中国大气重金属污染研究进展与趋势

大气重金属污染是当前环保工作中的重点、难点、热点以及突发性环境事件的高发领域。简要介绍了大气重金属污染的特征、危害及来源,综述了近年来中国大气重金属污染研究方面的进展。当前,中国大气重金属的研究主要有以下几个方向,(1)大气颗粒物中重金属分析检测方法的研究,(2)大气颗粒物中重金属的污染行为特征研究,(3)大气颗粒物中重金属的化学形态分析与生物危害性研究,(4)大气颗粒物中重金属的来源解析,(5)大气颗粒物中重金属的生物有效性研究等,并取得了一定的研究成果。最后,对今后的主要研究趋势进行了展望。     

应用化学提取法评价大气颗粒物中重金属的生物有效性

以广州市楼顶降尘为研究对象,在分析其粒度分布和重金属总量的基础上,采用单一化学提取法（DWLP、TCLP）和多级化学提取法（SEP）研究了大气颗粒物中4种重金属元素的生物有效性。结果表明：样品中96％以上颗粒小于100μm,其中10μm和2．5μm以下颗粒分别占33％和11％。大气颗粒物中重金属含量很高,Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别为362．43、1033．81、830．32和5．80mg／kg,是广东省环境土壤背景值的17～64倍。单一提取法中,TCLP的提取效率明显高于DWLP,表明pH值是影响大气颗粒物中重金属释放的主要因素。SEP法结果显示,Zn和Cd的生物可利用态比例远高于Cu和Pb。经DWLP和TCLP法提取后,颗粒物中重金属的总含量有不同程度的降低,生物可利用态所占比例明显增加。通过综合分析,发现SEP此其他两种方法更适用于评价大气颗粒物中重金属的生物有效性。     

大气颗粒物及其重金属污染特征和来源分析

本文结合近年来的研究成果,对目前大气颗粒物的污染特征、颗粒物中重金属的分布特征、颗粒物中重金属的形态分布、颗粒物中重金属的来源进行综述,并对大气颗粒物污染控制现状及控制技术进行讨论,提出大气颗粒物及其重金属污染的控制对策和建议。     

城区飞散致敏花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应研究

城市大气颗粒物污染和致敏花粉的污染已经对人群健康和城市空气质量产生了较为严重的影响.这2种污染物的协同生物效应正在成为大气环境科学、环境毒理学、免疫学等学科研究的前沿和热点研究领域.以上海大气中的细/超细颗粒物和日本关东地区致敏花粉(柳杉)为例,阐述了大气细/超细颗粒物的表征以及花粉致敏的过程.在研究中,观察到了日本柳杉花粉壁附着有直径0.7μm的含变应原蛋白的微粒(Ubisch body),并用ELISA法揭示了日本关东地区大气颗粒物中含变应原蛋白的颗粒主要分布在1μm的粒径范围内;而在上海大气颗粒物中,化学元素总量的最大值出现在细/超细粒径颗粒物(0.3～0.18μm)范围,污染元素S和Pb的质量浓度在超细(纳米尺度)/细颗粒物中比在其他粒径范围颗粒物中要高,另外还发现在上海大气颗粒物中有植物花粉的存在.城市大气颗粒物中的主要组分,柴油机车尾气颗粒物(DEPs)与飞散花粉之间存在协同生物效应,但其机制和过程还不清楚,在最新研究成果的基础上并结合国内外相关研究领域的进展,对飞散花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应的研究进行了总结并提出今后研究的方向.     

辽宁省大气可吸入颗粒物中重金属及多环芳烃污染特征研究

为全面了解辽宁省大气可吸入颗粒物污染状况,2004年在省内选取了5个城市进行分季节采样,并对颗粒物中重金属元素含量和美国优先控制的16种多环芳烃(PAHs)进行了定量研究。结果表明,大气PM10和PM2.5中重金属元素和PAHs污染较重,且冬季高于其它季节,重金属元素和PAHs主要富集在PM2.5及以下细小颗粒物中。     

淡水沉积物中重金属生物有效性的研究进展

淡水重金属污染已成为全球关注的热点环境问题之一。沉积物作为重金属的重要储库与污染内源,可对水环境质量及水生态系统产生严重危害。生物有效性是评价重金属生物可利用性及其毒性效应的关键指标,研究淡水沉积物中重金属的生物有效性与调控机制,有助于阐明重金属的污染机理及其生态环境效应,可为重金属的污染防治提供科技支撑。本文回溯了沉积物重金属生物有效性的定义内涵、发展历史,重点介绍了重金属生物有效性评价的主要方法、适用性及其优缺点,归纳了影响重金属生物有效性的主要因素与内在机制,概述了目前国内外典型河流、湖泊和水库等淡水水体沉积物中相关研究的最新进展。本文进一步指出,在今后研究中亟需整合现有分析方法,形成统一的沉积物重金属生物有效性评价指标与方法体系,并开展权威实验室比对研究。同时,应考虑不同淡水生态系统的区域差异性,采用生物监测方法与原位被动采样技术相结合,将生物配位体模型纳入重金属的生态毒理效应研究中。最终,依据不同淡水环境的特性,尽快建立相应的沉积物重金属质量基准,加强重金属环境污染的科学管理。     

大气沉降重金属污染特征及生态风险研究进展

近年来,中国大气环境污染事件频发。其中大气中重金属因不能被生物降解且具有生物累积性,直接威胁人类健康而受到广泛关注。干湿沉降是去除大气中重金属的重要途径。通过收集大气干湿降尘样品,对其进行重金属含量和形态检测,分析大气中重金属污染特征和时空分布,可以解析研究区内大气沉降中重金属的来源和环境效应。研究表明,相比其他国家,中国大部分城市大气沉降重金属含量偏高。能源燃烧、交通运输、金属冶炼等生产生活活动是大气沉降重金属的主要来源。大气降尘中重金属含量随季节和区域的变化明显。该文总结概括了近年来国内外大气干湿沉降的研究成果,包括Cd、Pb、Zn、Cu、Cr、Hg和Ni等重金属的来源、污染分布特征、化学形态及其生态风险评价,并对此研究领域提出了展望。对大气污染防治规划和综合污染防治具有重要的指导意义。     

成都市近地表大气尘的地球化学特征

通过对成都市近地表大气尘矿物组成、化学成分的分析,查明了成都市近地表大气尘矿物、元素的含量和空间分布特征。近地表大气尘主要矿物成分为石英、长石、伊利石、白云石,方解石,石膏等;近地表大气尘中重金属高值区主要在二环路内、黄田坝、琉璃厂和城东老工业区。部分元素呈明显污染郊区化趋势。与国内外其它城市街道灰尘及大气颗粒物重金属含量比较,总体上重金属含量相当,个别元素接近重工业城市水平。     

成都市近地表大气尘的地球化学特征

通过对成都市近地表大气尘矿物组成、化学成分的分析,查明了成都市近地表大气尘矿物、元素的含量和空间分布特征。近地表大气尘主要矿物成分为石英、长石、伊利石、白云石,方解石。石膏等;近地表大气尘中重金属高值区主要在二环路内、黄田坝、琉璃厂和城东老工业区,部分元素呈明显污染郊区化趋势。与国内外其它城市街道灰尘及大气颗粒物重金属含量比较,总体上重金属含量相当,个别元素接近重工业城市水平。     

植物叶表尘及重金属对城市大气颗粒物污染的指示与评估

城市大气颗粒物污染问题日渐突出,目前主要依靠大气站点的直接观测数据反映污染的即时状况,而植物叶表尘及重金属的监测为评价大气颗粒物阶段性污染状况提供了新的途径.本研究通过分析北京交通带和公园共7个样点的臭椿(Ailanthus altissima)、槐(Sophora japonica)、北京杨(Populus beijingensis)、榆树(Ulmus pumila)、紫叶李(Prunus cerasifera f.atropurpurea)等5种常见绿化树种的叶表尘及重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn含量,并计算尘金属综合累积指数(MAI),进而与邻近站点大气颗粒物观测数据对比并进行统计分析,尝试量化评价植物所处环境的大气颗粒物及尘重金属综合污染状况.结果表明:采用榆树叶表尘可量化评价大气可吸入颗粒物PM10的月均质量浓度,相对误差为1.2%~10.6%;臭椿叶表尘可量化评价大气细颗粒物PM2.5的月均质量浓度和月均空气质量指数(AQI),相对误差分别为0.18%~3.7%和0.26%~5.7%.MAI值可指示大气尘重金属综合污染状况,本研究中京承高速和朝阳公园大气尘重金属综合污染较重,其次为念坛公园、望京公园和玉蜓桥,最轻为岳各庄桥和麋鹿苑.     

土壤生态系统微量元素的生物有效性研究现状

土壤中植物必需的微量营养元素的供给以及有害元素的毒性大小并不仅仅与元素的总量有关,而取决于元素的有效性。文章论述了元素生物有效性的含义,介绍了元素有效性的研究方法,即连续偏提取法和单提取法,并对一些相关问题进行了深入的分析讨论。     

七道湾污水厂污泥重金属形态特征研究

采用Tessier连续提取法对乌鲁木齐七道湾污水厂夏季和冬季污泥中的Cu、Zn、Pb、Cd进行了含量和形态分析,研究了污泥中重金属的生物有效性。结果表明:该污水厂污泥中重金属含量Zn>Cu>Pb>Cd,4种重金属含量均低于污泥农用污染物控制标准限值。Cu、Zn、Pb主要以残渣态和有机结合态形式存在,Cd主要以残渣态、铁锰氧化态和碳酸盐结合态形式存在。Zn、Cu的生物不可利用态含量高,所占比例在60%以上,对污泥农用有利,Pb、Cd两种元素的生物有效态和潜在有效态之和所占比例在50%以上,有较强的生物可利用性,在污泥农用时存在一定潜在风险。     

大气中重金属污染现状及来源研究

总结了近年来的研究成果,通过文献调研对中国大气中重金属污染现状、大气中重金属来源和重金属在环境中的迁移转化途径进行综述,提出为缓解重金属污染的高发态势,保护人群健康,应建立完善的环境污染防治体系,强化大气污染源颗粒物控制来减少重金属在大气环境中的暴露浓度,切断重金属在环境中的污染途径以减少大气传输和沉降,降低由大气-土壤-动植物-人体的重金属暴露健康风险.     

大气降水中重金属离子特征研究

大气降水中重金属离子的研究可以反映大气污染、地表水污染的信息.通过对国内外大气降水中重金属研究现状的阐述和大气降水中重金属的来源进行理论分析,并利用实地大气降水采样分析,归纳出其中重金属的特征,监测当前大气的污染状况,从而为区域性的大气中重金属的污染评价及污染治理提供理论依据.降水中的重金属元素主要包括Pb、Mn、Zn、Cu、Cd、Cr等,通过分析测定可以为利用大气降水作为重要饮用水补给源的区域提供饮水安全保障.     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

挥发及半挥发性有机物污染场地异位修复技术的二次污染及其防治

欧洲和美国的污染场地修复实践表明:60%~90%的被污染场地存在有机物污染问题,其中挥发与半挥发性有机物(VOC/SVOC)是常见的土壤污染物。针对VOC/SVOC污染场地,采用异位修复技术符合现阶段的中国国情,但污染场地修复工程实践中可能存在二次污染问题。主要介绍了土壤气提、土壤机械通风、热脱附、土壤淋洗、生物堆和水泥窑协同处置6种污染土壤异位修复技术的原理,重点讨论了异位修复技术过程中共通的土壤挖掘、清运、堆放等中间环节产生的以及不同技术自身可能存在的二次污染问题,并给出了相应的防治措施,以期能够为中国和其他发展中国家的VOC/SVOC污染场地修复提供参考和建议。     

同位素示踪技术在沉积物重金属污染溯源中的应用

沉积物重金属污染及其防治愈来愈受重视,查明污染源是有效治理污染的前提。文章概述了近年来国内外铅、锶等同位素、放射性核素示踪技术在沉积物重金属污染溯源研究中的应用,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后沉积物中重金属污染源解析研究中的重点:采用Pb、Sr、Zn等同位素示踪法,结合多元统计及其它元素地球化学信息追踪重金属污染源和评价污染程度。     

基于富集因子法与MLR-APCS模型应用的农田土壤重金属人为来源定量识别

准确定量识别农田土壤重金属的人为污染来源对于后续实施精准防控具有重要意义。采集典型农业区土壤样品,基于富集因子法和多元线性回归-绝对主成分得分(MLR-APCS)模型对农田表层土壤重金属的人为来源进行定量识别研究。结果表明:研究区农田表层土壤中Pb、Cu、Zn、Cr、Ni均受到不同程度的人为污染影响,其平均含量相比当地背景土壤分别提高了112.37%、71.21%、59.38%、69.67%和64.54%。5种重金属富集因子顺序为Pb>Cu>Cr>Ni>Zn。其中,Pb总体已达到中等富集水平,来自人为污染源含量占比超过50%。基于人为源重金属含量,大气沉降和有机肥施用被识别为该研究区2种主要人为重金属污染来源。MLR-APCS模拟进一步表明:大气沉降对Pb、Cr、Ni的污染贡献率分别为42.41%、37.58%和37.26%,而有机肥施用对Cu、Zn的污染贡献率分别为41.67%和39.39%。综上,提出了一种可靠的农田土壤重金属人为来源定量识别方法,可推广应用于其他相似区域。