兼顧異味污染物的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價案例研究

汪 睿 錢 瑜 曾楚楚 張一鳴 劉永勝

(南京大學環(huán)境學院，污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京210046)

兼顧異味污染物的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價案例研究

汪 睿 錢 瑜#曾楚楚 張一鳴 劉永勝

(南京大學環(huán)境學院，污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京210046)

異味污染是人們比較敏感的一種大氣環(huán)境污染，是影響公眾對空氣質(zhì)量滿意程度的一個重要方面，也是導致公眾的直接感官與官方發(fā)布的空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)存在落差的原因之一。以江蘇省某大學城地區(qū)為對象，建立了一種兼顧常規(guī)污染物和異味污染物的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價方法，并引入異味指數(shù)分級方案，將公眾的異味投訴強度納入到綜合評價指標體系中。結果表明，2013年該地區(qū)的綜合評價結果相比只基于常規(guī)污染物的評價結果，空氣質(zhì)量下降明顯。此評價方法為異味污染評價提供了一次嘗試，有利于完善現(xiàn)有的空氣質(zhì)量評價體系，具有一定的應用價值。

空氣質(zhì)量評價 異味污染 評價指標體系

由于我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)一體化的快速發(fā)展，引起空氣污染物不斷增加，污染范圍逐漸擴大，環(huán)境空氣質(zhì)量問題已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P注的焦點[1]。在環(huán)境保護領域中，由于引起空氣污染的物質(zhì)眾多，僅考慮某種特定的污染物是不全面的[2]，因此對環(huán)境空氣質(zhì)量進行評估時需要考慮多種空氣污染物的影響，進行綜合評價。其中，異味污染是人們比較敏感的一種環(huán)境污染物，是影響人們對空氣質(zhì)量滿意程度的一個重要方面[3]。然而，我國的環(huán)境空氣質(zhì)量評價體系中對于具有異味的污染物(如氨、硫化氫、苯系物等)的評價卻發(fā)展緩慢，僅僅在《惡臭污染物排放標準》(GB 14554—93)[4]和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》(GB/T 18883—2002)[5]中對惡臭污染物的排放限值有所規(guī)定。而異味污染物除了惡臭污染物外，還包括其他大量的具有嗅覺刺激性的化學品。GB 14554—93中只規(guī)定了8種惡臭污染物，而居民感受到的不僅僅是惡臭，還有其他類型的異味。此外，居民對異味的感覺目前還難以量化[6]。

以江蘇省某大學城地區(qū)為例，隨著產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和環(huán)境綜合整治工程的實施，周邊化工企業(yè)已大幅縮減，空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)優(yōu)于所在城市的平均水平。但地區(qū)內(nèi)異味污染受關注程度卻在提高，居民異味投訴案件越來越多，公眾的直接感官與所發(fā)布的AQI存在一定矛盾。

本研究針對以上問題，在評價原有的常規(guī)污染物的同時，將一些公眾能直觀感受到的且比較敏感的異味污染物納入空氣質(zhì)量評價體系中，以求更客觀地反映江蘇省某大學城地區(qū)的真實環(huán)境空氣質(zhì)量，為環(huán)境管理部門提供決策依據(jù)，并為進一步完善空氣質(zhì)量評價體系提供參考。

1 異味污染物評價標準及異味指數(shù)

根據(jù)研究區(qū)特有的區(qū)位條件和周邊的產(chǎn)業(yè)布局，篩選了6項異味污染物，分別為氨、硫化氫、苯、甲苯、二甲苯和非甲烷總烴，確定了這些異味污染物的三級評價標準。異味污染物的嗅閾值見表1，異味污染物的三級評價標準見表2。

表1 異味污染物的嗅閾值

表2 異味污染物的三級評價標準

注：1)為小時平均濃度限值，表3同。

為更簡單直觀地描述異味污染物對空氣的污染程度，采用多級指數(shù)法將異味污染物分為不同級別，并獲得相應的異味指數(shù)(OI)。借鑒《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012)對常規(guī)污染物進行指數(shù)分級的方法，OI=0、50、100、150、200、300分別對應的異味污染物限值如表3所示。OI=50、100、150大體上分別對應異味污染物評價標準中的一級、二級、三級限值。

獲取各異味污染物的實測濃度后，以其每日最大的小時平均濃度作為該日的代表濃度，采用內(nèi)插法計算各項異味污染物的OI，見式(1)。

(1)

式中：c為某種異味污染物的質(zhì)量濃度，mg/m3；BH為表3中與c相近的異味污染物限值的高位值，mg/m3；BL為表3中與c相近的異味污染物限值的低位值，mg/m3；TH為表3中與BH對應的OI；TL為表3中與BL對應的OI。

異味污染物的異味指數(shù)級別按表4進行劃分。

計算各項異味污染物的OI后，取其中的最大值作為異味污染物的OI，并據(jù)此確定該地區(qū)異味污染物對環(huán)境空氣質(zhì)量影響狀況。

2 綜合評價指標體系的構建

評價環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，需要建立一套完整的評價指標體系，評價指標的選取應該遵守代表性、針對性、可獲得性以及全面性的原則，選取能反映所評價環(huán)境空氣質(zhì)量特征及其變化情況的指標[19]。本研究在構建綜合評價指標體系時，側(cè)重從影響環(huán)境空氣質(zhì)量的常規(guī)污染物和感官較為敏感的異味污染物出發(fā)，既考慮AQI對于地區(qū)的評價結果；也考慮監(jiān)測數(shù)據(jù)的達標統(tǒng)計，采用達標率和最大濃度占標率作為評價指標。居民對于空氣污染的投訴情況側(cè)面反映了居民對空氣質(zhì)量的滿意程度，有利于相關部門加強環(huán)境管理，因此將居民異味投訴強度也作為異味污染物的一個評價指標。建立的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價指標體系見表5。

表3 異味指數(shù)對應的各項異味污染物限值

注：1)當硫化氫質(zhì)量濃度低于0.006 mg/m3時，難以聞到氣味；而質(zhì)量濃度低于0.003 mg/m3時，極難聞到氣味，故硫化氫的IO為50、100時，對應的限值分別設定為0.003、0.006 mg/m3，硫化氫的IO為150時仍然選用其在異味污染物的三級評價標準中的三級限值。

表4 異味污染物的異味指數(shù)級別

表5 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價指標體系1)

注：1)括號內(nèi)表示各項指標在各層次的權重，權重利用專家調(diào)查法或德爾菲法確定。

2.1 AQI優(yōu)良天數(shù)占比

AQI級別天數(shù)通常是指某個區(qū)域達到某一AQI級別的天數(shù)之和。根據(jù)監(jiān)測日的AQI，可以得出當日的AQI級別(分為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴重污染)，從而得到該地區(qū)每年AQI優(yōu)良天數(shù)占比，即優(yōu)良級別天數(shù)與監(jiān)測天數(shù)的比值[20]。AQI優(yōu)良天數(shù)占比得分可根據(jù)式(2)計算得出：

AQI優(yōu)良天數(shù)占比得分=AQI優(yōu)良天數(shù)占比×100

(2)

2.2 OI優(yōu)良天數(shù)占比

根據(jù)監(jiān)測日的OI，得到當日OI級別，計算OI優(yōu)良天數(shù)與監(jiān)測天數(shù)的比值，可得到該年的OI優(yōu)良天數(shù)占比。OI優(yōu)良天數(shù)占比得分可根據(jù)式(3)計算得出：

OI優(yōu)良天數(shù)占比得分=OI優(yōu)良天數(shù)占比×100

(3)

2.3 達標率

達標率指在一定時段內(nèi)，污染物短期評價(小時評價、日評價)結果達標的百分比。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術規(guī)范(試行)》(HJ 663—2013)中的達標要求，當所有的評價指標達標率均為100%時為全部達標，達標率得分為100；當有的評價指標達標率小于100%時，則可根據(jù)式(4)計算達標率得分：

達標率得分=所有指標最低達標率×100

(4)

其中，常規(guī)污染物計算日達標率得分，異味污染物計算小時達標率得分。

2.4 最大濃度占標率

最大濃度占標率是污染物的小時最大濃度與其空氣質(zhì)量標準的比值，通過最大濃度占標率反映污染物的影響程度，其計算公式如下：

(5)

式中：Pi為評價指標i的最大濃度占標率，%；Mi為評價指標i的最大監(jiān)測小時平均質(zhì)量濃度，mg/m3；Si為評價指標i的小時平均質(zhì)量濃度二級標準限值(常規(guī)污染物參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095—2012)，異味污染物參照表2)。

由式(5)可知，若最大濃度占標率大于100%，則說明污染物最大值超過標準限值，該污染物超標；根據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2—2008)[21]，若最大濃度占標率小于等于10%，則污染物符合標準。各評價指標的最大濃度占標率得分標準見表6。

表6 各評價指標的最大濃度占標率得分標準

最大濃度占標率得分為各評價指標的最大濃度占標率得分的均值。

2.5 異味投訴強度

異味污染是一種直接影響公眾的可感知污染，其污染影響程度與污染發(fā)生地的人口密度有一定關聯(lián)。鄔堅平等[22]將惡臭污染投訴記錄數(shù)與人口密度的乘積定義為惡臭污染投訴強度，然而這只能比較不同地區(qū)間的惡臭污染影響程度。為了反映某地區(qū)人口對異味污染的投訴情況，本研究引入了異味投訴強度，依照式(6)計算：

(6)

式中：Ij為j地區(qū)異味投訴強度；Aj為j地區(qū)異味污染投訴次數(shù)；Rj為j地區(qū)的人口密度，人/km2；10為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)，人/km2。

異味投訴強度得分(CI)依照式(7)計算：

(7)

得出各評價指標得分后，依據(jù)式(8)至式(10)計算出各評價因子得分及綜合評價得分。

C1=CA×0.6+CD1×0.8+CP1×0.2×0.4

(8)

C2=CO×0.4+(CD2×0.8+CP2×0.2)×0.4+CI×0.2

(9)

C=C1×0.6+C2×0.4

(10)

式中：C1,C2分別為常規(guī)污染物、異味污染物得分；CA為AQI級別天數(shù)占比得分；CD1、CP1分別為常規(guī)污染物達標率、最大濃度占標率得分；CO為OI級別天數(shù)占比得分；CD2、CP2分別為異味污染物達標率、最大濃度占標率得分；C為綜合評價得分。

通過對上述核算，可分析該地區(qū)的空氣質(zhì)量等級、不同時間尺度下的首要污染物、污染物達標率和變化趨勢、對地區(qū)人口的暴露影響等。同時，通過對污染物的變化趨勢分析和超標污染物的超標原因分析，能為該地區(qū)環(huán)境管理提供方向和依據(jù)。

3 案例研究結果

3.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)設有環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站，有長期連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，具有較好的時效性，對于非穩(wěn)定排放的異味污染物來說，這些監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性優(yōu)勢更加突出。常規(guī)污染物和異味污染物2013年監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結果分別見表7、表8。

3.2 評價結果

根據(jù)本研究構建的空氣質(zhì)量綜合評價指標體系及已有的監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得出：常規(guī)污染物得分為58.18，異味污染物得分為35.60，綜合評價得分為49.15。通過比較常規(guī)污染物得分與綜合評價得分可以發(fā)現(xiàn)，綜合評價得分低于常規(guī)污染物得分，說明加入異味污染物這一評價因子后，該地區(qū)空氣質(zhì)量的綜合評價得分顯著下滑。

2013年該地區(qū)的AQI非優(yōu)良天數(shù)為145 d，OI非優(yōu)良天數(shù)為252 d，AQI與OI均為非優(yōu)良的天數(shù)為111 d，AQI非優(yōu)良且OI優(yōu)良的天數(shù)為34 d，說明在AQI不達標的情況下，同時還存在著異味污染物超標的問題，超標的污染物主要為硫化氫。AQI與OI均為優(yōu)良的天數(shù)僅為79 d，表明大部分時間都存在空氣質(zhì)量不達標的情況。AQI優(yōu)良且OI非優(yōu)良的天數(shù)為141 d，表明AQI達標的日期內(nèi)，異味污染的情況仍較為嚴重。

表7 2013年常規(guī)污染物的自動監(jiān)測站監(jiān)測結果1)

注：1)除臭氧(8 h)外，其余常規(guī)污染物采用小時平均濃度，最大濃度占標率中最大濃度也是針對小時最大濃度；臭氧(8 h)為臭氧的8 h平均濃度，計算最大濃度占標率針對最大8 h平均濃度；因為在GB 3095—2012中只規(guī)定了PM10和PM2.5的24 h平均濃度限值，因此無法計算PM10和PM2.5的最大濃度占標率。

表8 2013年異味污染物的自動監(jiān)測站監(jiān)測結果

4 結語與展望

通過引入異味污染物作為評價因子，針對江蘇省某大學城地區(qū)的空氣質(zhì)量情況建立了一套環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價的方法，構建了同時考慮常規(guī)污染物和異味污染物的綜合評價指標體系，揭示了異味污染物對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響程度。設置的指標能直觀反映出超標污染物及其污染情況，方便判斷空氣質(zhì)量狀況；將公眾的異味投訴強度納入到綜合評價指標體系中，從側(cè)面量化公眾的感官對空氣質(zhì)量的反饋，從而為公眾提供更準確的環(huán)境空氣質(zhì)量信息。

由于監(jiān)測持續(xù)時間、監(jiān)測指標等條件的限制，本研究的數(shù)據(jù)來源及計算方式存在一定的限制，也未能考慮在特定條件下異味污染物的擴散情況以及相互作用。今后將進一步完善兼顧異味污染物的空氣質(zhì)量綜合評價體系，為更準確合理地評價地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量提供理論依據(jù)。

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Casestudyoncomprehensiveevaluationmethodofambientairqualityinconsiderationofodorpollutants

WANGRui,QIANYu,ZENGChuchu,ZHANGYiming,LIUYongsheng.

(StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourcesReuse,SchooloftheEnvironment,NanjingUniversity,NanjingJiangsu210046)

Odor pollution,a sensitive environmental pollution,is an important respect in influencing residents’ satisfaction with air quality. It may be one of the reasons that residents’ direct sense conflicts with AQI published officially. A college town in Jiangsu Province was selected as study subject. Based on the existing air quality evaluation system,a new method of evaluation was built to reflect the real regional ambient air quality by taking odor pollutants in consideration. An odor index grading scheme was put forward. Odor complaints was also considered. The results showed that air quality compresive evaluation result in this region became worse significantly in 2013 compared to that only considering normal pollutants. The method could help to improve the national air quality evaluation system and have some certain application value.

air quality evaluation; odor pollution; evaluation index system

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.02.017

2016-02-25)

汪 睿，男，1991年生，碩士研究生，主要從事大氣環(huán)境監(jiān)測與評價研究。#

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