大氣污染物環(huán)境空氣質(zhì)量限值估算方法比較

史鐵錘，黃雪琴

(中輻環(huán)境科技有限公司，杭州 310021)

大氣污染物環(huán)境空氣質(zhì)量限值估算方法比較

史鐵錘，黃雪琴

(中輻環(huán)境科技有限公司，杭州 310021)

針對(duì)國內(nèi)外無環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的污染物，環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中常采用閾值估算法、半數(shù)致死量估算法、經(jīng)驗(yàn)公式法估算。為比較三種方法的優(yōu)劣，本文采用三種方法估算了40種污染物的環(huán)境空氣濃度限值并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，結(jié)果表明閾值估算法優(yōu)于半數(shù)致死量估算法和經(jīng)驗(yàn)公式法。

周圍環(huán)境目標(biāo)值(AMEG)、閾限值、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、半數(shù)致死量、經(jīng)驗(yàn)公式法

在環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中，常涉及一些國內(nèi)未有環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的污染物，如苯、甲苯、甲酸、丙烯酸等。我國現(xiàn)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)僅包含10個(gè)指標(biāo)，無法滿足環(huán)評(píng)工作的需要。導(dǎo)則指出參考《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(TJ 36—79)中的居住區(qū)濃度限值和國外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的方法[1]，將可供使用的污染物種類由10種擴(kuò)大至上百種；然仍有許多污染物國內(nèi)外均無質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)該情況，環(huán)評(píng)從業(yè)者多采用閾值估算法、半數(shù)致死量估算法、經(jīng)驗(yàn)公式法估算污染物的環(huán)境空氣濃度限值。本文通過實(shí)例比較上述三種方法的優(yōu)劣性，以期為廣大環(huán)評(píng)從業(yè)者和環(huán)境管理者提供參考。

1 估算方法簡(jiǎn)介

1.1 周圍環(huán)境目標(biāo)值估算方法[2]

周圍環(huán)境目標(biāo)值(Ambient MEG, AMEG)是美國環(huán)保署工業(yè)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室推算出的化學(xué)物質(zhì)或其降解產(chǎn)物在環(huán)境介質(zhì)中的含量的限定值，表示化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中可以容許的最大濃度(估計(jì)生物體與這種濃度的化學(xué)物質(zhì)終生接觸都不會(huì)受其有害影響)。AMEG的估算模式又分以下兩種方法：

(1)閾限值估算法

AMEG=閾限值/420

(1)

式中,AMEG為相當(dāng)于日平均濃度限值，mg/m3；閾限值為相當(dāng)于時(shí)間加權(quán)平均容許濃度(Permissible Concentration-Time Weighted Average，PC-TWA)。

(2)半數(shù)致死量(Lethal Dose 50%, LD50)估算法

AMEG=0.107×LD50/1 000

(2)

式中，LD50為是指能夠引起試驗(yàn)動(dòng)物一半死亡的藥物劑量，通常以大鼠經(jīng)口LD50計(jì)算，mg/kg。

1.2 經(jīng)驗(yàn)公式法[3]

lnCm=0.607lnCs-3.166(無機(jī)化合物)

(3)

lnCm=0.470lnCs-3.595(有機(jī)化合物)

(4)

lnCm=0.0426lnCs-0.28(脂肪族和芳香烴)

(5)

lnCm=0.702lnCs-1.933(氯烴類)

(6)

式中，Cm為環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(二級(jí))一次值，mg/m3；Cs為生產(chǎn)車間容許濃度限值，為短時(shí)間接觸容許濃度(Permissible Concentration-Short Term Exposure Limit, PC-STEL)或最高容許濃度(Maximum Allowable Concentration, MAC)，mg/m3。

對(duì)未制定PC-STEL的化學(xué)物質(zhì)時(shí)，可根據(jù)PC-TWA乘表1超限倍數(shù)計(jì)算PC-STEL[4]。

表1 超限倍數(shù)與PC-TWA的關(guān)系

2 估算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值比較分析

2.1 估算結(jié)果

前蘇聯(lián)對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)研究最為深入，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中控制氣污染物種類達(dá)1211種[5]，其《居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最大允許濃度》(CH 245—71)包含了131種污染物的標(biāo)準(zhǔn)限值。本文基于CH 245—71、《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值化學(xué)有害因素》(GBZ 2.1—2007)篩選了40種化合物，根據(jù)上述估算方法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 典型污染物環(huán)境空氣質(zhì)量限值估算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比較

續(xù)表

注：①粗體數(shù)值為根據(jù)表1計(jì)算的結(jié)果；② B1為CH 245—71中一次值；③ B2為CH 245—71中日均值；④ A1為公式(1)計(jì)算結(jié)果；⑤ A2為公式(2)計(jì)算結(jié)果；⑥ A3為公式(4)～(6)計(jì)算結(jié)果；“-”表示未有相應(yīng)值。

2.2 統(tǒng)計(jì)與結(jié)果分析

2.2.1 分析方法

本文閾限值均采用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，估算結(jié)果與前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)值理論上存在不匹配性。通過比較國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)，不同國家同一污染物標(biāo)準(zhǔn)值差別較大，有些高達(dá)5～10倍[6]。Никифоров Б在得出式(3)～(6)時(shí)，將計(jì)算所得濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度相差0～2倍、2～3倍、3～5倍進(jìn)行評(píng)價(jià)，大于5倍的則認(rèn)為無效，不做評(píng)價(jià)[3]。因此，采用前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)值評(píng)價(jià)估算結(jié)果的有效性合理可行。本文將估算結(jié)果按0～0.5倍、0.5～2倍、2～3倍、3～5倍、5倍以上進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為5倍以下的估算結(jié)果有效。

2.2.2 結(jié)果與討論

計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比值在不同倍數(shù)范圍的個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)如表3所示，比例分布如圖1所示。

表3 不同倍數(shù)范圍的污染物數(shù)目統(tǒng)計(jì)

圖1 估算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比值范圍比例分布Fig.1 Ratio range distribution of estimated results and standard values

通過統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：

(1)閾限值估算法計(jì)算結(jié)果普遍偏小，小于0.5倍的污染物為17個(gè)，達(dá)到47.2%，0.5～2倍的個(gè)數(shù)為7個(gè)，占19.4%，大于5倍的較少，僅3個(gè)，占8.3%。半數(shù)致死量估算法計(jì)算結(jié)果0.5倍以下的個(gè)數(shù)為9個(gè)，占22.5%；0.5～5倍的個(gè)數(shù)為21個(gè)，占52.5%；大于5倍的個(gè)數(shù)為10個(gè)，占25%。經(jīng)驗(yàn)估算法計(jì)算結(jié)果與半數(shù)致死量估算法比較一致。

(2)按總有效個(gè)數(shù)來看，半數(shù)致死量估算法、經(jīng)驗(yàn)估算法的有效比例為75%，而閾限值估算法的比例則達(dá)到91.7%。盡管閾限值估算法計(jì)算結(jié)果普遍偏小，但從保護(hù)環(huán)境，人群健康，生態(tài)安全等角度出發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)值越小越有利于保護(hù)環(huán)境和人群健康，因此閾限值估算法有明顯優(yōu)勢(shì)。

(3)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的是保護(hù)人體健康、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)福利，制定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)過程復(fù)雜，既涉及環(huán)境基準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等科學(xué)認(rèn)知問題，又與國家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展階段想聯(lián)系[7]。制定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所考慮的因素與閾限值是一致的，因此，基于PC-TWA的閾限值估算法是能適合我國國情的。經(jīng)驗(yàn)公式法也是基于PC-STEL和MAC，理論上也適合我國國情。然而該法是基于前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)出來的，在不調(diào)整公式系數(shù)的情況下不具有通用性。半數(shù)致死量估算法是基于毒理學(xué)數(shù)據(jù)的估算方法，毒理學(xué)數(shù)據(jù)主要是從人群健康角度考慮，毒理學(xué)數(shù)據(jù)也是國際上一致認(rèn)可的，理論上該法也具有國際通用性，適合我國。但該法主要考慮人群健康因素，因素較為單一，從環(huán)保角度而言，不如閾限值估算法合理。因此，從通用性方面分析，閾限值估算法最為合適。

3 結(jié)論與建議

通過本文討論可以得出結(jié)論如下：

(1)在同一化學(xué)物質(zhì)各類限值數(shù)據(jù)齊全的情況下，估算方法優(yōu)先順序推薦為：閾限值估算法>半數(shù)致死量估算法>經(jīng)驗(yàn)公式法。如不齊全，則根據(jù)上述三種方法選用對(duì)應(yīng)估算方法。

(2)估算結(jié)果僅供參考，難以作為執(zhí)法依據(jù)。國家應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境科學(xué)研究，制定更多化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以利于環(huán)境管理和保護(hù)環(huán)境。

[1] 環(huán)境保護(hù)部. HJ 2.2—2008環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.

[2] 環(huán)境保護(hù)部. HJ 611—2011 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則制藥建設(shè)項(xiàng)目[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2011.

[3] Никифоров Б, 李甡.確定大氣污染物最高容許濃度(ПДК)的計(jì)算公式[J]. 環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志.1980,(3):167- 170.

[4] 衛(wèi)生部. GBZ 2.1-2007 工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值化學(xué)有害因素[S]. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2007.

[5] 袁維平, 曹志剛, 季曉. 確定大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)方法的探討[J]. 污染防治技術(shù)，2004,17(2):20- 25.

[6] 王宗爽, 武婷, 車飛, 等. 中外環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較[J].環(huán)境科學(xué)研究，2010, 23(3):253- 260.

[7] 張國寧,江梅, 魏玉霞, 等. 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制訂中的關(guān)鍵技術(shù)問題[J].環(huán)境科學(xué)研究. 2011, 24(9):1074- 1080.

Comparison of Methods to Estimate Environmental Quality Concentration of Air Pollutants

SHI Tie-chui, HUANG Xue-qin

(Central Radiation Environmental Technology Co., Ltd., Hangzhou 310021, China)

For many air pollutants that lack environmental quality standards at present, methods of threshold limit values (TLV), lethal dose 50% (LD50) and empirical formula were used to estimate them in environmental impact assessment. This paper used the three methods above to calculate concentrations of 40 pollutants in the atmospheric environment, and compared with their environmental quality standards. The results showed that the method of threshold limit values (TLV) was better than the other two methods.

Ambient Multimedia Environmental Goals (AMEG); threshold limit values; environmental quality standard; LD50; empirical formula method

2016-12-27

史鐵錘(1983—)，男，湖南人，工程師，碩士，主要從事境境影響評(píng)價(jià)，E-mail:stcnbu@163.com

10.14068/j.ceia.2017.02.020

X51

A

2095-6444(2017)02-0081-03