兼顧異味污染物的環境空氣質量綜合評價案例研究

汪 睿 錢 瑜 曾楚楚 張一鳴 劉永勝

(南京大學環境學院，污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京210046)

兼顧異味污染物的環境空氣質量綜合評價案例研究

汪 睿 錢 瑜#曾楚楚 張一鳴 劉永勝

(南京大學環境學院，污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京210046)

異味污染是人們比較敏感的一種大氣環境污染，是影響公眾對空氣質量滿意程度的一個重要方面，也是導致公眾的直接感官與官方發布的空氣質量指數(AQI)存在落差的原因之一。以江蘇省某大學城地區為對象，建立了一種兼顧常規污染物和異味污染物的環境空氣質量綜合評價方法，并引入異味指數分級方案，將公眾的異味投訴強度納入到綜合評價指標體系中。結果表明，2013年該地區的綜合評價結果相比只基于常規污染物的評價結果，空氣質量下降明顯。此評價方法為異味污染評價提供了一次嘗試，有利于完善現有的空氣質量評價體系，具有一定的應用價值。

空氣質量評價 異味污染 評價指標體系

由于我國工業化、城鎮一體化的快速發展，引起空氣污染物不斷增加，污染范圍逐漸擴大，環境空氣質量問題已經成為人們日益關注的焦點[1]。在環境保護領域中，由于引起空氣污染的物質眾多，僅考慮某種特定的污染物是不全面的[2]，因此對環境空氣質量進行評估時需要考慮多種空氣污染物的影響，進行綜合評價。其中，異味污染是人們比較敏感的一種環境污染物，是影響人們對空氣質量滿意程度的一個重要方面[3]。然而，我國的環境空氣質量評價體系中對于具有異味的污染物(如氨、硫化氫、苯系物等)的評價卻發展緩慢，僅僅在《惡臭污染物排放標準》(GB 14554—93)[4]和《室內空氣質量標準》(GB/T 18883—2002)[5]中對惡臭污染物的排放限值有所規定。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品。GB 14554—93中只規定了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，居民對異味的感覺目前還難以量化[6]。

以江蘇省某大學城地區為例，隨著產業結構調整和環境綜合整治工程的實施，周邊化工企業已大幅縮減，空氣質量指數(AQI)優于所在城市的平均水平。但地區內異味污染受關注程度卻在提高，居民異味投訴案件越來越多，公眾的直接感官與所發布的AQI存在一定矛盾。

本研究針對以上問題，在評價原有的常規污染物的同時，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量評價體系中，以求更客觀地反映江蘇省某大學城地區的真實環境空氣質量，為環境管理部門提供決策依據，并為進一步完善空氣質量評價體系提供參考。

1 異味污染物評價標準及異味指數

根據研究區特有的區位條件和周邊的產業布局，篩選了6項異味污染物，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評價標準。異味污染物的嗅閾值見表1，異味污染物的三級評價標準見表2。

表1 異味污染物的嗅閾值

表2 異味污染物的三級評價標準

注：1)為小時平均濃度限值，表3同。

為更簡單直觀地描述異味污染物對空氣的污染程度，采用多級指數法將異味污染物分為不同級別，并獲得相應的異味指數(OI)。借鑒《環境空氣質量指數(AQI)技術規定(試行)》(HJ 633—2012)對常規污染物進行指數分級的方法，OI=0、50、100、150、200、300分別對應的異味污染物限值如表3所示。OI=50、100、150大體上分別對應異味污染物評價標準中的一級、二級、三級限值。

獲取各異味污染物的實測濃度后，以其每日最大的小時平均濃度作為該日的代表濃度，采用內插法計算各項異味污染物的OI，見式(1)。

(1)

式中：c為某種異味污染物的質量濃度，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對應的OI；TL為表3中與BL對應的OI。

異味污染物的異味指數級別按表4進行劃分。

計算各項異味污染物的OI后，取其中的最大值作為異味污染物的OI，并據此確定該地區異味污染物對環境空氣質量影響狀況。

2 綜合評價指標體系的構建

評價環境空氣質量狀況，需要建立一套完整的評價指標體系，評價指標的選取應該遵守代表性、針對性、可獲得性以及全面性的原則，選取能反映所評價環境空氣質量特征及其變化情況的指標[19]。本研究在構建綜合評價指標體系時，側重從影響環境空氣質量的常規污染物和感官較為敏感的異味污染物出發，既考慮AQI對于地區的評價結果；也考慮監測數據的達標統計，采用達標率和最大濃度占標率作為評價指標。居民對于空氣污染的投訴情況側面反映了居民對空氣質量的滿意程度，有利于相關部門加強環境管理，因此將居民異味投訴強度也作為異味污染物的一個評價指標。建立的環境空氣質量綜合評價指標體系見表5。

表3 異味指數對應的各項異味污染物限值

注：1)當硫化氫質量濃度低于0.006 mg/m3時，難以聞到氣味；而質量濃度低于0.003 mg/m3時，極難聞到氣味，故硫化氫的IO為50、100時，對應的限值分別設定為0.003、0.006 mg/m3，硫化氫的IO為150時仍然選用其在異味污染物的三級評價標準中的三級限值。

表4 異味污染物的異味指數級別

表5 環境空氣質量綜合評價指標體系1)

注：1)括號內表示各項指標在各層次的權重，權重利用專家調查法或德爾菲法確定。

2.1 AQI優良天數占比

AQI級別天數通常是指某個區域達到某一AQI級別的天數之和。根據監測日的AQI，可以得出當日的AQI級別(分為優、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴重污染)，從而得到該地區每年AQI優良天數占比，即優良級別天數與監測天數的比值[20]。AQI優良天數占比得分可根據式(2)計算得出：

AQI優良天數占比得分=AQI優良天數占比×100

(2)

2.2 OI優良天數占比

根據監測日的OI，得到當日OI級別，計算OI優良天數與監測天數的比值，可得到該年的OI優良天數占比。OI優良天數占比得分可根據式(3)計算得出：

OI優良天數占比得分=OI優良天數占比×100

(3)

2.3 達標率

達標率指在一定時段內，污染物短期評價(小時評價、日評價)結果達標的百分比。根據《環境空氣質量評價技術規范(試行)》(HJ 663—2013)中的達標要求，當所有的評價指標達標率均為100%時為全部達標，達標率得分為100；當有的評價指標達標率小于100%時，則可根據式(4)計算達標率得分：

達標率得分=所有指標最低達標率×100

(4)

其中，常規污染物計算日達標率得分，異味污染物計算小時達標率得分。

2.4 最大濃度占標率

最大濃度占標率是污染物的小時最大濃度與其空氣質量標準的比值，通過最大濃度占標率反映污染物的影響程度，其計算公式如下：

(5)

式中：Pi為評價指標i的最大濃度占標率，%；Mi為評價指標i的最大監測小時平均質量濃度，mg/m3；Si為評價指標i的小時平均質量濃度二級標準限值(常規污染物參照《環境空氣質量標準》(GB 3095—2012)，異味污染物參照表2)。

由式(5)可知，若最大濃度占標率大于100%，則說明污染物最大值超過標準限值，該污染物超標；根據《環境影響評價技術導則 大氣環境》(HJ 2.2—2008)[21]，若最大濃度占標率小于等于10%，則污染物符合標準。各評價指標的最大濃度占標率得分標準見表6。

表6 各評價指標的最大濃度占標率得分標準

最大濃度占標率得分為各評價指標的最大濃度占標率得分的均值。

2.5 異味投訴強度

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生地的人口密度有一定關聯。鄔堅平等[22]將惡臭污染投訴記錄數與人口密度的乘積定義為惡臭污染投訴強度，然而這只能比較不同地區間的惡臭污染影響程度。為了反映某地區人口對異味污染的投訴情況，本研究引入了異味投訴強度，依照式(6)計算：

(6)

式中：Ij為j地區異味投訴強度；Aj為j地區異味污染投訴次數；Rj為j地區的人口密度，人/km2；10為單位轉換系數，人/km2。

異味投訴強度得分(CI)依照式(7)計算：

(7)

得出各評價指標得分后，依據式(8)至式(10)計算出各評價因子得分及綜合評價得分。

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分別為常規污染物、異味污染物得分；CA為AQI級別天數占比得分；CD1、CP1分別為常規污染物達標率、最大濃度占標率得分；CO為OI級別天數占比得分；CD2、CP2分別為異味污染物達標率、最大濃度占標率得分；C為綜合評價得分。

通過對上述核算，可分析該地區的空氣質量等級、不同時間尺度下的首要污染物、污染物達標率和變化趨勢、對地區人口的暴露影響等。同時，通過對污染物的變化趨勢分析和超標污染物的超標原因分析，能為該地區環境管理提供方向和依據。

3 案例研究結果

3.1 數據來源

研究區設有環境空氣質量自動監測站，有長期連續的監測數據，具有較好的時效性，對于非穩定排放的異味污染物來說，這些監測數據的時效性優勢更加突出。常規污染物和異味污染物2013年監測數據的統計結果分別見表7、表8。

3.2 評價結果

根據本研究構建的空氣質量綜合評價指標體系及已有的監測數據計算得出：常規污染物得分為58.18，異味污染物得分為35.60，綜合評價得分為49.15。通過比較常規污染物得分與綜合評價得分可以發現，綜合評價得分低于常規污染物得分，說明加入異味污染物這一評價因子后，該地區空氣質量的綜合評價得分顯著下滑。

2013年該地區的AQI非優良天數為145 d，OI非優良天數為252 d，AQI與OI均為非優良的天數為111 d，AQI非優良且OI優良的天數為34 d，說明在AQI不達標的情況下，同時還存在著異味污染物超標的問題，超標的污染物主要為硫化氫。AQI與OI均為優良的天數僅為79 d，表明大部分時間都存在空氣質量不達標的情況。AQI優良且OI非優良的天數為141 d，表明AQI達標的日期內，異味污染的情況仍較為嚴重。

表7 2013年常規污染物的自動監測站監測結果1)

注：1)除臭氧(8 h)外，其余常規污染物采用小時平均濃度，最大濃度占標率中最大濃度也是針對小時最大濃度；臭氧(8 h)為臭氧的8 h平均濃度，計算最大濃度占標率針對最大8 h平均濃度；因為在GB 3095—2012中只規定了PM10和PM2.5的24 h平均濃度限值，因此無法計算PM10和PM2.5的最大濃度占標率。

表8 2013年異味污染物的自動監測站監測結果

4 結語與展望

通過引入異味污染物作為評價因子，針對江蘇省某大學城地區的空氣質量情況建立了一套環境空氣質量綜合評價的方法，構建了同時考慮常規污染物和異味污染物的綜合評價指標體系，揭示了異味污染物對環境空氣質量的影響程度。設置的指標能直觀反映出超標污染物及其污染情況，方便判斷空氣質量狀況；將公眾的異味投訴強度納入到綜合評價指標體系中，從側面量化公眾的感官對空氣質量的反饋，從而為公眾提供更準確的環境空氣質量信息。

由于監測持續時間、監測指標等條件的限制，本研究的數據來源及計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散情況以及相互作用。今后將進一步完善兼顧異味污染物的空氣質量綜合評價體系，為更準確合理地評價地區環境空氣質量提供理論依據。

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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，主要從事大氣環境監測與評價研究。#

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