人為源典型有害重金屬時(shí)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(bào) 瀏覽量：
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人為活動(dòng)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(duì)我國重金屬污染防止有著舉足輕重的意義。
    人為活動(dòng)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(duì)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(duì)人體健康產(chǎn)生危害的重要成分，因而建立高精度、高時(shí)空分辨率的大氣重金屬排放清單，對(duì)制定和實(shí)施重金屬污染控制對(duì)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(tuán)隊(duì)，基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)擴(kuò)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(duì)其排放歷史變化趨勢和空間分布特征進(jìn)行了分析評(píng)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(jí)期刊《大氣化學(xué)與物理學(xué)》。
　　有害重金屬元素以亞微米級(jí)顆粒形式存在，對(duì)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(dòng)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(xiàng)綜述性研究，收集近10年來我國44個(gè)較大城市和背景點(diǎn)位重金屬在大氣顆粒物中的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，通過對(duì)比世界衛(wèi)生組織重金屬環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(jí)），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(jìn)污染控制設(shè)備安裝及實(shí)際投入運(yùn)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(duì)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?cè)诖髿庵兄饕詺馊苣z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(shí)間停留在大氣中，不僅影響大氣能見度，而且會(huì)通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入動(dòng)植物和人體內(nèi)并不斷蓄積，可轉(zhuǎn)化為毒性很強(qiáng)的有機(jī)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(huì)通過大氣干、濕沉降過程進(jìn)入地表水體和土壤并發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化，從而對(duì)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(bào)告，相比苯并（a）芘、硫化物、氮氧化物等有害的有機(jī)成分，以亞微米級(jí)顆粒形式存在的有害重金屬元素排放物對(duì)人體具有更大的危害性。
　　很多有毒有害重金屬對(duì)人體具有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，如砷在人體內(nèi)含量過高，會(huì)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?。淮罅拷佑|銅可使其在生物內(nèi)累積并產(chǎn)生毒性作用，銅還會(huì)對(duì)大量水生動(dòng)植物有毒，即使少量接觸也會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)等。
　　根據(jù)健康危害風(fēng)險(xiǎn)和污染控制要求，國內(nèi)外對(duì)有毒有害重金屬進(jìn)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(duì)人體健康危害嚴(yán)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(duì)燃煤電廠、工業(yè)鍋爐、冶煉企業(yè)等典型排放源進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查和實(shí)測，探討我國重金屬排放特征。
　　建立動(dòng)態(tài)模型，系統(tǒng)評(píng)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(zhǔn)確、完整、更新及時(shí)的大氣污染物排放清單是識(shí)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(biāo)識(shí)性能重金屬，其中砷排放主要由燃煤源貢獻(xiàn)，而后兩者主要貢獻(xiàn)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(duì)策提供了支撐。
　　由于受實(shí)驗(yàn)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(duì)人為源大氣重金屬排放特征缺少全面和深刻的認(rèn)識(shí)，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(shí)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(jìn)展。如面向全國污染源或針對(duì)火電廠、冶煉等典型行業(yè)進(jìn)行了一些清單研究。
　　田賀忠率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)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(píng)價(jià)了新中國成立至2012年60年多間我國各種人為活動(dòng)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(jì)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(fèi)和其他（包括農(nóng)林牧漁水利業(yè)、交通運(yùn)輸、倉儲(chǔ)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(jī)動(dòng)車剎車片和輪胎磨損等7類，共計(jì)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(jì)約79570噸。
　　從污染源貢獻(xiàn)看，工業(yè)燃煤鍋爐、燃煤電廠、有色冶煉、鋼鐵冶煉和機(jī)動(dòng)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(duì)于排放清單的不確定性影響很大。此項(xiàng)研究的一大特點(diǎn)，即建立了適合中國國情和反映中國經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展演變趨勢的各類典型人為源的排放因子動(dòng)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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