环境空气质量国家标准的演变与比较

何书申，赵兵涛，俞致远

上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093

我国快速的工业化和城镇化发展消耗了大量的能源，使发达国家现代化过程中分阶段出现的环境问题集中出现，尤其是空气质量问题已成为目前我国面临的重点问题之一。“十一五”期间我国281个地级及以上空气质量好的城市个数占10.67%，差的城市占 75.80%，极差的城市占13.53%［1］。近年来，随着大气污染逐渐向复合型污染转变，PM2.5和 O3污染加重，灰霾频发，能见度降低等现象较为凸显［2］。公众的环保要求不断提高，国家也不断采取多种政策措施来控制大气污染，改善环境空气质量［3-5］。为适应新的环境空气质量控制及规划的形势，2012年我国发布了新的《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)(以下简称为新标准)。

根据空气污染特点和标准的实施状况以及国际标准基准的更新情况，我国环境空气质量标准自1982年制定以来，先后经过2次修订和1次修改。目前标准的演变研究较少，且横向对比研究较多以我国旧标准为主，新标准发布后的研究较少［6-9］，并且多是污染物项目和浓度阈值的比较，很少涉及污染物项目设立的背景、浓度阈值选取依据等具体内容。此外，国际上的标准对比研究也很少涉及我国的新标准［10］。该文对历年来我国环境空气质量标准的演变和新标准的国际化比较进行系统和详细的研究，分析了环境空气质量标准的形成历程、污染物项目和浓度阈值的变化内容，对我国新标准与美国、欧盟和日本的现行环境空气质量标准进行比较，分析各标准之间的差异，以期对我国新标准的后续实施或再修订提供借鉴和参考。

1 形成背景与历程

我国环境空气质量标准的形成、制定、实施以及发展与大气污染状况的变化形势、控制目标和国情相适应，并且是与我国环境立法与环境事业同步发展的。1972年参加联合国第一次人类环境会议标志着我国环境保护事业的开始，此后国家开始加强环境立法和环境标准的建设。从1982年发布第一个大气环境质量标准开始，经过30余年的发展和完善，我国已形成了“两级五类”环境保护标准体系［11］，其中环境空气质量标准的具体形成历程见表1。

表1 环境空气质量标准的形成历程

2 我国环境空气质量标准的演变

1982年，制定标准GB 3095—1982时考虑了大气污染状况、污染源排放状况及监测技术水平等因素。统计表明:SO2、CO、NOx和飘尘是当时大气的主要污染物，且70%的排放量源于燃料的燃烧［17］。为了与国际标准接轨并解决执行中存在的问题，1996年修订发布的《环境空气质量标准》(GB 3095—1996)增加了二氧化氮(NO2)、铅(Pb)、苯并［a］芘(B［a］P)、氟化物(F)等污染物项目。大气中NO2的浓度是一氧化氮的2倍，毒性是其5倍［18］。考虑到其浓度和毒性，标准中增加了NO2项目。光化学氧化剂(Ox)修改为臭氧(O3)是因为总氧化剂中O3浓度相对含量最大，约占90%以上。国际标准也趋向于使用更具体的O3作为污染物项目，且当时我国测定O3的分析方法也已健全。另外，为了表达更加专业和国际化，总悬浮微粒更名为总悬浮颗粒物(TSP)、飘尘更名为可吸入颗粒物(PM10)［18］。

2012年，新标准增加备受关注的 PM2.5污染物项目，PM2.5为灰霾天气的主要污染物［19］。此外，新标准恢复了2000年GB 3095—1996的修订单中删除的 NOx污染物项目［20］。在环境空气质量标准的演变过程中，氮氧化物项目的删除或者添加都有一定的理由，这次恢复主要考虑到我国部分地区NOx污染仍较为严重，且NO2监测点位的监测结果不能准确反映 NOx的真实污染状况［21］。针对空气中重金属镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)和六价铬［Cr(VI)］，新标准以附录形式给出参考标准，推荐制定地方标准。氟化物在我国属于局地大气污染物，是包头等地区的特征污染物，没有制定国家标准的必要性，因此调整为参考项目［22］。至此，我国环境空气质量标准所涉及的污染物项目达15项，包括6项全国实施的基本项目、4项国家指定区域实施的其他项目和5项参考项目，参见表2。

表2 环境空气质量标准中的污染物项目

我国环境空气质量标准的一个特点是根据环境空气质量功能分区制定各级标准值［23］。不同等级的环境空气质量标准浓度阈值列于表3。环境空气中污染物剂量与效应的关系，是大气环境质量标准各级浓度阈值确定的核心依据［24］。其中，GB 3095—1982的背景浓度参照了联合国环境规划署推荐的“大气中污染物的天然来源和背景浓度”和我国12个城市调查所获得的清洁对照区的最低浓度值。GB 3095—1996参考了污染物对人体健康、动植物危害的研究资料和流行病学调查资料。另外，最终标准值的确定会考虑到我国相关污染物排放控制技术、经济能力以及达标可行性等因素［18］。新标准的修订除了依据国际上最新的环境质量基准和新的科学证据外，程序上增加了9个环节，增加了标准修订的科学性和合理性［25］。

表3 环境空气质量标准中的浓度阈值

标准形式而言，GB 3095—1982中的“任何一次”的取值形式所代表的时间周期不确定，概念较为模糊，以后的标准中不再使用。GB 3095—2012取消了作为过渡性管理标准的三级标准。为了与国际标准接轨，新标准还增设臭氧的日最大8 h平均浓度限值。

颗粒物标准浓度阈值的确定，最初是根据“限阈”模型确定。新标准PM10的标准采取PM10与 PM2.5存在的比例关系确定［20］。其中，PM2.5的二级标准为WHO过渡期目标1的浓度，一级标准为过渡期目标3的浓度，初步与国际接轨，符合目前我国经济发展和环境保护的要求［26-27］。SO2的日均浓度限值一直沿用了1982年的标准，1996年增加小时平均浓度限值。根据调查和实验研究，长期暴露于SO2质量浓度为100～250 μg/m3的空气中，儿童呼吸道疾病发病率会增加［22］。CO标准的一级限值和二级限值相同，且一直严于WHO的准则值，修订中没有调整。NO2的标准在演变过程中变化较大，其浓度阈值变化可参见图1。新标准中 NOx的限值是按照 NO2在 NOx中80%的比例制定的。GB 3095—2012中铅的季平均质量浓度由1.5 μg/m3调整为1 μg/m3，年平均质量浓度限值由1 μg/m3调整为0.5 μg/m3，苯并芘的24 h浓度限值由0.01 μg/m3调整为0.002 5 μg/m3。汞、镉、砷的参考限值是依据欧盟的标准制定的，六价铬的参考限值是依据WHO的健康风险-浓度关系和10－6可接受风险水平确定的［20］。

图1 NO2空气质量标准浓度阈值变化情况

3 与典型国家或组织标准的比较

我国与典型国家和组织现行的环境空气质量标准中的污染物项目列于表4。PM2.5已经成为共同控制的污染物之一。欧盟和日本的空气质量标准的污染物项目相对较为全面，都有苯的标准。欧盟还将As、Cd、Ni等重金属纳入标准［28］。日本标准中还有三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)、二氯甲烷(CH2Cl2)、二口恶英类(Dioxins)等污染物项目［29］。我国新标准保留TSP项目是因为近几年的空气质量状况报告显示，西北地区总悬浮颗粒物污染仍较重，且城市扬尘污染仍未改善［30］。美国环境空气质量标准中的Pb是环境空气质量评价的因子［31］。

表4 典型国家或组织环境空气质量标准基本污染物项目的比较

一般而言，人、动物等受体接触到的是空气中的多种污染物。各国标准暂时还没有关于多项污染物的规定，但近几年国际上开始加强空气多污染物污染的标准研究。2008年，美国环保局发布多污染物空气质量管理的技术概念及相关案例的研究报告［32］。此外，多污染物环境空气质量标准的制定、多种空气污染物健康效应的评估以及实施多污染物空气质量管理的策略等领域都进行了有益的探索和研究［33］。

表5比较了典型国家或组织环境空气质量标准中主要污染物项目的浓度阈值。美国的空气质量标准分为初级和次级，浓度阈值对比中选取美国的初级标准［31］。欧盟《环境空气质量指令》只为28个成员国制定污染物的限定值和目标值。限定值为强制执行标准，目标值为最后期限内的选择执行标准［28］。对比选取欧盟指令中的限定值。日本的空气质量标准包含了悬浮颗粒物(SPM)，在此选取与我国的 TSP标准进行比较［29］。为了方便浓度阈值的比较，单位统一换算为质量浓度(μg/m3)。

表5 环境空气质量标准中主要污染物项目浓度阈值的对比 μg/m3

从表5可知，我国以人体健康为保护对象的二级标准与世界卫生组织的指导值相差较远。PM2.5、PM10和O3的二级标准为 WHO过渡时期1的目标值［27］。我国二级标准和美国初级标准相差不大。2013年美国 PM2.5的初级标准更加严格，年均值调整为12 μg/m3，为目前最严格的标准。我国二级标准与欧盟的空气质量指标相比较宽松。如欧盟PM2.5的日均值比我国一级标准严格。日本的环境空气质量标准中SPM的日均值标准显然比我国TSP的标准严格;PM2.5的标准与我国的一级标准相同。

就标准形式而言，WHO给出了SO2的10 min平均浓度限值，涉及运动性哮喘的对照研究表明，短至10 min的SO2暴露就会诱发一定程度的肺功能和呼吸道症状的改变［27］。美国 SO2的次级标准还规定了3 h浓度限值，注重短期的质量浓度控制。考虑到天气因素和突发事件的影响，美国和欧盟的标准规定了允许的超标次数。美国针对NO2和 SO2的1 h平均浓度限值及 PM2.5的24 h浓度限值，提出以每天最大时均值的98%的3年平均值作为判断是否达标的依据。我国标准保留臭氧的1 h浓度限值，研究表明，我国一些地区O3的浓度水平较高，污染存在加重趋势［26］。日本标准中将光化学氧化剂作为一个污染物项目，其1 h浓度限值比我国一级标准严格，但是没有臭氧日最大8 h浓度限值。另外，美国和欧盟环境空气质量标准修改的频次较高，美国自1971年制定以来，先后修订11次。我国标准缺乏固定的评估修订机制，以及标准达标期限要求。

4 结论

我国环境空气质量标准经过30多年的发展演变，由于经济的发展、污染状况的改变和监测技术的进步、公众环保意识的增强等因素，标准的污染物项目、标准形式、浓度阈值等随着国际标准的升级而不断更新。标准修订的依据和程序更加科学和完善。与其他国家或组织的标准相比，我国新标准GB 3095—2012还有需要完善的地方。其他标准中所涉及的污染物(如苯、二口恶英、挥发性有机物等)暂时未纳入标准。我国标准缺乏固定的标准评估修订机制，而发达国家或地区(如美国、欧盟和日本)都建立了完善的空气质量标准管理体系，在环境空气质量改善方面已经取得一定成效。总体来说，新标准更加突出保护人体健康的首要目标，强调空气质量监测和评价规范及标准在执行中的法律效力，其制定和实施有助于在新的国情下，进一步完善我国环境空气质量标准的管理体系。今后在标准的实施与监管方面需要进一步借鉴国际经验，切实改善我国的环境空气质量，缓解经济发展与环境保护的矛盾。

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