多介质环境目标值应用于VOCs环境评价方法探析
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第39卷第6期 环境影响评2017年11月 Environmental Impact Assessment E=~盖.一Mdn COyu h 唱 一 m ~ v~咖 一.茎 m 一 山-撇~一b萋 ~一№.m薹 ~一.茎 一-~川d一垂∞ 一 -一_~邮呲蚕S ~ _~一Tw茎 一~垂 .一_v脚耋l~e NOV.,2017 价 VO1.39.No.6 多介质环境目标值应用于VOCs环境评价方法探析 字春霞 (上海环科环境评估咨询有限公司,上海200032) 摘要:挥发性有机物是我国主要的大气污染物种类之一,现有环境质量标准体系已无法满足实际工作的需求。通过讨论现行环 境标准体系使用过程中存在的困境,介绍了多介质环境目标值推算体系,提出采用PC—TWA取代阈限值推算AMEG 值,并对其 合理性和适用性进行了探讨。选取若干种具有行业代表性的挥发性有机物进行对照,表明PC-TWA整体小于闯限值,推算结果整 体严于美国国家环境保护局公布的相同项目的AMEG 值;推算结果基本能够与现行排放标准衔接,具有较好的适用性和参考 价值。 关键词:VOCs;多介质环境目标值;环境标准 DOI:10.14068/j.ceia.2017.06.007 中图分类号:X828 文献标识码:A 文章编号:2095—6444(2017)06—0026—05 .O ∞ 甜 印 ~eS _ 一 ~一㈣蔓 一 ~Ⅲ一-~一_呈三薹¨ 一~_:Ⅲ __~一亘霎^r H~一垂 ~-蛐一哆呈善 随着工业生产过程中污染物排放种类的逐渐增 多,挥发性有机污染物(VOCs)已经成为我国主要的 大气污染物种类之一。VOCs是二次气溶胶和臭氧的 要重点管控的污染物面临没有适当评价标准的问题, 无法对有机大气污染物排放是否会对大气环境造成 污染影响进行合理有效的评价。本文将阐述我国环 境质量标准体系概况、VOCs评价标准选用情况,分析 存在的问题,对多介质环境目标值应用于VOCs环境 评价的途径和适用性进行探讨。 重要前体物 ,随着雾霾成为公众最为关注的环境问 题之一,VOCs的控制也成为当前环保管理和污染控 制的重点内容。 我国现行的《环境空气质量标准》(GB 3095— 2012)仅规定了6个基本项目和4个其他项目的浓度 1 我国VOCs环境标准概述 我国环境标准体系以环境质量标准和污染物排 限值,均未涵盖VOCs。在实际工作中,VOCs作为需 收稿日期:2017—04—05 放标准为主体,地方环境标准是对国家环境标准的补 充和完善。虽然经过40多年的发展,已经形成了较 为完备的环境标准体系,但是针对VOCs物质的环境 基金项目:上海市环保局课题“建设项目大气污染物评价阈值的使用 研究”[沪环科(2013—48)] 作者简介:字春霞(1979一),女,云南大理人,工程师,硕士,主要研 究方向为环境影响评价,E—mail:10318236@qq.conl 标准依然无法全面、准确地反映环境污染特征,尤其 是针对VOCs质量现状的排放标准非常匮乏,远远无 第6期 字春霞:多介质环境目标值应用于VOCs环境评价方法探析 27 法满足当前评价和管理的需求。 1.1环境质量相关标准 《环境空气质量标准》(GB 3095--2012)中规定 了6个基本项目(SO 、NO 、CO、O 、PM,。、PM )的浓 度限值和4个其他项目(TSP、NO 、Pb、BaP)的浓度限 值。在附录中还规定了环境空气中镉、汞、砷、六价铬 和氟化物参考浓度的限值。 《工业企业设计卫生标准》(YJ 36—1979)(该标 准已被GBZ 1—2010替代)明确了居住区大气中34 种有害物质的最高容许浓度,其中包含l5项有机污 染物。该标准在相当长一段时间内在我国环境评价 和环保管理中发挥了重要作用,目前仍是当前环境质 量评价和管理的重要依据之一。 由于国内现有环境标准和相关参考标准所涵盖 的项目远远不能满足当前快速发展的环境评价和管 理需求,苏联《居住区大气有害物质的最大容许浓 度》(CH 245—1971)在实际工作中被广泛采用。该 标准规定了131种有害物质的最大允许浓度,其中有 机污染物约89项。 1.2污染物排放相关标准 《大气污染物综合排放标准》(GB 16297--1996) 规定了33种大气污染物的排放限值,其中包括苯、甲 苯、二甲苯、甲醛等10余项有机污染物。近年来,国 家和各地陆续出台了一系列综合排放标准或行业排 放标准,提出了一些VOCs的控制标准要求。例如: 《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015) 规定了64种石油化工工业废气中有机特征污染物的 排放限值;《合成树脂工业污染物排放标准》(GB 3l572—2015)规定了24种合成树脂工业废气中有机 污染物的排放限值;北京市《大气污染物排放标准》 (DB11/501--2007)中提出了苯、硝基苯、氯苯类等 17项有机气态污染物的排放控制限值,并将其他有 机气态污染物分为A类物质和B类物质,参照工业 场所空气中有毒物质容许浓度时间加权平均值 (TWA)或最高允许浓度值(MAC),推算排放控制值; 上海市《大气污染物综合排放标准》(DB31/933— 2015)中提出了包括气态有机污染物在内的70项污 染物排放限值,并将其他污染物分类列出规范性有组 织排放限值。此外,广东、上海等省市均出台了一系 列关于印刷、表面涂装、涂料油墨等行业排放标准,提 出了苯系物和VOCs等的控制限值。随着上述国家、 地方排放标准的陆续出台,我国在VOCs排放控制方 面逐步形成了较为完备的标准体系。 1.3 VOCs评价标准使用中存在的问题 《环境空气质量标准》中的基本项目和其他项目 均不涉及有机挥发性物质,用于VOCs物质环境质量 评价的标准几乎空白,没有直接可供参考的环境评价 标准。在实际工作中,通常采用《工业企业设计卫生 标准》(TJ 36—1979)和苏联《居住区大气有害物质的 最大容许浓度》(CH 245—1971)进行评价和管理。 过去很长一段时间,上述两项标准在我国的环境评价 和环境管理中发挥了重要作用,但这两项标准都不是 环境质量标准,且制定于20世纪70年代,随着近几 年国家行业标准和地方排放标准的陆续出台,对污染 物排放控制提出了更为严格和全面的控制要求,TJ 36—1979和CH 245一l971中的部分指标已经无法 满足现行管理要求。例如:常见的有机污染物苯,T.I 36一l979中规定的一次最大允许浓度为2.4 mg/m , 日平均浓度限值为0.8 mg/m ;CH 245—1971中规定 的一次最大允许浓度为1.5 mg/m ,昼夜平均浓度限 值为0.8 mg/m ;上海市地方排放标准DB31/933— 2015中规定的排气筒最高允许排放浓度为1 mg/m , 厂界监控点浓度限值为0.1 mg/m’。因此,居住区环 境质量标准的最大允许浓度要高于最高允许排放浓 度和厂界监控点浓度,如果继续引用TJ 36—1979或 CH 245—1971中的浓度限值作为参考标准,会出现 排放标准和质量标准倒挂的现象,说明部分项目已经 不适应新的环境管理要求。 此外,由于目前引用频率较高的参考标准来源于 不同的标准体系,在实际工作中,经常会出现引自不 同标准体系的污染物排放限值之间可比性不强的情 况。因此,制定和完善涵盖常用有机污染物的环境质 量评价标准,已成为目前我国环境评价和环境管理工 作的迫切需求。 2 多介质环境目标值概述 环境质量评价标准的制定和完善是一项长期工 作,美国环境评价体系中常用的多介质环境目标值 (Multimedia Environmental Goals,MEG)体系具有一定 的参考价值。1977年美国国家环保局(USEPA)公布 了由工业环境实验室用模式推算出来的600余种化 学物质在大气、水、土壤中的限定值,即MEG,并于 28 环境影响评价 第39卷 1980年对MEG的化学品名录进行了增补。当化学 值数字指标,再次体现了其在数据存在缺口的情况 下,优秀的适用性和扩展性。 方法针对性:在MEG体系建立过程中,首先在 实验室数据测量过程中就加入考虑了行业分类的 因素,在单个实验室中接收特定行业的排出废物, 物质含量不超过MEG值时,不会对人类和生态系统 产生有害影响。MEG不仅提供了部分物质的环境目 标值,还提供了多介质环境目标值推算模式,用以推 算不同物质的环境目标值。由于其所有的环境目标 值都是以统一模式推算,系统性和可比性较好。MEG 为解决目前实际工作中部分特征污染物因无可供参 考的环境质量标准而无法进行评价的情况,提供了一 条可供参考的解决途径 。 2.1多介质环境目标值推算模式 方法普适性:MEG原用于描述石油处理过程中 产生的有害物质,因其完整的系统性和良好的扩展 有针对性地为工业排放提供解决方案。在难以避 免出现数据不足的情况下,MEG根据有机物的化 学性质、毒理性质和相关行业排放建立了有序的 排列机制,根据现有数据能推算数据漏洞的有效 参考值。我国标准体系中,根据行业特点制定了 众多行业排放标准,与MEG体系体现行业特点的 原则不谋而合,运用该系统辅助推算参考值具有 很好的现实意义。 性,后发展为一套为生态环境评估服务的指标系统体 系。MEG代表周边生态可以承受的污染物和其降解 物的水平,利用实验监测数据配合理论模型,这套体 系可以推广适用于多种环境评价管理案例。运用这 套系统理论上可以得到工业和居住环境重点监测污 染物浓度指标;在生态环境危机下污染物处理的优先 MEG分为周围环境目标值(Ambient MEG, AMEG)和排放环境目标值(Discharge MEG,DMEG)。 AMEG表示化学物质在环境介质中可以容许的最大 浓度,生物体与该浓度的化学物质接触时不会受到有 害影响;DMEG表示生物体与排放流短期接触时,排 放流中化学物质的容许浓度,不高于此浓度的污染物 不会对人或生态产生不可逆转的有害影响 。由经 验数据推算出来的AMEG和DMEG分别包含6项, 如表1所示 。 级排序;纳入及时监测数据进行环境评价的规范格 式;为当代环境指标体系的建立提供参考方法和发展 方向。实际操作中,在MEG报告中主要选取的216 种化学物质里,只有6种没有推算出确切的AMEG 表1 多介质环境目标值的表示方法和意义 Table 1 The representation methods and meaning for MEG MEG的推算模式是依据毒理学数据进行估 算,在毒性资料之间存在差异时,取保守值。估算 2.2多介质环境目标值推算过程 作为多介质环境目标值推算的主要依据,阈限值, 表示在每周工作5天,每天工作8小时条件下,成年工 人可以忍耐的化学物质在空气中的时间加权平均浓 度。《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因 素》(GBZ 2.1—2007)对时间加权平均容许浓度(Pc— TWA)的定义为:以时间为权数规定的8小时工作日、 40小时工作周的平均容许接触浓度。由此可见,阈限 值与PC—TWA的意义基本一致。USEPA公布的阈限值 发布于20世纪70年代。几十年来,工业技术水平已经 发生了巨大的变化,因此,本文考虑采用GBZ 2.1m 2007中的PC—TWA替代阈限值进行推算。 MEG建表的原则之一是将不同的化学物质根据 MEG所依据的毒理学数据包括:阈限值,美国政府 工业卫生学家会议制定的车间空气容许浓度;推 荐值,美国国家职业安全和卫生研究所制定的车 间空气容许浓度;LD 及LD ,分别表示导致半数 实验动物死亡的剂量和实验动物的最低致死剂 量;LC 及LCm,分别表示导致半数实验动物死亡 的浓度和实验动物的最低致死浓度。根据1977 年USEPA公布的工业环境实验室用模式推算的 MEG值,在计算时,若推荐值低于阈限值则采用推 荐值计算,否则采用阈限制计算,没有阈限值或推 荐值,采用LD 计算。 第6期 字存霞:多介质王1:境¨标值应川于VOCs环境评价方法探析 29 一 董 【)/迎 产生的行业、 艺进行分类。随着环境评价标准的发 限值全部高于PC.TwA取值,甚至部分项目取值相差 数倍。这表明随着工业控制水平的提升,各行业车问 污染物控制水平也有了较大的提升。考虑剑与我国 现行各项标准之间的一致性,与我国当前各项管理要 求的衔接,本文将采用PC.TWA值取代阈限值对部分 常见有机污染物的AMEG 值进行推算。 ㈣湖伽 展,闰内外都逐渐建立起不同行业的环境标准评价体 系。本文选取若十种具有行业代表性的VOCs,对比 USEPA关于MEG的阈限值与我同GBZ 2.1—2007巾 的PC—TwA值,结果如图1所示。 500一 400 300 200 一 一 -汽车制造业(涂装) 一 3 AMEGAH值适用性分析 3.1 与居住区有害物质允许浓度的比较 一 J / / , .~、 冀㈣ 0 根据AMEG 的推算模式,采川PC—TWA替代阈 限值进行推算,一些常用有机物AMEG .值如表2所 示。将推算结果与目前吲内常片j的TJ 36一l979[}1居 、、 、 800 合成树脂工业 住lx=有害物质最高允许浓度日均值、苏联CH 245~ l971巾居民 有害物质最高容许浓度昼夜平均值进 行对比,在表2所列物质中,56%的物质其AMEG 700 {600 彗500 值严于居住 大气巾有害物质最高允许浓度日均值 0 丙烯腈甲醛 乙苯f I C.TWA 氯苯二氯甲烷烷基汞苯乙烯 VOCs种类 MEG阈限值 及昼夜平均值,说明AMEG川值对环境评价干¨环境管 理 T 作具有一定的指导价值. 表2居住区大气中有害物质允许浓度与AMEG 值的比较 Table 2 The CO!nparis()n between tile permissi])le coneenil'ati ̄)11 of hazal’dous sui)stance in the atrnospllere of residential 石油化学工业 妄 \』 ∈ area ai3(1 AMEG^_ vallues mg/m 翌 物质名称¨ 一 cH 一 AMEG t,1 的篪 VOCs种类 ・ PC.1’WA MEG阈限值 涂料、油墨及其类似产品制造工业 苯 +甲苯 二甲苯PC.TWA 苯乙烯 甲醛 苯胺类 VOCs种类 -MEG闽限值 图1 不同行业代表性VOCs排放阈限值 与PC-TWA值的比较 Fig.1 Comt)arison of VOCs emission threshold vahles an(1 PC一 I'WA values in different industries 3.2 与我国大气综合排放标准的比较 上海市《大气污染物综合排放标准》(DB3l/ 933—20l5)是目前覆盖面最全的地方大气综合排放 标准之一。将一些常用物质AMEG 。 值的计算结果 Fh图l可以看出,存选取的各行业中,MEG的阈 30 环境影响评价 第39卷 与该标准中厂界大气污染物监控点浓度限值进行对 比,结果如表3所示。可以看出,用PC—TWA推算的 AMEG 值均低于该标准中厂界大气污染物监控点浓 度限值,说明用PC—TWA推算的AMEG 值基本能与 新的排放标准衔接,具有较好的适应性和参考价值。 表3 AMEG 值与上海市《大气污染物综合排放标准》 中限值的比较 Table 3 he comparison between AMEGAH values and limit values 4 结论 (1)多介质环境目标值有完整的推算体系,数据 可比性较好,为解决VOCs评价标准匮乏的现状提供 了一条可供参考的解决途径。 (2)通过对比若干具有行业代表性的VOCs的 阈限值和PC.TWA值,结果表明,在选取的各行业 中,阈限值均高于PC.TwA,部分项目取值相差数 of Integrate emission standards of air pollutants of Shanghai mg/m 倍。因此,本文采用PC.TwA值取代阈限值推算的 AMEG 值,整体严于USEPA公布的相同项目的 AMEG 值。 (3)通过将推算结果与我国现行部分排放标准 进行比较,表明56%的物质其AMEG 值严于居住区 有害物质最高允许浓度日均值;同时,推算的 AMEG 值均低于DB31/933—2015中厂界大气污染 物监控点浓度限值,基本能够与现行排放标准衔接, 具有较好的适用性和参考价值。 参考文献(References): [1] 陈文泰,邵敏,袁斌,等.大气中挥发性有机物(VOCs)对二次 有机气溶胶(SOA)生成贡献的参数化估算[J].环境科学学 报,2013,33(1):163—172. 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