人為源典型有害重金屬時空分布特征研究成果首發
作者： 2015年10月13日 來源：中國環境報 瀏覽量：
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人為活動導致的鉛、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年間我國人為源導致的12種典型有毒有害重金屬的大氣排放清單首次發布，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年間我國人為源導致的12種典型有毒有害重金屬的大氣排放清單首次發布，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。
北京師范大學環境學院教授田賀忠領導的研究團隊，基于經濟發展和技術擴散理論，首次較系統地構建了1949年～2012年間我國人為源導致的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據支持。相關研究成果近日發表于大氣環境國際頂級期刊《大氣化學與物理學》。
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
由于工業化和城市化的快速發展，由金屬冶煉、化石燃料燃燒、礦物加工、工業產品制造和固體廢物焚燒等人為活動導致的鉛、砷、鎘、鉻、銻、汞等有毒有害重金屬排放量，近年來不斷增加。
中國環境科學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量濃度數據，通過對比世界衛生組織重金屬環境空氣質量標準推薦限值，結果顯示，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產品（金屬、非金屬礦物產品等）產量，加之生產工藝水平落后、能源利用率低、先進污染控制設備安裝及實際投入運行比例較低等，導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高溫過程產生的大部分有害重金屬，總是隨煙氣溫度降低賦存于工業煙塵和粉塵而一起被排放到大氣環境中，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進入動植物和人體內并不斷蓄積，可轉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生遷移轉化，從而對水和土壤等生態環境產生污染危害。
根據美國環保署相關報告，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險，如砷在人體內含量過高，會出現中樞神經系統紊亂，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累積并產生毒性作用，銅還會對大量水生動植物有毒，即使少量接觸也會產生不良反應等。
根據健康危害風險和污染控制要求，國內外對有毒有害重金屬進行了界定。依此并結合清單構建的可行性等因素，田賀忠領導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、工業鍋爐、冶煉企業等典型排放源進行現場調查和實測，探討我國重金屬排放特征。
建立動態模型，系統評估建國以來典型有害重金屬大氣排放特征
在空氣質量管理決策支持技術體系中，構建準確、完整、更新及時的大氣污染物排放清單是識別污染源、科學有效開展大氣污染防治工作的基礎和前提。如根據源清單，砷、鉛和鋅是京津冀地區標識性能重金屬，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鍋爐燃煤和鋼鐵冶煉行業，這為京津冀地區制定治理對策提供了支撐。
由于受實驗條件、技術水平和數據可得性等條件限制，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，其遷移轉化特征和環境健康影響等相關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、冶煉等典型行業進行了一些清單研究。
田賀忠率領的研究團隊基于十幾年的數據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，首次系統評價了新中國成立至2012年60年多間我國各種人為活動導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，其中前者按經濟部門劃分為電力（包括供熱）、工業（包括建筑行業）、生活消費和其他（包括農林牧漁水利業、交通運輸、倉儲和郵政業、批發零售業、住宿餐飲業等）4類。后者則按行業屬性劃分為生物質燃燒、液體燃料燃燒、有色金屬冶煉、非金屬礦物生產、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濟技術發展演變趨勢的各類典型人為源的排放因子動態模型，例如主要工業過程源的大氣重金屬未控制排放因子、當前大氣重金屬最佳排放因子、S型曲線形狀參數等。這在國際上尚屬首次。
有毒有害重金屬是大氣顆粒物對人體健康產生危害的重要成分，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。
北京師范大學環境學院教授田賀忠領導的研究團隊，基于經濟發展和技術擴散理論，首次較系統地構建了1949年～2012年間我國人為源導致的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據支持。相關研究成果近日發表于大氣環境國際頂級期刊《大氣化學與物理學》。
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
由于工業化和城市化的快速發展，由金屬冶煉、化石燃料燃燒、礦物加工、工業產品制造和固體廢物焚燒等人為活動導致的鉛、砷、鎘、鉻、銻、汞等有毒有害重金屬排放量，近年來不斷增加。
中國環境科學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量濃度數據，通過對比世界衛生組織重金屬環境空氣質量標準推薦限值，結果顯示，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產品（金屬、非金屬礦物產品等）產量，加之生產工藝水平落后、能源利用率低、先進污染控制設備安裝及實際投入運行比例較低等，導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高溫過程產生的大部分有害重金屬，總是隨煙氣溫度降低賦存于工業煙塵和粉塵而一起被排放到大氣環境中，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進入動植物和人體內并不斷蓄積，可轉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生遷移轉化，從而對水和土壤等生態環境產生污染危害。
根據美國環保署相關報告，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險，如砷在人體內含量過高，會出現中樞神經系統紊亂，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累積并產生毒性作用，銅還會對大量水生動植物有毒，即使少量接觸也會產生不良反應等。
根據健康危害風險和污染控制要求，國內外對有毒有害重金屬進行了界定。依此并結合清單構建的可行性等因素，田賀忠領導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、工業鍋爐、冶煉企業等典型排放源進行現場調查和實測，探討我國重金屬排放特征。
建立動態模型，系統評估建國以來典型有害重金屬大氣排放特征
在空氣質量管理決策支持技術體系中，構建準確、完整、更新及時的大氣污染物排放清單是識別污染源、科學有效開展大氣污染防治工作的基礎和前提。如根據源清單，砷、鉛和鋅是京津冀地區標識性能重金屬，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鍋爐燃煤和鋼鐵冶煉行業，這為京津冀地區制定治理對策提供了支撐。
由于受實驗條件、技術水平和數據可得性等條件限制，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，其遷移轉化特征和環境健康影響等相關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、冶煉等典型行業進行了一些清單研究。
田賀忠率領的研究團隊基于十幾年的數據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，首次系統評價了新中國成立至2012年60年多間我國各種人為活動導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，其中前者按經濟部門劃分為電力（包括供熱）、工業（包括建筑行業）、生活消費和其他（包括農林牧漁水利業、交通運輸、倉儲和郵政業、批發零售業、住宿餐飲業等）4類。后者則按行業屬性劃分為生物質燃燒、液體燃料燃燒、有色金屬冶煉、非金屬礦物生產、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濟技術發展演變趨勢的各類典型人為源的排放因子動態模型，例如主要工業過程源的大氣重金屬未控制排放因子、當前大氣重金屬最佳排放因子、S型曲線形狀參數等。這在國際上尚屬首次。
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