大氣污染物環境空氣質量限值估算方法比較

史鐵錘，黃雪琴

(中輻環境科技有限公司，杭州 310021)

大氣污染物環境空氣質量限值估算方法比較

史鐵錘，黃雪琴

(中輻環境科技有限公司，杭州 310021)

針對國內外無環境空氣質量標準的污染物，環境影響評價工作中常采用閾值估算法、半數致死量估算法、經驗公式法估算。為比較三種方法的優劣，本文采用三種方法估算了40種污染物的環境空氣濃度限值并與標準值進行比較，結果表明閾值估算法優于半數致死量估算法和經驗公式法。

周圍環境目標值(AMEG)、閾限值、環境質量標準、半數致死量、經驗公式法

在環境影響評價工作中，常涉及一些國內未有環境空氣質量標準的污染物，如苯、甲苯、甲酸、丙烯酸等。我國現行《環境空氣質量標準》(GB 3095—2012)僅包含10個指標，無法滿足環評工作的需要。導則指出參考《工業企業設計衛生標準》(TJ 36—79)中的居住區濃度限值和國外有關標準的方法[1]，將可供使用的污染物種類由10種擴大至上百種；然仍有許多污染物國內外均無質量標準。針對該情況，環評從業者多采用閾值估算法、半數致死量估算法、經驗公式法估算污染物的環境空氣濃度限值。本文通過實例比較上述三種方法的優劣性，以期為廣大環評從業者和環境管理者提供參考。

1 估算方法簡介

1.1 周圍環境目標值估算方法[2]

周圍環境目標值(Ambient MEG, AMEG)是美國環保署工業環境實驗室推算出的化學物質或其降解產物在環境介質中的含量的限定值，表示化學物質在環境介質中可以容許的最大濃度(估計生物體與這種濃度的化學物質終生接觸都不會受其有害影響)。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為相當于日平均濃度限值，mg/m3；閾限值為相當于時間加權平均容許濃度(Permissible Concentration-Time Weighted Average，PC-TWA)。

(2)半數致死量(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動物一半死亡的藥物劑量，通常以大鼠經口LD50計算，mg/kg。

1.2 經驗公式法[3]

lnCm=0.607lnCs-3.166(無機化合物)

(3)

lnCm=0.470lnCs-3.595(有機化合物)

(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為環境質量標準(二級)一次值，mg/m3；Cs為生產車間容許濃度限值，為短時間接觸容許濃度(Permissible Concentration-Short Term Exposure Limit, PC-STEL)或最高容許濃度(Maximum Allowable Concentration, MAC)，mg/m3。

對未制定PC-STEL的化學物質時，可根據PC-TWA乘表1超限倍數計算PC-STEL[4]。

表1 超限倍數與PC-TWA的關系

2 估算結果與標準限值比較分析

2.1 估算結果

前蘇聯對環境標準研究最為深入，環境標準中控制氣污染物種類達1211種[5]，其《居民區大氣中有害物質的最大允許濃度》(CH 245—71)包含了131種污染物的標準限值。本文基于CH 245—71、《工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素》(GBZ 2.1—2007)篩選了40種化合物，根據上述估算方法進行計算，結果見表2。

表2 典型污染物環境空氣質量限值估算結果與標準值比較

續表

注：①粗體數值為根據表1計算的結果；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)計算結果；⑤ A2為公式(2)計算結果；⑥ A3為公式(4)～(6)計算結果；“-”表示未有相應值。

2.2 統計與結果分析

2.2.1 分析方法

本文閾限值均采用國內標準，估算結果與前蘇聯標準值理論上存在不匹配性。通過比較國內外標準可以發現，不同國家同一污染物標準值差別較大，有些高達5～10倍[6]。Никифоров Б在得出式(3)～(6)時，將計算所得濃度與標準濃度相差0～2倍、2～3倍、3～5倍進行評價，大于5倍的則認為無效，不做評價[3]。因此，采用前蘇聯標準值評價估算結果的有效性合理可行。本文將估算結果按0～0.5倍、0.5～2倍、2～3倍、3～5倍、5倍以上進行分類統計，認為5倍以下的估算結果有效。

2.2.2 結果與討論

計算結果與標準值比值在不同倍數范圍的個數統計如表3所示，比例分布如圖1所示。

表3 不同倍數范圍的污染物數目統計

圖1 估算結果與標準值比值范圍比例分布Fig.1 Ratio range distribution of estimated results and standard values

通過統計結果可以看出：

(1)閾限值估算法計算結果普遍偏小，小于0.5倍的污染物為17個，達到47.2%，0.5～2倍的個數為7個，占19.4%，大于5倍的較少，僅3個，占8.3%。半數致死量估算法計算結果0.5倍以下的個數為9個，占22.5%；0.5～5倍的個數為21個，占52.5%；大于5倍的個數為10個，占25%。經驗估算法計算結果與半數致死量估算法比較一致。

(2)按總有效個數來看，半數致死量估算法、經驗估算法的有效比例為75%，而閾限值估算法的比例則達到91.7%。盡管閾限值估算法計算結果普遍偏小，但從保護環境，人群健康，生態安全等角度出發，標準值越小越有利于保護環境和人群健康，因此閾限值估算法有明顯優勢。

(3)環境質量標準的目的是保護人體健康、生態環境和社會福利，制定環境質量標準過程復雜，既涉及環境基準、風險評估等科學認知問題，又與國家的經濟、社會發展階段想聯系[7]。制定環境質量標準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。經驗公式法也是基于PC-STEL和MAC，理論上也適合我國國情。然而該法是基于前蘇聯標準統計出來的，在不調整公式系數的情況下不具有通用性。半數致死量估算法是基于毒理學數據的估算方法，毒理學數據主要是從人群健康角度考慮，毒理學數據也是國際上一致認可的，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 結論與建議

通過本文討論可以得出結論如下：

(1)在同一化學物質各類限值數據齊全的情況下，估算方法優先順序推薦為：閾限值估算法>半數致死量估算法>經驗公式法。如不齊全，則根據上述三種方法選用對應估算方法。

(2)估算結果僅供參考，難以作為執法依據。國家應加強環境科學研究，制定更多化學物質的質量標準，以利于環境管理和保護環境。

[1] 環境保護部. HJ 2.2—2008環境影響評價技術導則大氣環境[S]. 北京: 中國環境科學出版社, 2008.

[2] 環境保護部. HJ 611—2011 環境影響評價技術導則制藥建設項目[S]. 北京: 中國環境科學出版社, 2011.

[3] Никифоров Б, 李甡.確定大氣污染物最高容許濃度(ПДК)的計算公式[J]. 環境衛生學雜志.1980,(3):167- 170.

[4] 衛生部. GBZ 2.1-2007 工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素[S]. 北京: 人民衛生出版社, 2007.

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

[6] 王宗爽, 武婷, 車飛, 等. 中外環境空氣質量標準比較[J].環境科學研究，2010, 23(3):253- 260.

[7] 張國寧,江梅, 魏玉霞, 等. 環境質量標準制訂中的關鍵技術問題[J].環境科學研究. 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價，E-mail:stcnbu@163.com

10.14068/j.ceia.2017.02.020

X51

A

2095-6444(2017)02-0081-03