工业园区“6+X”环境空气质量评价体系研究

朱丽，张桂芹，孙友敏，孙理密，董群

（1.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101；2.山东济南市章丘区环境保护局，山东济南250200；3.山东建筑大学热能工程学院，山东济南250101）

工业园区是各种企业集聚、同时汇集了服务业、商业和居住的一类特殊区域，以促进地方的经济发展和便于工业污染的集中管理、治理而设立。实践发展表明工业园区极大的带动了我国经济的飞速发展，但同时也对当地生态环境造成了破坏，甚至被人们视为污染的重灾区。随着工业园区发展和区域性环境污染和风险事件频发，越来越引起政府和公众的关注，对其环境监管也日趋规范和严格。目前对工业园区较多的研究集中环境风险与安全控制［1］、大气污染物、污水在线控制系统［2-4］、固体废物管理［5-6］、环境管理制度措施［7-8］等方面。工业园区的“三废”排放对周边环境影响较大，特别是废气容易扩散、影响范围广，周边居民对园区的大气污染十分敏感和关注。针对空气质量评价的研究多关注的是城市区域，包括评价方法、现状质量评价［9-11］等；针对工业园区大气环境的研究主要是园区大气环境污染特征［12-13］、大气污染物自动监测系统［2］的研究。虽然政府部门已经实时发布空气质量指数的状况，但园区放在整个城市大系统中往往仅作为一个重要的监控点对其空气质量进行常规监控，有限的常规指标难以为园区不断完善和提升环境管理水平提供较为全面的依据。因此从工业园区加强自身环境监管的需求方面，研究建立适用于工业园区的环境空气质量评价体系是非常必要的。本研究旨在针对工业园区大气污染监管的需求，从常规指标和特征指标2个方面提出空气质量评价指标体系及使用方法，为工业园区的大气环境监管和污染溯源提供管理工具和依据。

1 工业园区环境空气质量监控的必要性与特殊性分析

1.1 监控的必要性

我国的工业园区数量庞大，截止2014年国家级工业园区达到478个，省级各类开发区有1170个，而全国范围内各类工业园区大22000个［1］。工业园区在我国以“经济技术开发区”“高新技术产业开发区”“产业园”“工业集聚区”“海关特殊监管区”“边境/跨境经济合作区”等多种形式存在。工业园区为地方经济发展作出重要贡献的同时，其环保问题日益凸显，园区的废水、废气和固体废物等污染较为普遍和严重。特别是废气排放，由于排污企业的集中布局，多种废气污染源的叠加效应使得园区及周边空气质量恶化，对人群健康和环境带来不利影响。因此对工业园区的环境空气质量进行监控十分必要。

1.2 监控的特殊性和要求

工业园区作为城市（镇）的有机组成部分，常常是作为城市（镇）空气质量常规监测布点的关键位置，所以常规6项指标（SO2，NO2，PM10，PM2.5，CO，O3）的监测数据容易获取。但工业园区又是一个特殊区域，排污企业密集布局，废气污染物种类繁多，特别是化工类园区的有机废气不仅种类多，而且毒性大，加上叠加效应，对园区及其周边空气质量的影响极为严重。如果仅监控常规指标，很难评判园区特征污染物对空气质量的影响，从而无法及时溯源对污染源进行有效监管，所以鉴于这些特殊要求，建立适用于工业园区的空气质量评价方法是很必要的。

2 工业园区“6+X”空气质量评价指标体系

2.1 AQI空气质量评价体系

目前，常见的环境空气质量评价方法有空气质量指数技术、模糊综合评判法、神经网络模型等［3-5］。最常见使用最为广泛的环境空气质量评价方法就是AQI技术体系，参与评价的污染物（包括SO2，NO2，PM10，PM2.5，CO，O3）六项指标，通常称“空气质量六参数”。AQI评价方法［14-16］的特点有以下4个：

（1）与环境空气质量标准（GB 3095—2012）接轨，GB 3095-2012中包含有空气质量六参数的标准限值，对标方便。

（2）AQI评价体系有环境空气质量评价技术规范（试行）HJ 663—2013与之配套，方法的使用依据充分且规范，不同点位或区域的评价结果可比性好。

（3）AQI计算涉及的六参数为常规监测指标，数据连续性较好，对于长序列的AQI计算和评价容易实现。

（4）AQI指数即为空气质量分指数的最大值，受极值影响较大，导致评价结果会向评价指标过大的一项偏移。同时AQI评价方法不能体现园区特征污染物的影响，也将导致园区空气质量控制策略的失察。

因此，对于工业园区这一特殊区域，应基于AQI评价体系进行必要的修正才能更好地发挥监测的指导作用。本研究目标就是利用AQI评价方法的优势，同时考虑园区大气特征污染物的影响指数，从而建立一套新的易于实现且使用简单方便的空气质量评价方法。

2.2 工业园区“6+X”空气质量评价体系

对于工业园区的大气污染物除了监控常规空气质量6参数外，还包括X（X≥1）项园区大气特征污染物。所以评价园区空气质量的指标就是6+X项。对于不同的工业园区，X值应是不相同的。该方法充分利用环境空气的常规监测结果，同时又考虑园区特征污染物的影响，简单实用，易于在管理平台实现和应用。“6+X”空气质量指数评价体系，具体见表1。

表1 工业园区的“6+X”空气质量评价体系

单因子指数I=Ci/C0i，其中Ci为因子实测浓度值，C0i为因子质量标准。考虑工业园区的一般常位于环境空气二级功能区，标准选取二级标准值。

面向工业园区涵盖常规因子和特征因子的空气质量指数称为工业园区环境空气质量综合指数，记为PAQI，考虑评价结果不同园区之间的可比性，这里X值取3，即采用一个园区排放量位于前三位的特征污染物（TOP3）进行计算。通过对行业专家和园区管理人员的咨询，认为空气常规指标和特征指标对工业园区周边空气的影响同等重要，所以这二类因子的权重分别取为0.5。

通过常规6项指标和X项特征指标，计算出PAQI，根据表2可判断园区空气质量等级，该等级综合考虑的常规因子和特征因子的影响，能为园区的废气污染治理提供更为可操作性的工具和管理依据。

3 应用案例

为了说明上述建立的工业园区的“6+X”空气质量评价体系的使用方法及特点，以A工业园区和B工业园区为案例进行分析。

A工业园区和B工业园区分别位于山东省中部和北部地区，均属于化工类产业园区，2019年3月中某一天的各指标监测数据见表3。其中除O3为8h、非甲烷总烃（NMHC）为1h、乙醛（CH3CHO）为一次监测值外，其余均为24小时平均值。

表3 A、B工业园区空气质量评价（浓度单位：μg/m3）

根据表3分析可知，A园区AQI为97.5，首要污染物为PM10，空气质量等级为良；但PAQI为4.52，空气质量等级评价为轻度污染，这与AQI评价结果不一致，PAQI评价结果说明园区的特征污染物在厂界有超标现象，影响了园区的空气质量。从园区环境管理角度要求每一个排污单位排放的废气浓度均要达标，但如果园区排放同一污染物的排放源不止一家，则所有排放源的叠加效应可能体现在厂界浓度超标上，这样就会影响园区周边的空气质量，致使实际空气质量达不到良的状况。所以不考虑特征污染物的影响，单纯的AQI评价结果就会掩盖实际的空气质量状况。

分析B园区的情况。B园区AQI为137.5，首要污染物为PM2.5，空气质量等级为良；PAQI为4.64，空气质量等级评价亦为轻度污染。两种方法评价结果一致。对比A园区和B园区的监测数据可以看出，二种评价结果不一致的条件是常规6参数均不超标，但特征污染物浓度超标，PAQI的评价结果就会体现特征污染物对空气质量的不利影响，从而降低空气质量等级。而当常规6参数和特征因子均有超标现象或均不超标时，二者的评价结果就会趋向一致。所以当一个工业园区同类型企业较多且排放相同污染物时，从环境管理角度应制定园区特征污染物总量控制对策，以保证厂界的大气污染物浓度不会超标。

4 结语

考虑工业园区的特殊性，分析了AQI空气质量评价体系用于评价园区空气质量的局限性，即不能体现园区特征污染物对空气质量的影响，本研究提出了工业园区“6+X”空气质量评价体系，充分发挥空气常规监测的作用，同时又揭示了园区排放的主要特征污染物对周边空气环境质量的影响，创新的提出了工业园区环境空气质量综合指数（PAQI指数），该指数可以很好的体现特征污染物对空气质量的影响水平。与AQI评价体系一样，基于PAQI指数将园区空气质量等级划分为6个等级，便于2个评价体系的结果比较；通过案例应用说明了具体的应用方法，结果表明当园区内同类型企业较多或排放同一种污染物的性质相近企业较多时，应制定园区特征污染物总量控制对策。

本研究丰富了环境空气质量评价理论体系，特别是弥补了现有AQI评价体系用于工业园区空气质量评价上的不足，为工业园区的大气污染控制提供了依据和工具。由于篇幅所限，在案例分析中利用的园区样本仅为2个，且园区类型较单一均为化工类园区，同时特征污染物筛选仅采用了排放量的依据，今后还应在特征污染物的筛选方法以及不同地域、不同类型的工业园区中评价方法的适用性等方面进行进一步研究。