上海市PM2.5重金属污染水平与健康风险评价

为了解上海市大气环境中PM_2.5及其重金属的污染特征和健康风险,于2012年5~10月对上海市普陀区（PT）、闵行区（MH）和崇明岛（CM）大气颗粒物PM_2.5及其重金属（Cd、Cr、Cu、Pb、Zn）含量进行了监测.结果显示,PM_2.5质量浓度介于13.66~143.52 μg·m^-3之间,其中,普陀和闵行大气中PM_2.5的含量高于崇明岛,且于5月、9月和10月超出国家空气质量二级标准（24 h均值75 μg·m^-3）.3个监测点PM_2.5中重金属含量的时间分布规律与PM_2.5一致;崇明岛PM_2.5中Cd、Cu、Pb、Zn的含量整体上低于普陀和闵行,而Cr的含量则较高.5种重金属元素对成年男性的健康风险最大,其次是成年女性,对儿童青少年的健康风险则最小;其中,Cd和Cr的风险指数要高于Cu、Pb、Zn的风险指数.     

南昌市冬季大气PM2.5中重金属元素来源分析及健康风险评价

采集2015年南昌市冬季大气PM_(2.5)样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定样品中重金属(V、Mn、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ba和Pb)的含量,分析重金属的分布特征和来源,并对重金属健康风险进行评价。结果表明:采样期间PM2.5浓度总平均值为(29.74±16.82)μg/m~3,其中省外办最高,武术学校最低;各重金属元素总体平均浓度从高到低次序为:ZnPbCuMnBaNiVCrCdCo。因子分析结果表明:PM_(2.5)中重金属元素的来源包括道路交通尘和冶金化工排放、机动车尾气以及混合源。健康风险评价结果显示:PM_(2.5)中Mn对人体健康存在非致癌风险,其他元素(Cr、Ba、Co、Pb、Cd、Cu、V、Zn、Ni)基本没有非致癌风险;Cr对人体有较明显的致癌风险,Cd、Ni和Co对部分年龄段的人群(尤其是成年人)存在一定的致癌风险。     

保定地区PM2.5中重金属元素的污染特征及健康风险评价

为了解保定市大气环境中PM_2.5中重金属的污染特征及其健康风险,在保定市设立观测站点,利用中流量颗粒物采样器对保定市大气PM_2.5进行了连续昼夜采集,并使用微波消解-电感耦合等离子质谱法分析了样品中的V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等10种重金属元素的质量浓度.结果表明,保定市大气PM_2.5浓度范围为16.84~476.19 μg·m^-3,采样期间有65d高于我国《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）中的二级标准,超标率为54.2%.保定市PM_2.5中重金属元素的浓度变化趋势为：除Ni、Mn和Co外,夜间浓度略大于日间;大部分重金属元素秋冬季浓度大于春夏季.富集因子分析可知,保定市Cu、Zn、Pb、Cd主要来自于人为源,特别是受到交通源的影响较大.健康风险评估结果表明,保定市大气PM_2.5中的重金属污染的非致癌风险较小,致癌风险主要是As、Cr、Cd和Co,且成年人的致癌风险大于儿童.     

兰州大气PM2.5中金属元素污染特征及健康风险评价

大气PM_2.5中金属元素污染不仅影响兰州市的环境质量,还危害人体健康。2020年在兰州市城关区和西固区采集大气PM_2.5样品,测定PM_2.5中10种金属元素浓度,分析样品中金属元素浓度特征,利用正定矩阵因子模型（PMF）确定污染来源,使用美国环保局（EPA）暴露模型进行健康风险评价。结果显示：城关区、西固区大气PM_2.5年平均质量浓度为48.21 μg∙m⁻³、49.33 μg∙m⁻³,高于国家环境空气质量二级标准的年均浓度限值（35 μg∙m⁻³）。城关区、西固区10种金属元素浓度总和分别为241.03 ng∙m⁻³、296.80 ng∙m⁻³,其中Al、Mn、Pb都是两区主要的金属元素组分。两区均以工业/扬尘混合源为主要污染来源,工业源和燃煤/机动车混合污染源也占一定比例。两区各金属元素均不具备非致癌风险;此外,Cr、Ni、As和Cd的致癌风险指数均未超过10⁻⁴,因此,兰州市大气PM_2.5中金属元素通过呼吸途径的致癌风险在可接受范围内。可见,应加强对工业、扬尘源的治理,从而改善大气质量和确保人体健康安全。     

2018~2019年冬季天津和青岛PM2.5中重金属污染特征与健康风险评价

于2018年12月18日至2019年1月22日在天津和青岛进行PM_2.5样品采集,利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定PM_2.5中18种元素（Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Ba和Pb）浓度,运用富集因子法讨论了元素的富集程度,并评估了重金属的生态风险和健康风险.结果表明,采样期间天津和青岛ρ（PM_2.5）平均值分别为（93.6±53.5）μg·m^-3和（85.5±60.3）μg·m^-3;Zn是PM_2.5中最主要的微量元素;富集因子结果表明,Se、Cd、Zn、Pb、Mo、Cu和As元素富集程度高,污染严重,主要受人为活动的影响.在天津重金属的潜在生态风险大小依次为：Cd>Mo>Se>Pb>As>Cu>Zn>Ni>Cr>V,在青岛重金属的潜在生态风险大小依次为：Cd>Se>Mo>As>Pb>Zn>Cu>Ni>Cr>V,Cd元素的贡献最大,对天津和青岛生态风险的贡献率分别为67%和86%,属于极高的风险等级.健康风险评价显示,手口摄入是引起非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径,且儿童非致癌风险和致癌风险均高于成人,天津和青岛的重金属对儿童的综合非致癌风险（HI）值分别为5.38和5.40,对成人的HI值分别为1.04和1.02,均高于1,说明成人和儿童均存在明显的非致癌风险,且以As和Pb的非致癌风险最大.重金属致癌风险（CR）值大小依次为：As>Cr>Pb,其中As在天津和青岛的儿童中存在致癌风险,Cr和Pb存在潜在致癌风险.     

近10年华北背景大气PM2.5中重金属健康风险及污染来源的变化

为探究近10年华北背景大气PM_2.5中重金属的变化特征,分别于2011年12月至2013年1月（Ⅰ期）和2019年9月至2021年11月（Ⅱ期）,在位于渤海中部的砣矶岛国家大气背景监测站各采集71个和160个PM_2.5样品,利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定样品中重金属浓度,对比Ⅰ期与Ⅱ期重金属浓度、来源及健康风险.结果表明,Ⅱ期砣矶岛ρ（PM_2.5）均值为（54.06±39.71）μg ·m^-3,比Ⅰ期浓度低3.53μg ·m^-3.Ⅱ期PM_2.5中ρ（Zn）、ρ（Mn）、ρ（As）、ρ（Pb）和ρ（V）比Ⅰ期分别降低了54.53、172.63、0.8、79.06和3.81 ng ·m^-3,而ρ（Cr）、ρ（Cu）、ρ（Cd）和ρ（Ni）分别升高了2.01、5.42、3.03和3.55 ng ·m^-3.PMF结果表明,Ⅱ期污染源贡献率大小为：工业排放源（32.32%）>燃煤源（27.47%）>机动车排放（23.70%）>船舶排放（9.69%）>扬尘源（6.83%）,与Ⅰ期相比,扬尘源和船舶排放源对砣矶岛PM_2.5中金属的贡献率分别降低20.73%和8.83%,燃煤源和工业排放的贡献率分别增加2.50%和13.52%.Ⅱ期重金属总致癌风险增加,主要以Cr和Cd的贡献为主,总非致癌风险降低,以Mn贡献为主.因此,在大气污染治理进程中要进一步加强对Cr、Cd和Mn等重金属的污染源的管控.     

华中地区冬季灰霾天气下PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价:以湖北黄冈为例

为探究华中地区灰霾天PM_2.5中重金属元素的污染特征及其潜在健康风险,于2018年1月13~24日对华中区域观测点——黄冈站点加密采集PM_2.5样品.采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对PM_2.5中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn和Pb进行分析,通过富集因子法对其污染特征进行探讨,并采用美国环保署推荐的暴露模型对其潜在风险进行评估.结果表明,观测期间PM_2.5中Zn质量浓度最高,致癌物质As、Cd质量浓度均高于我国环境空气质量标准（GB 3095-2012）的二级标准限值,70%的元素质量浓度在灰霾中期占比最大.富集因子分析显示,Cd、Sn、Co、Pb和Zn富集程度最高,特别是在灰霾中期,这些物质主要来源于交通和燃煤.人体健康风险评价结果显示,手口摄食是引起非致癌风险的主要途径,儿童的暴露量和非致癌风险均明显高于成人.Pb对儿童存在非致癌风险,PM_2.5中重金属对成人不具有非致癌风险且致癌重金属不具有致癌风险.     

我国城市PM2.5污染的健康风险及经济损失评价

开展大样本城市的空气污染造成人群健康风险及经济损失研究,对于推进空气污染的防控与区域合作治理、公众健康素养提升具有重要意义.本文以我国62个环保重点监测城市为样本,运用环境健康风险与环境价值评估方法,对2015年PM_(2.5)污染引发的健康风险及经济损失进行评价,结果表明PM_(2.5)污染造成约12.51万人早逝[95%CI(置信区间):3.33~20.59万人]及1 009.59万人次患病、门诊和住院(95%CI:470.38~1 501.93万人次),占这些城市市区总人口的3.53%(95%CI:1.64%~5.26%).造成经济损失5 705.57亿元(95%CI:1 930.82~8 742.14亿元),占这些城市GDP总和的1.53%(95%CI:0.52%~2.35%),人均经济损失1 970元(95%CI:667~3 018元).四大城市群中,京津冀在健康风险、健康经济损失及其占GDP比重、人均损失方面均高于长三角、珠三角及东北.三大经济区中,东部的健康风险及经济损失高于中部与西部,三地的人均经济损失差别不大.南北方的经济损失相差很小,但北方的经济损失占GDP比重与人均损失均远高于南方.保定、郑州、济南、北京等市PM_(2.5)浓度很高,健康风险与经济损失问题突出.     

道路扬尘PM2.5中金属元素污染特征及健康风险评价

为了分析和比较城市和公园道路扬尘(RDPRD)中PM_(2.5)载带的部分金属元素的污染特征及其健康风险,本文利用再悬浮系统将道路扬尘中粒径小于2.5μm的颗粒物悬浮至滤膜上,分析了PM_(2.5)中载带的Na、Mg、Al、Fe、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn、Cd和Pb等元素.结果显示,城市道路扬尘中Cu和Sb的平均含量为626 mg·kg~(-1)和23 mg·kg~(-1),明显高于公园道路扬尘(274 mg·kg~(-1)和11 mg·kg~(-1)),表明RD中Cu和Sb的含量可能受到非尾气(刹车磨损)排放的影响;地累计指数(I_(geo))分析显示,RD和PRD中Cd达到强到极强污染程度(4I_(geo)5),Cu、Sb、Zn和Pb为强或中到强污染程度(2I_(geo)4),Ni和Mn为未受污染到中度污染(I_(geo)1).RD和PRD中的Cu、Ni、Sb、Zn、Cd和Pb尚不存在非致癌风险,Ni和Cd的终生致癌风险小于10~(-6),无致癌风险.     

泉州市大气PM2.5中有毒金属元素的环境风险评价

于2014年3月至2015年1月采集了泉州市5个采样点共136个PM_2.5样品, 采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定样品中11种有毒微量金属元素（Zn、Cu、Pb、As、Ni、Cd、Co、Ba、Cr、Be、V）的浓度。采用单级酸提取法分析了大气PM_2.5中有毒金属元素的化学形态,并利用元素酸提态含量占总量的比值计算了有毒金属元素的生物有效性。采用美国EPA推荐的人体健康风险评估模型对大气PM_2.5中有毒金属元素的人体健康风险进行了评价。结果表明：（1）各有毒金属元素生物有效性大小顺序为Zn > Cu > Pb > As≈Ni > Cd > Co≈Ba > Cr > Be > V;（2）大气PM_2.5中Ni、As、Cd、Zn、Cu和Pb为生物可利用元素,容易在环境介质中进行迁移和转化;Be、Cr、Co、V和Ba为潜在的生物可利用元素,在大气环境中较为稳定,但当大气环境条件发生变化时有可能会重新被释放出来;（3）泉州市大气PM_2.5中有毒金属元素主要通过口鼻吸入方式危害人体健康,Cr、Co、As对泉州市区居民有潜在的致癌风险,Ni和As有潜在的非致癌风险。     

珠三角冬季PM2.5重污染区域输送特征数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)及其耦合的污染来源追踪模块,针对2013年1月珠三角区域的PM_(2.5)重污染过程输送特征进行了数值模拟研究.结果表明,污染气团首先形成于广州、佛山地区,并在弱偏北风的作用下南移加强,影响整个珠三角区域.重污染期间,广州(64.9%)、佛山(58.9%)的PM_(2.5)主要来自本地贡献,是区域输送最主要的来源地区;中山(51.9%)、珠海(66.2%)的PM_(2.5)主要来自外来贡献,是区域输送主要的受体地区.重污染期间,广州和佛山对中山的PM_(2.5)日均贡献率之和总体保持在25%以上,污染最重时达到40%.交通(26%)、工业(24%)、扬尘(16%)、火力发电(15%)和生物质燃烧(8%)是对中山贡献最大的5类源:工业源中山本地与外来输送贡献率基本相当;交通和扬尘源以中山本地贡献为主,贡献率分别为55%和67%;火力发电和生物质燃烧源以外来输送为主,贡献率分别为56%和62%.各类排放源的外来输送中,以广州、佛山所占的比例最大.     

郑州市采暖期与非采暖期PM2.5中重金属来源及潜在健康风险评价

为了研究郑州市PM_(2.5)中部分金属元素在采暖期与非采暖期的来源、污染特征并进行相应的生态风险及健康风险评价,于2016年春季非采暖期和冬季采暖期在河南郑州设置采样点,采集有效膜样本105个.测定PM_(2.5)质量浓度及其中Zn、Pb、Cu、As、Cd、Co、Mn、Fe共8种金属元素含量,郑州2016年非采暖期PM_(2.5)质量浓度日均值为113.41μg·m~(-3)、采暖期为216.99μg·m~(-3),采暖期中Cu、Zn、As、Cd这4种元素的浓度分别是非采暖期的2.3、2.0、1.9、1.5倍,季节性差异明显.富集因子分析显示郑州地区Cd元素富集程度最高已超过1000,受人为影响严重.PMF源解析表明燃煤源及机动车源是郑州采暖期重金属主要来源,贡献率为48.00%和34.95%;扬尘源及交通污染源在非采暖期的贡献率为55.92%和31.08%.健康风险评价显示3种致癌元素As、Cd、Co的致癌风险值均小于10~(-4),Mn的非致癌风险值最高为0.9,可能存在一定的非致癌风险.     

珠三角区域PM2.5时空变异特征

珠三角区域PM_2.5污染严重,以 2012年9月─2013年8月62个大气监测站的PM_2.5联网数据为基础,采用地统计学方法定性、定量分析了该区域ρ(PM_2.5)的时空变异特征. 定性分析结果表明,基底效应在0.12~0.30之间,相应ρ(PM_2.5)变异属于以结构性变异为主的Ⅰ、Ⅱ类,对应的空间自相关程度为强、较强,说明珠三角区域的ρ(PM_2.5)分布差异主要由区域结构所致. 定量分析结果表明:①空间自相关距离受气象因素影响,随方向和时间在51~85 km之间变化,东西方向的影响距离(75~85 km)最大. ②ρ(PM_2.5)在南北方向的变异幅度指数(0.34~0.70)和变异速度指数〔0.14~0.38 μg/(m3·km)〕在各方向中均为最大;而东北─西南方向的2个指标则均为最小,其中变异幅度指数为0.25~0.42,变异速度指数在0.13~0.34 μg/(m3·km)之间,即南北方向的ρ(PM_2.5)变化大于其他方向.③综合异质指数介于0.14~0.54之间,说明ρ(PM_2.5)总体保持在中等异质水平. 鉴于珠三角区域ρ(PM_2.5)的空间变异特征,在进行监测站布设时,矩形网格相较于方形网格更适合于对该区域地理空间进行划分,其中网格的长为东西方向平均空间自相关距离(78 km)的2倍,宽为南北方向平均空间自相关距离(56 km)的2倍.      

PM2.5, PM10 and health risk assessment of heavy metals in a typical printed circuit noards manufacturing workshop

A typical Printed Circuit Board（PCB） manufacturer was chosen as the object of this study.During PCB processing, fine particulate matter and heavy metals（Cu, Zn, Pb, Cr, Cd and Ni）will be released into the air and dust, which then impact workers＇ health and the environment. The concentrations of total suspended particle（TSP）, PM10 and PM2.5in the off-site were 106.3, 90.0 and 50.2 μg/m3, respectively, while the concentrations of TSP, PM10 and PM2.5in the workshops ranged from 36.1 to 365.3, from 27.1 to 289.8 and from 22.1 to212.3 μg/m3, respectively. Almost all six of the heavy metals were detected in all of the particle samples except Cd. For each workshop, it was obvious that Zn was the most enriched metal in TSP, followed by Cu 〉 Pb（Cr） 〉 Ni 〉 Cd, and the same trend was found for PM10 and PM2.5. In the dust samples, Cu（which ranged from 4.02 to 56.31 mg/g） was the most enriched metal, followed by Zn, Cr, Pb, Ni and Cd, and the corresponding concentrations ranged from 0.77 to 4.47, 0.37 to 1.59, 0.26 to 0.84, 0.13 to 0.44 and nd to0.078 mg/g, respectively. The health risk assessment showed that noncancerous effects are unlikely for Zn, Pb, Cr, Cu, Cd and Ni. The carcinogenic risks for Cd and Ni were all lower than 10-6, except for Cr. This result indicates that carcinogenic risks for workers are relatively possible in the workshops. These findings suggest that this technology is advanced from the perspective of environmental protection in the waste PCB＇s recycling industry.     

珠江三角洲大气光化学氧化剂(Ox)与PM2.5复合超标污染特征及气象影响因素

基于粤港澳珠江三角洲区域空气监测网络12个监测子站的大气污染物数据,梳理2013~2017年大气光化学氧化剂O_x（NO₂+O₃）与PM_2.5质量浓度的变化趋势.O_x+PM_2.5复合超标污染定义为NO₂和PM_2.5质量浓度日平均值以及O₃浓度日最大8 h平均值（O₃ MDA8）同时超过二级浓度限值,分析了不同类型站点复合超标污染的时空分布特征以及气象因素影响.结果表明,2013~2017年珠三角PM_2.5年均质量浓度由（44±7）μg·m^-3下降至（32±4）μg·m^-3,实现PM_2.5连续3 a达标.O_x年均质量浓度由2013年（127±14）μg·m^-3下降至2016年（114±12）μg·m^-3,2017年反弹至（129±13）μg·m^-3,O₃浓度上升明显（10 μg·m^-3）.以O₃为首要污染物的污染过程占比由2013年33%增多至2017年78%,多个城市同时发生污染的区域特征明显.研究时段内O_x+PM_2.5复合超标污染事件共发生60次,主要在城区站点（78%）和郊区站点（22%）.秋季发生复合超标污染天数最多（52%）,是因为强太阳辐射有利于臭氧生成,大气氧化性增加,进而促进了PM_2.5二次生成.造成珠三角复合超标污染的天气形势主要为高压出海型（43%）、高压控制型（30%）和热带低压型（27%）.就具体气象因素而言,气温在20~25℃且相对湿度在60%~75%的范围内时,复合超标污染事件发生占比最高（22%）.在O₃重污染过程中,夜间高湿和低风速使得NO₂和PM_2.5浓度显著上升,日间高温加剧了复合超标污染.     

长三角地区重点源减排对PM2.5浓度的影响

应用中尺度天气-化学预报模式(WRF-Chem),基于重点源(八大重点行业与交通)一般与强化两组减排情景,针对2013年开展长三角地区重点源减排对PM_(2.5)浓度影响的模拟研究.长三角地区SO2、NOx、PM_(2.5)和NMVOC排放在一般减排情景下分别减少36.3%、26.3%、32.0%、14.6%,强化减排情景下分别减少51.4%、39.6%、37.6%、28.4%.模拟结果表明,两组减排情景下长三角地区国控点PM_(2.5)年均浓度分别下降1.4~26.7μg·m~(-3)和2.1~32.3μg·m~(-3),降幅分别为2.7%~23.1%和3.9%~27.5%,二次无机盐中硝酸盐对年均PM_(2.5)浓度的降低贡献最大.PM_(2.5)及二次无机盐浓度变化的季节特征均体现为冬季降幅最小,夏季降幅最大,并且随着减排力度的增强,夏季降幅的进一步降低程度最显著,导致削减效果的季节差异增大.重点源强化减排即可使得上海、江苏夏季PM_(2.5)浓度降低约20%.对大气氧化性的进一步分析表明,减排对四季大气氧化性均有不同程度的增强,加大减排力度后,大气氧化性进一步增强,有利于二次PM_(2.5)的生成,从而阻碍了PM_(2.5)浓度的降低.其中,冬季的阻碍作用最强,导致PM_(2.5)污染改善效果最差.夏季大气氧化性受减排影响较小,从而使得PM_(2.5)污染改善在四季中最有效.此外,春、秋季的阻碍作用也不容忽视.     

ECMWF气象场驱动长三角PM2.5预报与最优集成

采用华东区域大气环境数值预报业务系统（RAEMS-GFS）的整体框架和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）高分辨率数值天气预报数据,建立了ECMWF气象场驱动的区域空气质量数值预报系统（RAEMS-EC）.评估结果显示：RAEMS-EC对2019年秋冬季长三角城市PM_2.5浓度和污染程度具有良好的预报准确性,其性能与RAEMS-GFS具有高度可比性的同时也存在一定的差异,数值上则有较明显的系统性偏高.RAEMS-EC与RAEMS-GFS双模式最优集成预报（OCF）可以大幅提升预报效果,长三角各城市PM_2.5浓度总体预报效果指标提升12%~83%,各指标在80%以上城市为正效果,PM_2.5污染预报TS评分也得到明显提升（14%）,OCF基本消除了数值预报系统性偏高的不足.