近日，北京师范大学环境学院大气环境研究中心主任田贺忠团队在《环境科学与技术》发表论文，通过全国尺度的大气排放清单、修正的空气质量模式模拟和暴露风险评价模型，系统研究并揭示了我国11种大气有害痕量元素的排放变化、暴露浓度水平及相关健康风险。
首次进行系统评估
大气中有害痕量元素虽然占比较少，但由于其毒性、累积性等原因，长期暴露在较高浓度有害痕量元素环境中，会对人体呼吸系统、心血管系统产生负面影响。
目前，国际癌症研究机构（IARC）已将有害痕量元素砷、镍、镉、六价铬、铅、钴、锑及其化合物认定为致癌物质。
健康风险评估需要较为精准的暴露浓度，目前，利用化学传输模型获取大气污染物的高分辨率暴露浓度，是暴露与健康风险研究领域较成熟且有效的研究手段。然而，传统的化学传输模型无法同时模拟11种有害痕量元素，且受限于有害痕量元素大气环境浓度的观测数据，此前我国大气中有害痕量元素的暴露水平及相关健康风险尚不清楚。
“我们通过对传统的多尺度空气质量模式（CMAQ）化学传输模型进行修正，获取了大气有害痕量元素的高分辨率暴露浓度，首次揭示了11种大气有害痕量元素的暴露浓度水平及空间分布特征，并进一步系统评估了公众健康风险。”田贺忠对《中国科学报》说。
“制定这样一个排放清单需要在数据收集、处理和计算方面付出大量努力……”该论文评审人认为，“这些信息在评估健康风险和做出决策时非常有用。”
致癌风险值仍超阈值
研究发现，从2012年到2015年，我国11种有害痕量元素排放量从79231吨降至63024吨，降低了约20%。燃煤源的减排量占据主导地位，占有害痕量元素总减排量的80%以上。
“工业燃煤部门、电力燃煤部门、其他燃煤部门和生活燃煤有害痕量元素的排放量分别占总减排量的69.8%、10.7%、10.0%和1.1%。”该论文第一作者、北京师范大学环境学院博士研究生刘姝涵对《中国科学报》说。
该研究还发现，全国11种有害痕量元素的年均模拟浓度具有明显且类似的空间分布特征。2015年，高浓度区域主要集中在中国东部、中部和西南部部分地区，如山东、河北、河南、陕西、江苏、四川等省份。
根据GB3095-2012和欧盟的推荐标准限值，2015年中国约有55%~70%的区域网格六价铬浓度高于国家空气质量标准；中国东部地区约15%的区域网格砷浓度高于国家空气质量标准；上海地区网格镍浓度略高于国家空气质量标准。
“从2012年至2015年，全国有害痕量元素致癌风险值有所下降。”刘姝涵说，“尽管如此，2015年，仍有多个地区致癌风险值超过阈值，主要包括华北、华东、华中和华南部分地区。而且，由于人口向东部地区流动，使得受有害痕量元素影响的人口数反而有所增加。”
田贺忠表示，燃煤源排放量的降低，表明中国实施的一系列大气污染控制措施起到了明显的效果。但由于我国煤炭消耗量大，截至2015年，燃煤源仍然是中国大气有害痕量元素的主要排放源。
“因此，未来仍然需要加大对工业和居民燃煤源排放的管控力度。”田贺忠说，“有色金属冶炼行业、刹车片和轮胎磨损等非燃煤源排放的有害痕量元素占比也较大，在未来的大气污染控制政策的制定当中，这类污染源应当受到更多关注。”
生活垃圾焚烧应引起重视
值得注意的是，城市生活垃圾焚烧源排放的有害痕量元素虽然占比较小，但是从2012年至2015年，其有害痕量元素排放量在全国各地区增加了30%~50%。
“随着中国对城市垃圾资源回收和可再生能源的大力推广，未来生活垃圾焚烧量可能会呈现持续增长的趋势。”田贺忠说，“因此，生活垃圾焚烧源排放的有害痕量元素也应当引起足够的重视。”
健康风险研究发现，镉元素在大气中的质量浓度均在国家空气质量标准范围内，但其致癌风险仍超过风险阈值，对人体健康的危害不容忽视。
田贺忠表示，鉴于有害痕量元素的毒性、累积性及致癌性，从进一步加强人群健康保护的角度出发，我国应在未来的国家政策及法律法规中增加其他有害痕量元素的浓度限值，尤其是对钴和锑等具有致癌风险的元素，并对国家空气质量标准中现有的痕量元素大气浓度加大监管力度。
“未来在制定相关大气污染控制政策时，不仅要考虑各有害痕量元素的排放水平和浓度水平，还应综合考虑各有害痕量元素的健康风险评估结果，这将会有助于决策者形成更为有效的管理控制措施。”田贺忠说。（记者张双虎）
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.1c01775