汪 睿 錢 瑜 曾楚楚 張一鳴 劉永勝

(南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)案例研究

汪 睿 錢 瑜#曾楚楚 張一鳴 劉永勝

(南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(duì)空氣質(zhì)量滿意程度的一個(gè)重要方面，也是導(dǎo)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(xué)城地區(qū)為對(duì)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(píng)價(jià)方法，并引入異味指數(shù)分級(jí)方案，將公眾的異味投訴強(qiáng)度納入到綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中。結(jié)果表明，2013年該地區(qū)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果相比只基于常規(guī)污染物的評(píng)價(jià)結(jié)果，空氣質(zhì)量下降明顯。此評(píng)價(jià)方法為異味污染評(píng)價(jià)提供了一次嘗試，有利于完善現(xiàn)有的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

空氣質(zhì)量評(píng)價(jià) 異味污染 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由于我國(guó)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(kuò)大，環(huán)境空氣質(zhì)量問題已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)[1]。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)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(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估時(shí)需要考慮多種空氣污染物的影響，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。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(duì)空氣質(zhì)量滿意程度的一個(gè)重要方面[3]。然而，我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中對(duì)于具有異味的污染物(如氨、硫化氫、苯系物等)的評(píng)價(jià)卻發(fā)展緩慢，僅僅在《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—93)[4]和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883—2002)[5]中對(duì)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(xué)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(duì)異味的感覺目前還難以量化[6]。

以江蘇省某大學(xué)城地區(qū)為例，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境綜合整治工程的實(shí)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(guān)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(duì)以上問題，在評(píng)價(jià)原有的常規(guī)污染物的同時(shí)，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(píng)價(jià)體系中，以求更客觀地反映江蘇省某大學(xué)城地區(qū)的真實(shí)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(jìn)一步完善空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)體系提供參考。

1 異味污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。異味污染物的嗅閾值見表1，異味污染物的三級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 異味污染物的嗅閾值

表2 異味污染物的三級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

注：1)為小時(shí)平均濃度限值，表3同。

為更簡(jiǎn)單直觀地描述異味污染物對(duì)空氣的污染程度，采用多級(jí)指數(shù)法將異味污染物分為不同級(jí)別，并獲得相應(yīng)的異味指數(shù)(OI)。借鑒《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012)對(duì)常規(guī)污染物進(jìn)行指數(shù)分級(jí)的方法，OI=0、50、100、150、200、300分別對(duì)應(yīng)的異味污染物限值如表3所示。OI=50、100、150大體上分別對(duì)應(yīng)異味污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)限值。

獲取各異味污染物的實(shí)測(cè)濃度后，以其每日最大的小時(shí)平均濃度作為該日的代表濃度，采用內(nèi)插法計(jì)算各項(xiàng)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(duì)應(yīng)的OI；TL為表3中與BL對(duì)應(yīng)的OI。

異味污染物的異味指數(shù)級(jí)別按表4進(jìn)行劃分。

計(jì)算各項(xiàng)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(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響狀況。

2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

評(píng)價(jià)環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，需要建立一套完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)該遵守代表性、針對(duì)性、可獲得性以及全面性的原則，選取能反映所評(píng)價(jià)環(huán)境空氣質(zhì)量特征及其變化情況的指標(biāo)[19]。本研究在構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，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(duì)于地區(qū)的評(píng)價(jià)結(jié)果；也考慮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)，采用達(dá)標(biāo)率和最大濃度占標(biāo)率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。居民對(duì)于空氣污染的投訴情況側(cè)面反映了居民對(duì)空氣質(zhì)量的滿意程度，有利于相關(guān)部門加強(qiáng)環(huán)境管理，因此將居民異味投訴強(qiáng)度也作為異味污染物的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。建立的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表5。

表3 異味指數(shù)對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)異味污染物限值

注：1)當(dāng)硫化氫質(zhì)量濃度低于0.006 mg/m3時(shí)，難以聞到氣味；而質(zhì)量濃度低于0.003 mg/m3時(shí)，極難聞到氣味，故硫化氫的IO為50、100時(shí)，對(duì)應(yīng)的限值分別設(shè)定為0.003、0.006 mg/m3，硫化氫的IO為150時(shí)仍然選用其在異味污染物的三級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的三級(jí)限值。

表4 異味污染物的異味指數(shù)級(jí)別

表5 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系1)

注：1)括號(hào)內(nèi)表示各項(xiàng)指標(biāo)在各層次的權(quán)重，權(quán)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(jí)別天數(shù)通常是指某個(gè)區(qū)域達(dá)到某一AQI級(jí)別的天數(shù)之和。根據(jù)監(jiān)測(cè)日的AQI，可以得出當(dāng)日的AQI級(jí)別(分為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴(yán)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(jí)別天數(shù)與監(jiān)測(cè)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(jì)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(cè)日的OI，得到當(dāng)日OI級(jí)別，計(jì)算OI優(yōu)良天數(shù)與監(jiān)測(cè)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(jì)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(dá)標(biāo)率

達(dá)標(biāo)率指在一定時(shí)段內(nèi)，污染物短期評(píng)價(jià)(小時(shí)評(píng)價(jià)、日評(píng)價(jià))結(jié)果達(dá)標(biāo)的百分比。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 663—2013)中的達(dá)標(biāo)要求，當(dāng)所有的評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)標(biāo)率均為100%時(shí)為全部達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率得分為100；當(dāng)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)標(biāo)率小于100%時(shí)，則可根據(jù)式(4)計(jì)算達(dá)標(biāo)率得分：

達(dá)標(biāo)率得分=所有指標(biāo)最低達(dá)標(biāo)率×100

(4)

其中，常規(guī)污染物計(jì)算日達(dá)標(biāo)率得分，異味污染物計(jì)算小時(shí)達(dá)標(biāo)率得分。

2.4 最大濃度占標(biāo)率

最大濃度占標(biāo)率是污染物的小時(shí)最大濃度與其空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的比值，通過最大濃度占標(biāo)率反映污染物的影響程度，其計(jì)算公式如下：

(5)

式中：Pi為評(píng)價(jià)指標(biāo)i的最大濃度占標(biāo)率，%；Mi為評(píng)價(jià)指標(biāo)i的最大監(jiān)測(cè)小時(shí)平均質(zhì)量濃度，mg/m3；Si為評(píng)價(jià)指標(biāo)i的小時(shí)平均質(zhì)量濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(常規(guī)污染物參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)，異味污染物參照表2)。

由式(5)可知，若最大濃度占標(biāo)率大于100%，則說明污染物最大值超過標(biāo)準(zhǔn)限值，該污染物超標(biāo)；根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2—2008)[21]，若最大濃度占標(biāo)率小于等于10%，則污染物符合標(biāo)準(zhǔn)。各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大濃度占標(biāo)率得分標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大濃度占標(biāo)率得分標(biāo)準(zhǔn)

最大濃度占標(biāo)率得分為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大濃度占標(biāo)率得分的均值。

2.5 異味投訴強(qiáng)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(guān)聯(lián)。鄔堅(jiān)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(qiáng)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(duì)異味污染的投訴情況，本研究引入了異味投訴強(qiáng)度，依照式(6)計(jì)算：

(6)

式中：Ij為j地區(qū)異味投訴強(qiáng)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(qiáng)度得分(CI)依照式(7)計(jì)算：

(7)

得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)得分后，依據(jù)式(8)至式(10)計(jì)算出各評(píng)價(jià)因子得分及綜合評(píng)價(jià)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(jí)別天數(shù)占比得分；CD1、CP1分別為常規(guī)污染物達(dá)標(biāo)率、最大濃度占標(biāo)率得分；CO為OI級(jí)別天數(shù)占比得分；CD2、CP2分別為異味污染物達(dá)標(biāo)率、最大濃度占標(biāo)率得分；C為綜合評(píng)價(jià)得分。

通過對(duì)上述核算，可分析該地區(qū)的空氣質(zhì)量等級(jí)、不同時(shí)間尺度下的首要污染物、污染物達(dá)標(biāo)率和變化趨勢(shì)、對(duì)地區(qū)人口的暴露影響等。同時(shí)，通過對(duì)污染物的變化趨勢(shì)分析和超標(biāo)污染物的超標(biāo)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(jié)果

3.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)設(shè)有環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，有長(zhǎng)期連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具有較好的時(shí)效性，對(duì)于非穩(wěn)定排放的異味污染物來說，這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性優(yōu)勢(shì)更加突出。常規(guī)污染物和異味污染物2013年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別見表7、表8。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)本研究構(gòu)建的空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及已有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)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(píng)價(jià)得分為49.15。通過比較常規(guī)污染物得分與綜合評(píng)價(jià)得分可以發(fā)現(xiàn)，綜合評(píng)價(jià)得分低于常規(guī)污染物得分，說明加入異味污染物這一評(píng)價(jià)因子后，該地區(qū)空氣質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)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(dá)標(biāo)的情況下，同時(shí)還存在著異味污染物超標(biāo)的問題，超標(biāo)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(shí)間都存在空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況。AQI優(yōu)良且OI非優(yōu)良的天數(shù)為141 d，表明AQI達(dá)標(biāo)的日期內(nèi)，異味污染的情況仍較為嚴(yán)重。

表7 2013年常規(guī)污染物的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)結(jié)果1)

注：1)除臭氧(8 h)外，其余常規(guī)污染物采用小時(shí)平均濃度，最大濃度占標(biāo)率中最大濃度也是針對(duì)小時(shí)最大濃度；臭氧(8 h)為臭氧的8 h平均濃度，計(jì)算最大濃度占標(biāo)率針對(duì)最大8 h平均濃度；因?yàn)樵贕B 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(jì)算PM10和PM2.5的最大濃度占標(biāo)率。

表8 2013年異味污染物的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 結(jié)語與展望

通過引入異味污染物作為評(píng)價(jià)因子，針對(duì)江蘇省某大學(xué)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(píng)價(jià)的方法，構(gòu)建了同時(shí)考慮常規(guī)污染物和異味污染物的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，揭示了異味污染物對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響程度。設(shè)置的指標(biāo)能直觀反映出超標(biāo)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(qiáng)度納入到綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，從側(cè)面量化公眾的感官對(duì)空氣質(zhì)量的反饋，從而為公眾提供更準(zhǔn)確的環(huán)境空氣質(zhì)量信息。

由于監(jiān)測(cè)持續(xù)時(shí)間、監(jiān)測(cè)指標(biāo)等條件的限制，本研究的數(shù)據(jù)來源及計(jì)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(kuò)散情況以及相互作用。今后將進(jìn)一步完善兼顧異味污染物的空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系，為更準(zhǔn)確合理地評(píng)價(jià)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(cè)與評(píng)價(jià)研究。#

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