重金屬由于其毒性大，一旦形成污染會(huì )對人體健康和生態(tài)系統造成嚴重損害而廣泛受到世界關(guān)注。本文基于排放因子法和蒙特卡洛隨機模擬，結合中國330個(gè)城市層面的活動(dòng)水平數據庫和排放因子數據庫，核算了2010年全國向水體排放的工業(yè)重金屬污染物總量。研究發(fā)現，化工、冶煉和采礦業(yè)是廢水重金屬排放的主要來(lái)源。中國重金屬污染呈現出比較明顯的地域差異，中東部地區排放量明顯高于西部，南部又比北部嚴重。

本文將各城市排放總量進(jìn)行高分辨率的空間量化，并按重金屬排放和風(fēng)險的排序優(yōu)化其管控策略，結果表明，要控制住中國80%的重點(diǎn)源，需控制排放重金屬的網(wǎng)格數量基本在200-400之間，影響人口不超過(guò)10%，同時(shí)若按照重金屬風(fēng)險排序進(jìn)行控制的話(huà)，網(wǎng)格數增加0.3-0.5倍，但受影響人口數增加0.8-1.5倍，這種情況下對人體健康產(chǎn)生的影響會(huì )加倍顯著(zhù)下降。本文的估算可以幫助建立區域性的重金屬清單和區域循環(huán)模擬，同樣對于水質(zhì)管理和水風(fēng)險管控起到支撐作用。

1.重金屬排放的行業(yè)特征

對于重金屬Hg、Cd、As、Pb而言，化工、冶煉和采礦業(yè)是中國主要排放部門(mén)，如圖1所示。這幾個(gè)行業(yè)排放之和占全國排放總量的80%以上，尤其是Cd占比達到了98%；金屬制品業(yè)、皮革、化工、冶煉行業(yè)排放幾乎占到了中國工業(yè)鉻排放總量的85%，有色冶煉行業(yè)貢獻了超過(guò)60%的Cd排放量。與之前的研究相比，在4大主要排放行業(yè)上是一致的，除Cr排放量差異顯著(zhù)外，其它重金屬污染排放基本相當，中國Cr排放主要來(lái)源于皮革行業(yè)和金屬制品業(yè)。

本研究中對城市層面排放因子的隨機概率分布進(jìn)行了模擬，從而使排放因子模型更準確的適用于金屬制品、皮革制造活動(dòng)水平較為集中的南方發(fā)達省區，這一地區的特點(diǎn)是廢水涉重處理技術(shù)已經(jīng)在國內保持先進(jìn)水平，若采用全國的行業(yè)排放平均因子則會(huì )使結果被高估許多。本研究中的主要排放部門(mén)與《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》中明確的重點(diǎn)防控行業(yè)基本一致。

2.重金屬排放的空間特征

中國重金屬污染呈現出比較明顯的地域差異，中東部地區排放明顯高于西部，南部又比北部嚴重。被稱(chēng)為“有色金屬之鄉”的湖南省，境內礦采選，冶煉和化工企業(yè)多數分布于湘江流域，產(chǎn)生了嚴重的重金屬污染，導致湘江成為中國重金屬污染最嚴重的河流。此外，華南地區廣東省也有很高的排放量。

對具體省區而言，湖南，山東，廣東，江蘇，浙江和江西省對每種重金屬污染物排放量的貢獻都很大，這六大關(guān)鍵省份對全國的工業(yè)廢水重金屬排放量貢獻約在47%-56%范圍。本研究中的關(guān)鍵省份與規劃中明確的重點(diǎn)治理省區基本一致，但略有差異在于本研究中的關(guān)鍵省份山東省在規劃重點(diǎn)治理省區中沒(méi)有得到體現。

需要說(shuō)明的是，廣東已成為過(guò)去三十年來(lái)全球重要的電子制造基地，也是中國輕工業(yè)發(fā)展最快的地區之一。由于廣東的PCB和電子元件金屬表面處理行業(yè)迅速發(fā)展，其電鍍行業(yè)約占全國產(chǎn)量的三分之一，大量電鍍廢水產(chǎn)生的重金屬污染不容忽視。

為進(jìn)一步探討重金屬排放的空間特征，本文將城市層面的排放量進(jìn)行高分辨率空間量化。如圖2所示，以鉻為例，由于在工業(yè)結構、發(fā)展程度和污染源分布上的巨大差異，中國鉻排放的地域分布極不均勻。研究發(fā)現，按照網(wǎng)格排放量大小進(jìn)行排序，鉻排放量占比超1%的8個(gè)網(wǎng)格集中于廣東、江蘇、河北和山東，其排放量占比達到15%，通過(guò)鉻的排放量分布圖可以看出，鉻的排放具有較為明顯的沿海分布特征。

延伸閱讀：

重金屬離子廢水染料廢水處理方法

電鍍重金屬廢水處理技術(shù)的綜合分析

淺談幾種吸附材料處理重金屬廢水的效果

【污師寶典】重金屬污水處理工藝大集錦

3.重金屬優(yōu)化管控策略

按照重金屬排放量進(jìn)行排序，從高到低對重點(diǎn)網(wǎng)格(排放量累積占比80%的)進(jìn)行控制，需控制網(wǎng)格數在205-347之間，影響人口占全國總人口的2%-5%，相比較而言，若按照重金屬風(fēng)險排序對重點(diǎn)網(wǎng)格進(jìn)行控制的話(huà)，需控制網(wǎng)格數會(huì )網(wǎng)格數會(huì )增加0.3-0.5倍，但影響的人口數會(huì )增加0.8-1.5倍，這種情況下對重金屬污染控制的效果更好，對人體健康產(chǎn)生的影響會(huì )加倍顯著(zhù)下降。此處，以人口加權的單位面積重金屬排放量來(lái)表征重金屬的環(huán)境風(fēng)險潛勢。

從污染監控的經(jīng)濟學(xué)角度來(lái)說(shuō)，對排放網(wǎng)格進(jìn)行監測并不都是高效的，當監測效果增長(cháng)快于監測成本增加時(shí)，對此排放網(wǎng)格進(jìn)行監測是經(jīng)濟高效的。以鉻為例，經(jīng)監測成本-效果評估后監測高效網(wǎng)格的排放總量占比約90%左右。

4.政策建議

（1）加快實(shí)施針對重金屬污染物的精準治污方式。針對化工、冶煉、金屬制品等重點(diǎn)行業(yè)，開(kāi)展針對涉重行業(yè)的污染物排放標準研究，及時(shí)更新冶煉行業(yè)重金屬排放標準，發(fā)布金屬制品行業(yè)重金屬排放標準，加大對重點(diǎn)行業(yè)和重點(diǎn)省區的污染綜合治理力度。

（2）轉換基于環(huán)境風(fēng)險的重金屬管控思路。推進(jìn)重金屬污染排放-質(zhì)量-環(huán)境風(fēng)險綜合管控模式，有效降低重金屬對人體健康和生態(tài)系統的威脅。

（3）建立重金屬風(fēng)險管控措施費用效益分析技術(shù)規范，開(kāi)展重金屬風(fēng)險管控的費效分析研究，提升重金屬污染物風(fēng)險相關(guān)的環(huán)境決策科學(xué)化水平。