，近年來不斷增加。近日，1949年～2012年間我國人為源導(dǎo)致的12種典型有毒有害重金屬的大氣排放清單首次發(fā)布，對我國重金屬污染防止有著舉足輕重的意義。

人為活動導(dǎo)致的鉛、砷、鎘、鉻、銻、汞等有毒有害重金屬排放量，近年來不斷增加。近日，1949年～2012年間我國人為源導(dǎo)致的12種典型有毒有害重金屬的大氣排放清單首次發(fā)布，對我國重金屬污染防止有著舉足輕重的意義。
　　有毒有害重金屬是大氣顆粒物對人體健康產(chǎn)生危害的重要成分，因而建立高精度、高時空分辨率的大氣重金屬排放清單，對制定和實施重金屬污染控制對策具有重要意義。
　　北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授田賀忠領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，基于經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)擴散理論，首次較系統(tǒng)地構(gòu)建了1949年～2012年間我國人為源導(dǎo)致的12種典型有毒有害重金屬的大氣排放清單，對其排放歷史變化趨勢和空間分布特征進行了分析評估，這將為我國重金屬污染綜合防治提供數(shù)據(jù)支持。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于大氣環(huán)境國際頂級期刊《大氣化學(xué)與物理學(xué)》。
　　有害重金屬元素以亞微米級顆粒形式存在，對人體危害更大
　　由于工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，由金屬冶煉、化石燃料燃燒、礦物加工、工業(yè)產(chǎn)品制造和固體廢物焚燒等人為活動導(dǎo)致的鉛、砷、鎘、鉻、銻、汞等有毒有害重金屬排放量，近年來不斷增加。
　　中國環(huán)境科學(xué)院專家曾做過一項綜述性研究，收集近10年來我國44個較大城市和背景點位重金屬在大氣顆粒物中的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，通過對比世界衛(wèi)生組織重金屬環(huán)境空氣質(zhì)量標準推薦限值，結(jié)果顯示，我國部分城市大氣顆粒物中除鉛外，砷、鎘、鎳、錳以及鉻的污染形勢均不容樂觀。
　　田賀忠說，雖然重金屬元素在煤炭和原材料中含量很低（ppm級），但由于我國巨大的煤炭消耗量和工業(yè)產(chǎn)品（金屬、非金屬礦物產(chǎn)品等）產(chǎn)量，加之生產(chǎn)工藝水平落后、能源利用率低、先進污染控制設(shè)備安裝及實際投入運行比例較低等，導(dǎo)致有毒有害重金屬的大氣排放量逐年增加，對人群健康造成很大影響。
　　通常燃料燃燒和工業(yè)高溫過程產(chǎn)生的大部分有害重金屬，總是隨煙氣溫度降低賦存于工業(yè)煙塵和粉塵而一起被排放到大氣環(huán)境中，這些痕量元素主要富集在亞微米顆粒表面，很難被各種常規(guī)大氣污染控制裝置有效捕獲。它們在大氣中主要以氣溶膠形式存在，不易沉降，而且大部分有害痕量元素也難以被微生物降解，可長時間停留在大氣中，不僅影響大氣能見度，而且會通過呼吸系統(tǒng)進入動植物和人體內(nèi)并不斷蓄積，可轉(zhuǎn)化為毒性很強的有機化合物，使人及其他生物受到危害。
　　另外，排放到大氣中的重金屬還會通過大氣干、濕沉降過程進入地表水體和土壤并發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化，從而對水和土壤等生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染危害。
　　根據(jù)美國環(huán)保署相關(guān)報告，相比苯并（a）芘、硫化物、氮氧化物等有害的有機成分，以亞微米級顆粒形式存在的有害重金屬元素排放物對人體具有更大的危害性。
　　很多有毒有害重金屬對人體具有潛在的健康風(fēng)險，如砷在人體內(nèi)含量過高，會出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，并有致癌的可能；長期攝入微量鎘則容易引起骨痛病；大量接觸銅可使其在生物內(nèi)累積并產(chǎn)生毒性作用，銅還會對大量水生動植物有毒，即使少量接觸也會產(chǎn)生不良反應(yīng)等。
　　根據(jù)健康危害風(fēng)險和污染控制要求，國內(nèi)外對有毒有害重金屬進行了界定。依此并結(jié)合清單構(gòu)建的可行性等因素，田賀忠領(lǐng)導(dǎo)的課題組選取了燃煤和原材料中含量高、人為源排放量大且對人體健康危害嚴重的12種典型有害重金屬（鉛、砷、汞、鎘、鉻、鎳、銻、硒、錳、鈷、銅、鋅）作為代表性元素，通過對燃煤電廠、工業(yè)鍋爐、冶煉企業(yè)等典型排放源進行現(xiàn)場調(diào)查和實測，探討我國重金屬排放特征。
　　建立動態(tài)模型，系統(tǒng)評估建國以來典型有害重金屬大氣排放特征
　　在空氣質(zhì)量管理決策支持技術(shù)體系中，構(gòu)建準確、完整、更新及時的大氣污染物排放清單是識別污染源、科學(xué)有效開展大氣污染防治工作的基礎(chǔ)和前提。如根據(jù)源清單，砷、鉛和鋅是京津冀地區(qū)標識性能重金屬，其中砷排放主要由燃煤源貢獻，而后兩者主要貢獻源為工業(yè)鍋爐燃煤和鋼鐵冶煉行業(yè)，這為京津冀地區(qū)制定治理對策提供了支撐。
　　由于受實驗條件、技術(shù)水平和數(shù)據(jù)可得性等條件限制，目前我國對人為源大氣重金屬排放特征缺少全面和深刻的認識，其遷移轉(zhuǎn)化特征和環(huán)境健康影響等相關(guān)研究尚處于起步階段。
　　為建立高精度和高時空分辨率的大氣重金屬排放清單，我國學(xué)者不斷探索并取得一定進展。如面向全國污染源或針對火電廠、冶煉等典型行業(yè)進行了一些清單研究。
　　田賀忠率領(lǐng)的研究團隊基于十幾年的數(shù)據(jù)積累和排放清單研究方法的不斷完善，利用“自上而下”排放因子法，構(gòu)建了我國12種典型有害重金屬人為大氣排放清單，首次系統(tǒng)評價了新中國成立至2012年60年多間我國各種人為活動導(dǎo)致的有害重金屬元素的大氣排放歷史變化趨勢及空間排放特征。
　　據(jù)了解，排放清單包含燃煤源和非燃煤源兩大類，其中前者按經(jīng)濟部門劃分為電力（包括供熱）、工業(yè)（包括建筑行業(yè)）、生活消費和其他（包括農(nóng)林牧漁水利業(yè)、交通運輸、倉儲和郵政業(yè)、批發(fā)零售業(yè)、住宿餐飲業(yè)等）4類。后者則按行業(yè)屬性劃分為生物質(zhì)燃燒、液體燃料燃燒、有色金屬冶煉、非金屬礦物生產(chǎn)、黑色金屬冶煉、生活垃圾焚燒、機動車剎車片和輪胎磨損等7類，共計十一大類33子類。
　　研究結(jié)果顯示，1949年～2012年間，12種典型有害重金屬元素的大氣排放量增長了22倍～128倍。2012年，12種重金屬大氣排放共計約79570噸。
　　從污染源貢獻看，工業(yè)燃煤鍋爐、燃煤電廠、有色冶煉、鋼鐵冶煉和機動車剎車片磨損為主要的有害重金屬大氣排放源。其中工業(yè)燃煤鍋爐是最大排放源，約占34.9%。
　　大氣重金屬排放因子的選取對于排放清單的不確定性影響很大。此項研究的一大特點，即建立了適合中國國情和反映中國經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展演變趨勢的各類典型人為源的排放因子動態(tài)模型，例如主要工業(yè)過程源的大氣重金屬未控制排放因子、當(dāng)前大氣重金屬最佳排放因子、S型曲線形狀參數(shù)等。這在國際上尚屬首次。

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