近日,闽南师范大学历史地理学院凌超豪副教授团队联合上海健康医学院、华东师范大学等单位科研人员,在环境科学权威期刊 Environmental Pollution(IF:7.2,Nature index期刊,新锐2区Top)发表题为《Global modelling of atmospheric lead (Pb) concentrations and health risks during 2000–2019》的合作研究成果,该研究系统分析了2000–2019年全球大气铅污染变化及其健康风险,孙文文副教授、李睿研究员为论文共同第一作者,凌超豪副教授为通讯作者,研究得到国家自然科学基金项目(42577111、42276243)资助。
研究发现,全球大气铅平均浓度在2013年前后由升转降,但区域间差异仍然明显,儿童暴露情景下的非致癌危害商高于成人。这项研究从全球尺度为重金属污染防控和敏感人群保护提供了量化参考。
构建连续20年的全球模拟
铅是一种具有持久性和毒性的重金属,可随大气颗粒物远距离传输。针对既有研究多集中于局地或区域的不足,团队整合多源活动数据与排放因子,构建全球铅排放清单,并利用GEOS-Chem大气化学传输模型开展连续20年模拟。模拟浓度与观测数据的相关系数为0.82,为分析全球污染变化提供了基础。
全球分布存在明显区域差异
模拟结果显示,在比较的8个研究区域中,2000—2019年中国和印度的大气铅平均浓度较高,分别为15.3和4.5纳克/立方米。中国高值主要分布在华北、长三角和四川盆地等地。各区域的工业规模、能源结构、含铅排放源及污染管控进程不同,共同塑造了大气铅污染的空间格局。
全球平均浓度在2013年前后由升转降
从长期变化看,全球大气铅平均浓度由2000年的约0.5纳克/立方米增至2013年的约0.8纳克/立方米,随后回落至2019年的约0.7纳克/立方米。中国的模拟年均浓度也在2013年前后由升转降,从2013年的20.6纳克/立方米降至2019年的16.9纳克/立方米。研究认为,工业排放控制和重金属污染治理是这一转变的重要因素。
不同区域的变化方向并不一致。2000—2019年,北美和西欧的大气铅浓度分别下降43%和12%,印度与撒哈拉以南非洲则分别上升237%和118%;南美和俄罗斯总体呈上升趋势,澳大利亚相对稳定。这些差异反映了工业活动、能源使用和排放管控等因素的综合影响,提示全球铅污染防控仍需关注快速工业化地区。
排放与气象条件共同影响季节变化
研究发现,中国、印度、西欧和俄罗斯等北半球区域的大气铅浓度普遍在冬季(12月至次年2月)出现高值。取暖等排放增加,以及较稳定的大气层结共同作用,使含铅颗粒物更易在近地面累积;夏季较强的对流、降水清除及季风输送则有助于降低浓度。
南半球部分区域的季节变化更多受到生物质燃烧及气象过程影响。论文将其秋季高值与植被燃烧释放铅,以及大气扩散条件减弱联系起来。总体来看,排放强度、边界层扩散和降水清除共同调节了大气铅的季节变化,减排与监测需结合当地排放源和气候特点。
儿童暴露差异与重点区域值得关注
在健康风险评估中,团队分别设置成人和6岁以下儿童的吸入暴露情景。按照研究采用的参数,儿童的非致癌危害商(HQ)约为成人的2.3—2.5倍,东亚和南亚是相对高值区域。研究提示,在污染浓度与人口密度叠加的城市和工业地区,应持续关注儿童等敏感人群的铅暴露。
研究估算的非致癌危害商和致癌风险总体低于论文采用的参考阈值,但这一结论仅适用于本研究的吸入暴露情景。饮食等其他途径的铅摄入尚未纳入,局地污染峰值和区域人群差异也有待更精细的评估。
研究意义
这项研究揭示了全球大气铅污染在区域分布、季节变化和长期趋势上的差异,为识别重点减排区域、加强跨区域监测与合作提供了依据。研究也提示,污染防控应结合人口暴露特征,并逐步完善多途径暴露评估,为儿童等敏感人群的健康保护提供更精细的支持。
论文链接
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2026.129346
