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[成果]我校环境学院团队发文揭示中国12种有害重金属大气排放历史趋势及时空特征
发布时间：2015-09-10 09:53:00
2015年9月9日，我校环境学院大气环境研究中心主任田贺忠教授领衔的研究团队在大气环境国际顶级期刊ACP（Atmospheric Chemistry and Physics）发文，首次系统分析评估了1949-2012年中国人为源导致的12种典型有毒有害重金属（铅、砷、汞、镉、铬、镍、锑、硒、锰、钴、铜、锌）大气排放的历史变化趋势和空间分布特征。该研究得到了国家自然科学基金委、环境保护部公益项目和环境模拟与污染控制国家重点联合实验室基金等的资助。
近年来，中国有害重金属元素污染事件频发。据报道，仅2009年一年，全国范围内重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标，引发32起群体性事件。为遏制日益严峻的重金属污染形势，2011年初，国务院首次批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》。
在此背景下，田贺忠教授领导的研究团队在课题组近十几年的排放清单研究基础上，基于经济发展和技术扩散理论，首次建立了适合中国国情的各种典型人为源的重金属大气排放因子动态模型，比较系统完整地构建了1949-2012年间中国主要人为源导致的12种典型有毒有害重金属（铅、砷、汞、镉、铬、镍、锑、硒、锰、钴、铜、锌）的大气排放清单。同时，利用Arc GIS地理信息系统（Geographic Information System，GIS），结合大型点源（电厂、有色冶炼、钢铁冶炼、垃圾焚烧等）经纬度信息和地区产值、人口分布等面源污染分配因子，进一步对排放清单进行了精细化的网格处理，获取了具有高时空分辨率（0.5°×0.5°）的中国大陆地区有害重金属元素的时空分布特征。同时，采用自助法（Bootstrap）和蒙特卡罗（Mont Carlo）模拟法对排放清单结果的不确定性进行了量化分析，并提出了相关控制对策建议。
研究结果表明，从1949年到2012年，12种典型有害重金属元素（Hg, As, Se, Cd, Cr, Ni, Sb, Mn, Co, Cu, Zn）的大气排放量增长了22-128倍。2012年，12种重金属大气排放共计约79570吨（Hg: 695吨；As: 2529吨；Pb: 14398吨；Cd: 527吨；Cr: 7834吨）。从污染源贡献看，工业燃煤锅炉、燃煤电厂、有色冶炼、钢铁冶炼和机动车刹车片磨损为主要的有害重金属大气排放源；而在地区分布上，中国东部和中部省份地区重金属排放明显高于西部地区，沿海省份重金属排放强度最高。另外，中国西南和中南地区部分省份由于有色冶炼行业集中，导致部分地区大气重金属排放污染惊人。
该论文的责任编辑Tami Bond教授来自美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）土木与环境工程系，是大气排放清单研究领域的国际知名学者，对本研究给予了高度评价。此研究成果自2015年4月22日在ACP论坛（ACPD）网站在线发表，引起国内外相关领域研究学者的高度关注，目前已有美国、欧盟、加拿大等国家和地区的多所大学和研究机构学者向田贺忠教授团队询问问题并表达合作研究意向。
近年来，中国有害重金属元素污染事件频发。据报道，仅2009年一年，全国范围内重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标，引发32起群体性事件。为遏制日益严峻的重金属污染形势，2011年初，国务院首次批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》。
在此背景下，田贺忠教授领导的研究团队在课题组近十几年的排放清单研究基础上，基于经济发展和技术扩散理论，首次建立了适合中国国情的各种典型人为源的重金属大气排放因子动态模型，比较系统完整地构建了1949-2012年间中国主要人为源导致的12种典型有毒有害重金属（铅、砷、汞、镉、铬、镍、锑、硒、锰、钴、铜、锌）的大气排放清单。同时，利用Arc GIS地理信息系统（Geographic Information System，GIS），结合大型点源（电厂、有色冶炼、钢铁冶炼、垃圾焚烧等）经纬度信息和地区产值、人口分布等面源污染分配因子，进一步对排放清单进行了精细化的网格处理，获取了具有高时空分辨率（0.5°×0.5°）的中国大陆地区有害重金属元素的时空分布特征。同时，采用自助法（Bootstrap）和蒙特卡罗（Mont Carlo）模拟法对排放清单结果的不确定性进行了量化分析，并提出了相关控制对策建议。
研究结果表明，从1949年到2012年，12种典型有害重金属元素（Hg, As, Se, Cd, Cr, Ni, Sb, Mn, Co, Cu, Zn）的大气排放量增长了22-128倍。2012年，12种重金属大气排放共计约79570吨（Hg: 695吨；As: 2529吨；Pb: 14398吨；Cd: 527吨；Cr: 7834吨）。从污染源贡献看，工业燃煤锅炉、燃煤电厂、有色冶炼、钢铁冶炼和机动车刹车片磨损为主要的有害重金属大气排放源；而在地区分布上，中国东部和中部省份地区重金属排放明显高于西部地区，沿海省份重金属排放强度最高。另外，中国西南和中南地区部分省份由于有色冶炼行业集中，导致部分地区大气重金属排放污染惊人。
图1 中国人为源大气重金属元素As时空分布特征
此项研究可以定量评估人为污染源所排放的有害重金属总量及探究其排放的时空分布特征，推动重金属污染排放法规、标准、政策的制订；识别中国重金属排放重点地区，解析重点地区标示性有害重金属元素的典型污染源，为重金属污染综合防治提供科学依据；为区域大气质量模型（WRF-CMAQ和WRF-CHEM）开展数值模拟探究重金属污染迁移和转化，评估对重金属对京津冀、长三角、珠三角、长株潭、成渝等城市群地区的区域性灰霾和PM2.5污染贡献提供必需的精细化的源清单基础数据。该论文的责任编辑Tami Bond教授来自美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）土木与环境工程系，是大气排放清单研究领域的国际知名学者，对本研究给予了高度评价。此研究成果自2015年4月22日在ACP论坛（ACPD）网站在线发表，引起国内外相关领域研究学者的高度关注，目前已有美国、欧盟、加拿大等国家和地区的多所大学和研究机构学者向田贺忠教授团队询问问题并表达合作研究意向。
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