大气污染物环境空气质量限值估算方法比较

史铁锤，黄雪琴

(中辐环境科技有限公司，杭州 310021)

大气污染物环境空气质量限值估算方法比较

史铁锤，黄雪琴

(中辐环境科技有限公司，杭州 310021)

针对国内外无环境空气质量标准的污染物，环境影响评价工作中常采用阈值估算法、半数致死量估算法、经验公式法估算。为比较三种方法的优劣，本文采用三种方法估算了40种污染物的环境空气浓度限值并与标准值进行比较，结果表明阈值估算法优于半数致死量估算法和经验公式法。

周围环境目标值(AMEG)、阈限值、环境质量标准、半数致死量、经验公式法

在环境影响评价工作中，常涉及一些国内未有环境空气质量标准的污染物，如苯、甲苯、甲酸、丙烯酸等。我国现行《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)仅包含10个指标，无法满足环评工作的需要。导则指出参考《工业企业设计卫生标准》(TJ 36—79)中的居住区浓度限值和国外有关标准的方法[1]，将可供使用的污染物种类由10种扩大至上百种；然仍有许多污染物国内外均无质量标准。针对该情况，环评从业者多采用阈值估算法、半数致死量估算法、经验公式法估算污染物的环境空气浓度限值。本文通过实例比较上述三种方法的优劣性，以期为广大环评从业者和环境管理者提供参考。

1 估算方法简介

1.1 周围环境目标值估算方法[2]

周围环境目标值(Ambient MEG, AMEG)是美国环保署工业环境实验室推算出的化学物质或其降解产物在环境介质中的含量的限定值，表示化学物质在环境介质中可以容许的最大浓度(估计生物体与这种浓度的化学物质终生接触都不会受其有害影响)。AMEG的估算模式又分以下两种方法：

(1)阈限值估算法

AMEG=阈限值/420

(1)

式中,AMEG为相当于日平均浓度限值，mg/m3；阈限值为相当于时间加权平均容许浓度(Permissible Concentration-Time Weighted Average，PC-TWA)。

(2)半数致死量(Lethal Dose 50%, LD50)估算法

AMEG=0.107×LD50/1 000

(2)

式中，LD50为是指能够引起试验动物一半死亡的药物剂量，通常以大鼠经口LD50计算，mg/kg。

1.2 经验公式法[3]

lnCm=0.607lnCs-3.166(无机化合物)

(3)

lnCm=0.470lnCs-3.595(有机化合物)

(4)

lnCm=0.0426lnCs-0.28(脂肪族和芳香烃)

(5)

lnCm=0.702lnCs-1.933(氯烃类)

(6)

式中，Cm为环境质量标准(二级)一次值，mg/m3；Cs为生产车间容许浓度限值，为短时间接触容许浓度(Permissible Concentration-Short Term Exposure Limit, PC-STEL)或最高容许浓度(Maximum Allowable Concentration, MAC)，mg/m3。

对未制定PC-STEL的化学物质时，可根据PC-TWA乘表1超限倍数计算PC-STEL[4]。

表1 超限倍数与PC-TWA的关系

2 估算结果与标准限值比较分析

2.1 估算结果

前苏联对环境标准研究最为深入，环境标准中控制气污染物种类达1211种[5]，其《居民区大气中有害物质的最大允许浓度》(CH 245—71)包含了131种污染物的标准限值。本文基于CH 245—71、《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》(GBZ 2.1—2007)筛选了40种化合物，根据上述估算方法进行计算，结果见表2。

表2 典型污染物环境空气质量限值估算结果与标准值比较

续表

注：①粗体数值为根据表1计算的结果；② B1为CH 245—71中一次值；③ B2为CH 245—71中日均值；④ A1为公式(1)计算结果；⑤ A2为公式(2)计算结果；⑥ A3为公式(4)～(6)计算结果；“-”表示未有相应值。

2.2 统计与结果分析

2.2.1 分析方法

本文阈限值均采用国内标准，估算结果与前苏联标准值理论上存在不匹配性。通过比较国内外标准可以发现，不同国家同一污染物标准值差别较大，有些高达5～10倍[6]。Никифоров Б在得出式(3)～(6)时，将计算所得浓度与标准浓度相差0～2倍、2～3倍、3～5倍进行评价，大于5倍的则认为无效，不做评价[3]。因此，采用前苏联标准值评价估算结果的有效性合理可行。本文将估算结果按0～0.5倍、0.5～2倍、2～3倍、3～5倍、5倍以上进行分类统计，认为5倍以下的估算结果有效。

2.2.2 结果与讨论

计算结果与标准值比值在不同倍数范围的个数统计如表3所示，比例分布如图1所示。

表3 不同倍数范围的污染物数目统计

图1 估算结果与标准值比值范围比例分布Fig.1 Ratio range distribution of estimated results and standard values

通过统计结果可以看出：

(1)阈限值估算法计算结果普遍偏小，小于0.5倍的污染物为17个，达到47.2%，0.5～2倍的个数为7个，占19.4%，大于5倍的较少，仅3个，占8.3%。半数致死量估算法计算结果0.5倍以下的个数为9个，占22.5%；0.5～5倍的个数为21个，占52.5%；大于5倍的个数为10个，占25%。经验估算法计算结果与半数致死量估算法比较一致。

(2)按总有效个数来看，半数致死量估算法、经验估算法的有效比例为75%，而阈限值估算法的比例则达到91.7%。尽管阈限值估算法计算结果普遍偏小，但从保护环境，人群健康，生态安全等角度出发，标准值越小越有利于保护环境和人群健康，因此阈限值估算法有明显优势。

(3)环境质量标准的目的是保护人体健康、生态环境和社会福利，制定环境质量标准过程复杂，既涉及环境基准、风险评估等科学认知问题，又与国家的经济、社会发展阶段想联系[7]。制定环境质量标准所考虑的因素与阈限值是一致的，因此，基于PC-TWA的阈限值估算法是能适合我国国情的。经验公式法也是基于PC-STEL和MAC，理论上也适合我国国情。然而该法是基于前苏联标准统计出来的，在不调整公式系数的情况下不具有通用性。半数致死量估算法是基于毒理学数据的估算方法，毒理学数据主要是从人群健康角度考虑，毒理学数据也是国际上一致认可的，理论上该法也具有国际通用性，适合我国。但该法主要考虑人群健康因素，因素较为单一，从环保角度而言，不如阈限值估算法合理。因此，从通用性方面分析，阈限值估算法最为合适。

3 结论与建议

通过本文讨论可以得出结论如下：

(1)在同一化学物质各类限值数据齐全的情况下，估算方法优先顺序推荐为：阈限值估算法>半数致死量估算法>经验公式法。如不齐全，则根据上述三种方法选用对应估算方法。

(2)估算结果仅供参考，难以作为执法依据。国家应加强环境科学研究，制定更多化学物质的质量标准，以利于环境管理和保护环境。

[1] 环境保护部. HJ 2.2—2008环境影响评价技术导则大气环境[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2008.

[2] 环境保护部. HJ 611—2011 环境影响评价技术导则制药建设项目[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2011.

[3] Никифоров Б, 李甡.确定大气污染物最高容许浓度(ПДК)的计算公式[J]. 环境卫生学杂志.1980,(3):167- 170.

[4] 卫生部. GBZ 2.1-2007 工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素[S]. 北京: 人民卫生出版社, 2007.

[5] 袁维平, 曹志刚, 季晓. 确定大气环境标准方法的探讨[J]. 污染防治技术，2004,17(2):20- 25.

[6] 王宗爽, 武婷, 车飞, 等. 中外环境空气质量标准比较[J].环境科学研究，2010, 23(3):253- 260.

[7] 张国宁,江梅, 魏玉霞, 等. 环境质量标准制订中的关键技术问题[J].环境科学研究. 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

史铁锤(1983—)，男，湖南人，工程师，硕士，主要从事境境影响评价，E-mail:stcnbu@163.com

10.14068/j.ceia.2017.02.020

X51

A

2095-6444(2017)02-0081-03