铅元素人为迁移转化及其释放物环境累积定量解析

伴随人类活动日趋加剧，人类活动成为铅元素地表迁移转化主要驱动力，所形成的铅元素人为迁移转化成为其地表迁移转化的重要组成，因此，人类活动对铅元素产生了怎样的改变成为近年来国内外研究热点。本项目依据铅元素人类可用性和化学结构界定其人为物相和形态；采用物质流动分析方法，考虑铅金属使用方式、技术水平等因素及其时变性，构建铅元素人为迁移转化动态模型和环境释放人为驱动动态模型；研究铅元素在其人为物相间、形态间的内在物质联系，揭示铅元素人为迁移转化基本规律和环境释放基本规律。分析这一过程的时间累积效应，研究铅元素人为释放环境累积规律，阐明人类活动对铅元素环境释放的驱动机理。以中国为例，估算铅元素人为迁移转化速率和近半世纪环境释放物累积结果，形成环境释放物清单，并预测未来变化趋势。该研究将丰富铅元素地表迁移转化基本理论，并为重金属地表迁移转化研究和重金属污染物源头管理提供新思路。

为满足人类需求，铅金属被从岩石圈转移到人类社会活动圈，该过程中不仅发生了物质功能、形态的变化，而且还因人口分布、生活模式的不同而发生时间、空间再分配，从而形成了地表铅元素人为迁移转化新组分。分析这一变化过程对弄清人类与环境间复杂作用关系，并预测未来地表演变具有重要意义。. 根据铅的人类可用性界定了人为迁移转化等基本概念，将铅元素人为物相和人为迁移分别划分为型四种基本类型。为此有效将人类活动与资源环境紧密联系起来。. 通过追踪铅元素人为循环流动过程，构建了铅元素人为迁移转化动态模型，借助理论分析、实验分析和工程技术手段，定量研究了2010年中国铅元素人为迁移转化过程。结果表明我国铅元素人为迁移主要呈现为从岩石圈的铅矿资源存储地点转移到中国东部机动车应用密集区域，而我国铅元素人为形态转变则主要表现为从矿物中的PbS，PbCO3等转变为Pb，PbO2 和PbSO4等。. 通过构建铅元素环境释放物人为驱动动态模型，估算了中国2010年铅元素人为环境释放速率，分析了这些释放物的来源和基本形态。结果表明，当前我国每年约向环境释放1.89Mt含铅废物、污染物，这些污染物中73.3%来源于产品使用阶段和废物处置与回收阶段，而形态上以PbSO4为主，约占总量的23.4%；其次是PbO、Pb和PbCO3，共占总释放量的46.2%。. 以中国近半世纪（1960-2010年）铅金属应用历史为例，分析了铅元素人为迁移转化过程的时间累积效应， 结果表明，该时期内我国铅元素环境释放总量为19.5兆吨，并形成了我国铅元素环境释放物清单。. 为了解我国涉铅管理及其有效性，本项目详细分析了近十年来我国陆续出台政策，从多角度剖析了导致我国铅流变化的原因，对比分析了我国铅元素人为循环流动的变化历史。结果表明，尽管这些管理措施促进了铅元素人为循环效率的不断提高，但是由于铅流总体规模仍在快速增长，使得我国铅元素环境负荷仍在持续加大，环境污染仍呈加剧趋势。. 提出了铅元素人为迁移转化新概念，填补了物质在地表人类活动圈内迁移转化的空白，丰富了地表物质演化基本理论，具有重要科学意义。同时，为环境污染物源头管理提供重要借鉴。