5月1日，北京师范大学环境学院田贺忠教授团队在Cell子刊 《一个地球》(One Earth)发表了题为“Reduced but still noteworthy atmospheric pollution of trace elements in China”的研究论文。研究基于多源数据融合构建了全国人为源11种有毒有害痕量元素大气排放清单(GRIDMAP-China)，评估了“大气十条”期间，不同排放控制措施对各部门有毒有害痕量元素大气排放变化的驱动。进一步利用WRF-CMAQ大气传输模型及暴露风险评价模型，情景分析“大气十条”期间，典型部门（燃煤部门、金属冶炼部门）排放变化对有毒有害痕量元素暴露浓度及健康风险的影响。研究基于对具体措施的效益评估，为减缓有毒有害痕量元素污染和相关健康风险提供了关键见解。

图1 2017年中国11种有害痕量元素分地区及部门排放量

研究指出中国五大城市群（华北平原、长三角、珠三角、四川-重庆和汾渭平原）有害痕量元素排放量在全国总排放量的占比约为42%。2017年燃煤源和非燃煤源11种有害痕量元素排放总量分别占全国总排放量约42%和58%，非燃煤源排放占比首次超过了燃煤源排放，其中黑色金属冶炼（8861.4吨）、有色金属冶炼（7871.5吨）、刹车和轮胎磨损（6151.1吨）和非金属矿物质制造（3870.6吨）成为有害痕量元素大气排放的主要来源。

图2 全国燃煤电厂点源排放量及各省煤炭消耗量和装机容量空间分布

燃煤电厂的点源排放较多集中在中国华北和东部地区，尤其是山西、内蒙古、京津冀、长三角等地区。这与燃煤电厂装机容量和煤炭消耗量的空间分布特征较为一致。截止2017年，72%的燃煤机组均实现了超低排放改造，因此，大多数燃煤电厂点源的有害痕量元素排放较低。其中，全国有1855家燃煤电厂的有害痕量元素总排放量低于10吨/年，占电厂点源总数的88%左右。排放量最大的燃煤电厂坐落于内蒙古，排放量为70.4吨年。

图3 2012~2017年中国五大城市群有害痕量元素排放变化及主要控制措施带来的减排量

“大气十条”期间，华北平原、长三角、珠三角、四川-重庆及汾渭平原地区11种有害痕量元素排放总量分别减少了约5600吨、1800吨、200吨、1500吨和1600吨。工业锅炉升级改造是五大城市群有害痕量元素减排最有效的措施，在五大城市群带来的减排量分别为3881、1302、290、1160和1288吨，减排占比为48%~80%。

图4 “大气十条”期间，典型部门排放对有毒有害痕量元素暴露浓度变化的驱动

“大气十条”期间，全国11种有害痕量元素年均暴露浓度减少约28.1%。其中，燃煤部门的排放对痕量元素Co、As、Se、Cr和Zn浓度减少的驱动最为显著，贡献在50%以上。黑色金属冶炼部门的排放变化主导了Cu和Pb浓度的降低。尽管如此，2017年中国有毒有害痕量元素大气污染依然严重。较高的痕量元素浓度主要集中在中国东部、华北和西南部分地区。Cr(VI)的年均浓度最大值出现在山东省，超过了标准限值160倍。

图5“大气十条”期间，有毒有害痕量元素暴露致癌风险空间分部特征及变化

“大气十条”期间，7种致癌元素的全国年均致癌风险下降了约39.5%。其中Co、CR(VI)和As元素分别下降了54.1%、46.0%和30.4%。然而，2017年的年均CR值仍超过风险阈值（1×10^-6），Cr(VI)可达到风险阈值的约1.3倍。山东省Cr(VI)致癌风险最高可达风险阈值的12倍。山东和上海As和Ni元素致癌风险分别可高达风险阈值的约9倍和1.6倍。根据我们的情景分析，2012年至2017年，燃煤部门排放变化带来了1.5×10^-6 的致癌风险下降，黑色金属和有色金属冶炼部门排放变化分别带来了0.8×10^-6和0.3×10^-6 的致癌风险下降。

本研究构建的有毒有害痕量元素网格化大气排放清单模型GRIDMAP-China，有效推动了中国人为源有害痕量元素大气排放清单的发展，研究结果有助于实现对有毒有害痕量元素的总量控制及污染综合防治。

北京师范大学环境学院博士生刘姝涵（现任职于海南大学）为论文第一作者，北京师范大学环境学院田贺忠教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目（22176014, 21777008, 21377012 和 21177012）和环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专项资金（22L02ESPC）支持。

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