兼顾异味污染物的环境空气质量综合评价案例研究

汪 睿 钱 瑜 曾楚楚 张一鸣 刘永胜

(南京大学环境学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，江苏 南京210046)

兼顾异味污染物的环境空气质量综合评价案例研究

汪 睿 钱 瑜#曾楚楚 张一鸣 刘永胜

(南京大学环境学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，江苏 南京210046)

异味污染是人们比较敏感的一种大气环境污染，是影响公众对空气质量满意程度的一个重要方面，也是导致公众的直接感官与官方发布的空气质量指数(AQI)存在落差的原因之一。以江苏省某大学城地区为对象，建立了一种兼顾常规污染物和异味污染物的环境空气质量综合评价方法，并引入异味指数分级方案，将公众的异味投诉强度纳入到综合评价指标体系中。结果表明，2013年该地区的综合评价结果相比只基于常规污染物的评价结果，空气质量下降明显。此评价方法为异味污染评价提供了一次尝试，有利于完善现有的空气质量评价体系，具有一定的应用价值。

空气质量评价 异味污染 评价指标体系

由于我国工业化、城镇一体化的快速发展，引起空气污染物不断增加，污染范围逐渐扩大，环境空气质量问题已经成为人们日益关注的焦点[1]。在环境保护领域中，由于引起空气污染的物质众多，仅考虑某种特定的污染物是不全面的[2]，因此对环境空气质量进行评估时需要考虑多种空气污染物的影响，进行综合评价。其中，异味污染是人们比较敏感的一种环境污染物，是影响人们对空气质量满意程度的一个重要方面[3]。然而，我国的环境空气质量评价体系中对于具有异味的污染物(如氨、硫化氢、苯系物等)的评价却发展缓慢，仅仅在《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—93)[4]和《室内空气质量标准》(GB/T 18883—2002)[5]中对恶臭污染物的排放限值有所规定。而异味污染物除了恶臭污染物外，还包括其他大量的具有嗅觉刺激性的化学品。GB 14554—93中只规定了8种恶臭污染物，而居民感受到的不仅仅是恶臭，还有其他类型的异味。此外，居民对异味的感觉目前还难以量化[6]。

以江苏省某大学城地区为例，随着产业结构调整和环境综合整治工程的实施，周边化工企业已大幅缩减，空气质量指数(AQI)优于所在城市的平均水平。但地区内异味污染受关注程度却在提高，居民异味投诉案件越来越多，公众的直接感官与所发布的AQI存在一定矛盾。

本研究针对以上问题，在评价原有的常规污染物的同时，将一些公众能直观感受到的且比较敏感的异味污染物纳入空气质量评价体系中，以求更客观地反映江苏省某大学城地区的真实环境空气质量，为环境管理部门提供决策依据，并为进一步完善空气质量评价体系提供参考。

1 异味污染物评价标准及异味指数

根据研究区特有的区位条件和周边的产业布局，筛选了6项异味污染物，分别为氨、硫化氢、苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃，确定了这些异味污染物的三级评价标准。异味污染物的嗅阈值见表1，异味污染物的三级评价标准见表2。

表1 异味污染物的嗅阈值

表2 异味污染物的三级评价标准

注：1)为小时平均浓度限值，表3同。

为更简单直观地描述异味污染物对空气的污染程度，采用多级指数法将异味污染物分为不同级别，并获得相应的异味指数(OI)。借鉴《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ 633—2012)对常规污染物进行指数分级的方法，OI=0、50、100、150、200、300分别对应的异味污染物限值如表3所示。OI=50、100、150大体上分别对应异味污染物评价标准中的一级、二级、三级限值。

获取各异味污染物的实测浓度后，以其每日最大的小时平均浓度作为该日的代表浓度，采用内插法计算各项异味污染物的OI，见式(1)。

(1)

式中：c为某种异味污染物的质量浓度，mg/m3；BH为表3中与c相近的异味污染物限值的高位值，mg/m3；BL为表3中与c相近的异味污染物限值的低位值，mg/m3；TH为表3中与BH对应的OI；TL为表3中与BL对应的OI。

异味污染物的异味指数级别按表4进行划分。

计算各项异味污染物的OI后，取其中的最大值作为异味污染物的OI，并据此确定该地区异味污染物对环境空气质量影响状况。

2 综合评价指标体系的构建

评价环境空气质量状况，需要建立一套完整的评价指标体系，评价指标的选取应该遵守代表性、针对性、可获得性以及全面性的原则，选取能反映所评价环境空气质量特征及其变化情况的指标[19]。本研究在构建综合评价指标体系时，侧重从影响环境空气质量的常规污染物和感官较为敏感的异味污染物出发，既考虑AQI对于地区的评价结果；也考虑监测数据的达标统计，采用达标率和最大浓度占标率作为评价指标。居民对于空气污染的投诉情况侧面反映了居民对空气质量的满意程度，有利于相关部门加强环境管理，因此将居民异味投诉强度也作为异味污染物的一个评价指标。建立的环境空气质量综合评价指标体系见表5。

表3 异味指数对应的各项异味污染物限值

注：1)当硫化氢质量浓度低于0.006 mg/m3时，难以闻到气味；而质量浓度低于0.003 mg/m3时，极难闻到气味，故硫化氢的IO为50、100时，对应的限值分别设定为0.003、0.006 mg/m3，硫化氢的IO为150时仍然选用其在异味污染物的三级评价标准中的三级限值。

表4 异味污染物的异味指数级别

表5 环境空气质量综合评价指标体系1)

注：1)括号内表示各项指标在各层次的权重，权重利用专家调查法或德尔菲法确定。

2.1 AQI优良天数占比

AQI级别天数通常是指某个区域达到某一AQI级别的天数之和。根据监测日的AQI，可以得出当日的AQI级别(分为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染)，从而得到该地区每年AQI优良天数占比，即优良级别天数与监测天数的比值[20]。AQI优良天数占比得分可根据式(2)计算得出：

AQI优良天数占比得分=AQI优良天数占比×100

(2)

2.2 OI优良天数占比

根据监测日的OI，得到当日OI级别，计算OI优良天数与监测天数的比值，可得到该年的OI优良天数占比。OI优良天数占比得分可根据式(3)计算得出：

OI优良天数占比得分=OI优良天数占比×100

(3)

2.3 达标率

达标率指在一定时段内，污染物短期评价(小时评价、日评价)结果达标的百分比。根据《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663—2013)中的达标要求，当所有的评价指标达标率均为100%时为全部达标，达标率得分为100；当有的评价指标达标率小于100%时，则可根据式(4)计算达标率得分：

达标率得分=所有指标最低达标率×100

(4)

其中，常规污染物计算日达标率得分，异味污染物计算小时达标率得分。

2.4 最大浓度占标率

最大浓度占标率是污染物的小时最大浓度与其空气质量标准的比值，通过最大浓度占标率反映污染物的影响程度，其计算公式如下：

(5)

式中：Pi为评价指标i的最大浓度占标率，%；Mi为评价指标i的最大监测小时平均质量浓度，mg/m3；Si为评价指标i的小时平均质量浓度二级标准限值(常规污染物参照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)，异味污染物参照表2)。

由式(5)可知，若最大浓度占标率大于100%，则说明污染物最大值超过标准限值，该污染物超标；根据《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ 2.2—2008)[21]，若最大浓度占标率小于等于10%，则污染物符合标准。各评价指标的最大浓度占标率得分标准见表6。

表6 各评价指标的最大浓度占标率得分标准

最大浓度占标率得分为各评价指标的最大浓度占标率得分的均值。

2.5 异味投诉强度

异味污染是一种直接影响公众的可感知污染，其污染影响程度与污染发生地的人口密度有一定关联。邬坚平等[22]将恶臭污染投诉记录数与人口密度的乘积定义为恶臭污染投诉强度，然而这只能比较不同地区间的恶臭污染影响程度。为了反映某地区人口对异味污染的投诉情况，本研究引入了异味投诉强度，依照式(6)计算：

(6)

式中：Ij为j地区异味投诉强度；Aj为j地区异味污染投诉次数；Rj为j地区的人口密度，人/km2；10为单位转换系数，人/km2。

异味投诉强度得分(CI)依照式(7)计算：

(7)

得出各评价指标得分后，依据式(8)至式(10)计算出各评价因子得分及综合评价得分。

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分别为常规污染物、异味污染物得分；CA为AQI级别天数占比得分；CD1、CP1分别为常规污染物达标率、最大浓度占标率得分；CO为OI级别天数占比得分；CD2、CP2分别为异味污染物达标率、最大浓度占标率得分；C为综合评价得分。

通过对上述核算，可分析该地区的空气质量等级、不同时间尺度下的首要污染物、污染物达标率和变化趋势、对地区人口的暴露影响等。同时，通过对污染物的变化趋势分析和超标污染物的超标原因分析，能为该地区环境管理提供方向和依据。

3 案例研究结果

3.1 数据来源

研究区设有环境空气质量自动监测站，有长期连续的监测数据，具有较好的时效性，对于非稳定排放的异味污染物来说，这些监测数据的时效性优势更加突出。常规污染物和异味污染物2013年监测数据的统计结果分别见表7、表8。

3.2 评价结果

根据本研究构建的空气质量综合评价指标体系及已有的监测数据计算得出：常规污染物得分为58.18，异味污染物得分为35.60，综合评价得分为49.15。通过比较常规污染物得分与综合评价得分可以发现，综合评价得分低于常规污染物得分，说明加入异味污染物这一评价因子后，该地区空气质量的综合评价得分显著下滑。

2013年该地区的AQI非优良天数为145 d，OI非优良天数为252 d，AQI与OI均为非优良的天数为111 d，AQI非优良且OI优良的天数为34 d，说明在AQI不达标的情况下，同时还存在着异味污染物超标的问题，超标的污染物主要为硫化氢。AQI与OI均为优良的天数仅为79 d，表明大部分时间都存在空气质量不达标的情况。AQI优良且OI非优良的天数为141 d，表明AQI达标的日期内，异味污染的情况仍较为严重。

表7 2013年常规污染物的自动监测站监测结果1)

注：1)除臭氧(8 h)外，其余常规污染物采用小时平均浓度，最大浓度占标率中最大浓度也是针对小时最大浓度；臭氧(8 h)为臭氧的8 h平均浓度，计算最大浓度占标率针对最大8 h平均浓度；因为在GB 3095—2012中只规定了PM10和PM2.5的24 h平均浓度限值，因此无法计算PM10和PM2.5的最大浓度占标率。

表8 2013年异味污染物的自动监测站监测结果

4 结语与展望

通过引入异味污染物作为评价因子，针对江苏省某大学城地区的空气质量情况建立了一套环境空气质量综合评价的方法，构建了同时考虑常规污染物和异味污染物的综合评价指标体系，揭示了异味污染物对环境空气质量的影响程度。设置的指标能直观反映出超标污染物及其污染情况，方便判断空气质量状况；将公众的异味投诉强度纳入到综合评价指标体系中，从侧面量化公众的感官对空气质量的反馈，从而为公众提供更准确的环境空气质量信息。

由于监测持续时间、监测指标等条件的限制，本研究的数据来源及计算方式存在一定的限制，也未能考虑在特定条件下异味污染物的扩散情况以及相互作用。今后将进一步完善兼顾异味污染物的空气质量综合评价体系，为更准确合理地评价地区环境空气质量提供理论依据。

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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，硕士研究生，主要从事大气环境监测与评价研究。#

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