绿色和平-北京采暖季大气PM2.5中致癌重金属组分差异研究-19页

北京采暖季大气 PM₂.₅ 中致癌重金属组分差异研究总结

核心内容概述

本研究分析了北京2012-2013年与2015-2016年采暖季大气细颗粒物（PM₂.₅）中砷（As）、镉（Cd）和铅（Pb）三种致癌重金属的含量变化，评估了三年间大气污染治理措施对PM₂.₅中重金属污染的影响。

主要观点

1. PM₂.₅与重金属污染的关系

   • PM₂.₅是北京空气质量的主要污染物，能携带多种致癌重金属。
   • 砷、镉、铅是主要的致癌重金属，其来源包括燃煤源、机动车排放及区域性污染源输送。

2. 空气质量改善目标

   • 北京市政府于2013年提出清洁空气行动计划，目标是在2017年实现PM₂.₅年均浓度比2012年下降25%以上。
   • 2013年实施了关闭燃煤电厂等措施，显著减少了大气污染物排放。

3. 重金属含量变化

   • 2015-2016年采暖季，PM₂.₅中砷、镉、铅的质量百分比中位数分别比2012-2013年下降了85.9%、40.7%和48.9%。
   • 砷、镉、铅的浓度均显著低于2012-2013年，且无一天超过中国环境空气质量标准的限值。

4. PM₂.₅浓度与监测站的相关性

   • 采样点与监测站的PM₂.₅浓度具有强相关性（相关系数r≥0.70），且2015-2016年的相关性更强（r≥0.90），表明数据的科学可靠性。

关键信息

1. 砷（As）

• 2012-2013年：中位数为23.08 ng/m³，15个检测日中有12天超过6 ng/m³的参考限值。
• 2015-2016年：中位数为2.22 ng/m³，未出现超过6 ng/m³的天数。

2. 镉（Cd）

• 2012-2013年：中位数为4.20 ng/m³，15个检测日中有4天超过5 ng/m³的参考限值。
• 2015-2016年：中位数为1.40 ng/m³，34个检测日中仅2天超过5 ng/m³的参考限值。

3. 铅（Pb）

• 2012-2013年：中位数为244.10 ng/m³，15个检测日中有2天超过500 ng/m³的年均限值。
• 2015-2016年：中位数为81.40 ng/m³，34个检测日中无一天超过500 ng/m³的年均限值。

材料与方法

1. 采样地点与时间

   • 采样点设于北京某高校办公楼6层平台，采样时间为2012年12月至2013年1月和2015年12月至2016年1月。
   • 每个时间段采集至少15天的PM₂.₅样品。

2. 采样与检测方法

   • 使用武汉天虹®TH-150C大气采样仪，采样流量为100L/min，滤膜为PALL®石英纤维滤膜。
   • PM₂.₅质量浓度检测采用膜称重法，滤膜在600℃下焙烧2-3小时以去除有机物并增加韧性。
   • 重金属含量采用Thermo X series电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行测定。

3. 质量控制

   • 采样前后均进行滤膜恒重处理，称量误差控制在0.04 mg以内。
   • 仪器流量误差不超过2%，采样器入口距地面高度高于1.5m，仪器间隔距离大于5m。
   • 由同一工作人员进行初称与复称，确保数据一致性。

4. 统计分析

   • 使用SPSS20.0进行统计分析，采用Spearman相关分析验证采样点与监测站PM₂.₅浓度的相关性。

研究结论

• PM₂.₅中重金属含量显著下降
  • 通过比较两次检测结果，砷、镉、铅的质量百分比均显著下降，表明治理措施有效。
• PM₂.₅浓度变化趋势
  • 2015-2016年采暖季PM₂.₅浓度总体低于2012-2013年，且与监测站点数据具有强相关性。

政策建议

1. 针对北京

   • 继续推进“无煤化”进程，尽快关停所有燃煤电厂。
   • 提高公共交通使用比例，减少机动车排放。

2. 针对京津冀鲁地区

   • 不再新建燃煤电厂，逐步提高可再生能源发电比例。

3. 针对全国其他大型城市

   • 借鉴北京经验，加快燃煤减排工作，以改善空气质量。

附录数据概览

2013-2015年北京主要污染物浓度

• 二氧化硫：年均浓度下降49.1%
• 氮氧化物：年均浓度下降10.7%
• PM₂.₅：年均浓度下降10.0%
• PM₁₀：年均浓度下降6.1%

2012-2013年PM₂.₅中重金属浓度

• 砷：平均值23.39 ng/m³，中位数23.08 ng/m³，最大值70.91 ng/m³
• 镉：平均值3.90 ng/m³，中位数4.20 ng/m³，最大值8.01 ng/m³
• 铅：平均值288.12 ng/m³，中位数244.10 ng/m³，最大值985.24 ng/m³

2015-2016年PM₂.₅中重金属浓度

• 砷：平均值2.25 ng/m³，中位数2.22 ng/m³，最大值4.89 ng/m³
• 镉：平均值1.82 ng/m³，中位数1.40 ng/m³，最大值6.99 ng/m³
• 铅：平均值97.81 ng/m³，中位数81.40 ng/m³，最大值258.97 ng/m³

参考文献

• 陶俊、张仁健、段菁春等. 北京城区PM₂.₅中致癌重金属季节变化特征及其来源分析
• 《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》
• 《2013北京市环境状况公报》
• 《2015北京市环境状况公报》
• 美国1990年清洁空气修正法案
• 美国毒物与疾病登记署（NTP）发布的致癌物质清单

鸣谢

• 空气质量指数APP为研究提供了数据支持。