MEG法在典型高原山地工业园区有机污染评价中的应用研究

赵琦琳，邱 飞，黄 云，敬 红

1.云南省环境监测中心站，云南 昆明 650034 2.中国环境监测总站，国家环境保护监测质量控制重点实验室，北京 100012

MEG法在典型高原山地工业园区有机污染评价中的应用研究

赵琦琳1，邱 飞1，黄 云1，敬 红2

1.云南省环境监测中心站，云南 昆明 650034 2.中国环境监测总站，国家环境保护监测质量控制重点实验室，北京 100012

对环境空气质量的客观评价能真实反映环境管理成效。复杂的大气污染形势和评价体系的不完善对环境空气质量评价工作提出了新的要求。就目前国内外环境质量标准不健全、评价体系不完善等主要问题进行了简要探析，探讨了MEG法在典型高原山地工业园区有机污染物综合评价中的应用，针对MEG法为核心建立的评价体系得到了单点位主要污染因子，找出了不同点位污染程度，对国内当下环境空气质量评价现状，提出了意见和建议。

环境空气质量；典型高原山地；有机污染物；综合评价

Abstract:The objective assessment of ambient air quality can truly reflect the effectiveness of environmental management. The complex air pollution situation and the imperfect assessment system put forward new requirements for the assessment of ambient air quality. In this paper, the main problems including the domestic and foreign imperfect environmental quality standards and evaluation system were briefly introduced. And then the application of MEG method in the comprehensive evaluation of organic pollutants in typical mountainous area industrial park was discussed. The main pollutants of the single point were obtained, and the degree of pollution at different points was found out. In view of the present situation of ambient air quality evaluation in China, some suggestions were put forward.

Keywords:ambient air quality;typical plateau mountainous;organic pollution;comprehensive evaluation

环境空气质量评价为科学评价环境空气质量、认清大气污染、真实反映环境管理成效发挥了重要作用[1]。环境质量标准作为环境空气质量评价的重要依据，是为了保障人体健康、保护生态环境、保证资源充分利用，并考虑技术、经济条件，而对环境中有害物质和因素作出的限制性规定，是我国环境法规的重要组成部分，在国家现行标准体系中具有重要地位和不可替代作用，是一定时期内衡量环境质量优劣程度和一切环保工作的准绳。尽管国内环境标准体系已经得到长足发展，但仍不完善，尤其是以有机污染物为特征的环境质量标准基本缺失[2-4]。新标准的发布和实施，对环境空气质量评价工作提出了更高的要求，如何科学、客观地评估环境空气质量状况及其变化趋势，真实反映大气污染治理和控制的成效，成为十分迫切解决的问题。

随着工业的日益发展、监测技术的不断进步和环境空气质量改善工作的不断深入，越来越多的有机化合物被监测和关注，种类远远超过无机化合物，环境中存在的有机物具有种类繁多，理化性质多样化，反应变化复杂，是形成光化学烟雾的重要前体物[5-7]。国内涉及有机物的环境空气质量标准基本情况如下：《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)仅含苯并芘1项，《工业企业设计卫生标准》(TJ 36—79)含16项；环保部环发[2008]82号《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》含二英1项。国外涉及有机物的环境空气质量标准基本情况有：前苏联《居民区大气中有害物质》含15项，前苏联《工作环境空气和居民区大气中有害有机物的最大允许浓度》含2项；欧盟空气质量指令(Air quality directive 2008/50/EC)、美国国家环境空气质量标准均未涉及有机物。有机污染物环境质量标准的缺失与当前有机污染问题矛盾愈显突出[8-10]。针对典型高原山地城市工业园区-云南省滇中新区的安宁及周边地区，常规无机污染物的例行监测结果已难以说明区域环境质量状况，了解以石油炼制、焦化等行业特征有机污染物为代表的环境质量对于人群健康、污染防治以及环保管理的决策制定具有重要意义。对区域有机污染现状进行评价，为大气环境保护和污染防治决策提供科学依据。

1 评价标准体系的建立

1.1监测方案

2015年下半年，云南、重庆等地的4家相关单位联合实施了“省级环境保护专项资金研究类项目”，对安宁及周边地区环境现状开展了监测研究。其中，环境空气监测因子103项，含石油炼制、焦化等行业特征有机污染因子87项，绝大部分因子无相应的环境质量标准。

在安宁及周边地区布设环境空气监测点位12个，涵盖工业园区、商业居住混合区、公园风景区等。根据组团片区内现有、在建和拟建工业项目的布局和行业排放特征，选定有机污染因子共87项进行监测，其中包括VOC(53项)、非甲烷总烃、甲醇、乙腈、吡啶、四氢呋喃、丙酮、氯乙烯、丙烯腈、氯苯类(5项)、苯并芘、有机硫(6项)、苯胺类(1项)、硝基苯类(1项)、甲醛、酚类(10项)、二英类。

1.2多介质环境目标值的推导方法

监测的87项有机因子中绝大多数因子无环境质量标准，针对这些因子，采用目前国际学术界正在探讨的多介质环境目标值(MEG)[11-13]方法进行推导，作为国家环境质量标准建立之前的替代值。[14-15]

基于污染物的环境影响对工艺的污染控制设施进行效果定量评价， 1977年，美国EPA工业环境实验室提出了应用MEG推算出化学物质或其降解产物在环境介质(空气、水、土)中的含量和排放量的限定值。经过反复修订确定了MEG包括周围环境目标值(AMEG)、排放环境目标值(DMEG)。两者分别与环境质量(卫生)标准、排放标准类似。

MEG值分别由阈限值、推荐值和经验数据确定，这3种值互为补充，取其较小、保守值。估算MEG所依据的各项毒理学数据含义如下：

阈限值：美国政府工业卫生学家协会(ACGIH)对工作场所空气中有毒物质制定的职业接触限值。适用每天工作8 h加权平均浓度(TLV-TWA)。

推荐值：美国国家职业安全和卫生研究所(NIOSH)制定的车间空气最高浓度推荐值。《工业企业设计卫生标准》(TJ 36—79)中表4车间空气中有害物质的最高容许浓度、苏联车间空气中有害物质的最高容许浓度标准和前苏联车间卫生标准等标准的推荐值。

LD50：半数致死量，即在一定实验条件下，引起受试动物半数死亡的剂量(一般取大鼠经口给毒的LD50。若无此数据，可取与其接近的毒理学数据)。

LDL0：实验动物的最低致死剂量，表示在某实验中总体的一组受试动物中， 仅引起个别动物死亡的剂量。

推导AMEG模式是MEG法的核心，即利用毒理学资料(阈限值、LD50)估算AMEG的模式。针对非致癌物质，该方法优先推荐AMEG=阈限值(或推荐值)/420的方法；如没有阈限值或推荐值，则根据AMEG=0.107×LD50进行估算，其中LD50优先选择大鼠经口毒性。

1.2评价标准体系

本次监测的87项有机因子分别执行以下评价标准：

①甲醇、吡啶、丙酮、丙烯腈、苯胺类、硝基苯类、甲醛、二硫化碳、苯乙烯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯执行《工业企业设计卫生标准》(TJ 36—79)中表1居住区大气中有害物质的最高容许浓度。

②四氢呋喃、正己烷、五氯苯酚、甲硫醇、二甲基硫、二甲基二硫、正丁烷、1-丁烯、反-2-丁烯、顺-2-丁烯、丙烯、正戊烷、环己烷、甲苯、异丙苯参照前苏联居民区大气中有害物质的最大允许浓度标准。

③非甲烷总烃(NMHC)、氯乙烯、酚类参照《大气污染物综合排放标准详解》中大气环境质量推荐值。

④氯苯、苯酚参照前苏联《工作环境空气和居民区大气中有害有机物的最大允许浓度》。

⑥乙硫醇等45项因子参照推导出的AMEG值。

按《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T 13201—91)的建议[16]，1 h平均浓度为日平均浓度的3倍，年平均浓度为日平均浓度的0.4倍。

1.3推导结果

根据上述方法，查阅乙硫醇等45项有机因子的毒理学数据，推导出AMEG值结果。详见表1。

表1 无执行标准的45项有机因子的AMEG值Table 1 The AMEG values of the 45 organic factors mg/Nm3

1.4评价方法

利用等标污染指数对环境空气质量各点位不同因子和点位间环境空质量进行比较评价，等标污染指数越大的环境空气质量越差，对评价参照使用单项等标污染指数和综合等标污染指数进行评价，污染指标i的单项等标污染指数Ii用于确定单点位的主要污染因子，按公式(1)计算：

(1)

污染指标i的综合等标污染指数Ii综用于确定点位间空气质量差异状况，点位综合等标污染指数越大，说明该点位的环境空气质量越差，综合等标污染指数计算公式：

(2)

式中：n表示参与评价因子总个数；Ci表示污染物i的评价浓度；Ci0表示污染物i的评价标准。

1.5评价标准体系可靠性的评估

为了验证上述评价标准体系的可靠性，使用《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)、《工业企业设计卫生标准》(TJ 36—79)表1(居住区大气中有害物质的最高允许浓度)、前苏联《居住区大气中有害物质的最大容许浓度》中可查到MEG所依据的各项毒理学数据值的因子，推导出了AMEG值，然后使用这3个标准限值与之相比较，比较结果可以从总体上来判断验证AMEG法的可靠性。经过计算，AMEG值与TJ 36—79标准相比较偏宽松可占64%，严格可占36%；与前苏联标准相比较偏宽松可占53%，严格可占47%；与GB 3095—2012标准相比较偏宽松可占75%，严格可占25%。表明AMEG值总体与上述3个标准浓度限值相当，使用AMEG评价环境质量总体可靠。

2 监测、评价与结果讨论

2.1研究区域污染源情况

研究区域安宁及周边地区属云南省滇中新区的核心区域，是中国“一带一路”策略中的重要布局和云南省最重要的工业聚集区。分布有中石油云南炼化项目、云天化、昆钢等大型企业。目前，已投产规模以上工业企业47家，在建10余家。其中，化学原料和化学制品制造企业25家；黑色金属冶炼和压延加工业2家；有色金属冶炼和压延加工业5家；金属制品企业6家；非金属矿物制品企业4家；火力发电企业1家；轻工4家，其中烟草制品业1家，食品制造、农副产品加工业2家，造纸和纸制品企业1家。

2.2监测结果

2期监测共获取87项有机污染物浓度数据6 432个，检出项目42个，未检出项目45个； 超标或超AMEG值共14个数据，超标率为2.18‰，超标因子主要为苯并[a]芘(8次)、苯乙烯(3次)、甲基庚烷(3次)。此外，未超标因子中单项等标污染指数较大的为甲醛、非甲烷总烃、4-氯-3-甲基酚、异丙苯、邻硝基苯酚、甲苯、二英。

2.3评价结果

根据前述标准体系和评价方法，在有机因子87项中绝大多数项目无评价执行标准的情况下，使用AMEG值作为标准，分别计算各点位有机因子87项的等标污染指数Ii、各点位的综合等标污染指数Ii综，使用等标污染指数进行筛选排序得到表2。两季监测中，按照等标污染指数筛选排序。按等标污染指数排序第一的污染点位数的统计结果见表3。

表2 通过等标污染指数筛选排序得到的12个点位主要污染因子Table 2 Twelve major pollution factors were obtained through the equal pollution index

表3 按等标污染指数排序第一的污染物点位数的统计结果Table 3 The statistics result of the 1st rank sitequantity through the equal pollution index

由表2可以看出，秋季监测期间A4(温泉)、A6(龙泉镇)、A12(安宁市太平新城)3个点位的有机因子87项综合污染较重；冬季监测期间A4(温泉)、A8(禄丰县土官)、A9(安宁市安丰营镇)3个点位的有机因子87项综合污染较重。两季监测中，苯并[a]芘为主要特征有机污染因子的点位居多，普遍存在苯并[a]芘在各点位中的等标污染指数最大，即在研究区域中，87项特征有机污染因子中，苯并[a]芘的污染负荷最大，其次是以甲基庚烷为代表的NMCH和以苯乙烯为代表的苯系物。建议管理部门今后将控制以苯并[a]芘为代表的PAHs、NMCH、苯系物作为本区域污染控制的重要目标。

研究区域交通发达，有瑞杭高速昆安段、昆安一级路、绕城高速安宁段、安晋高速和众多省市县

道通过，通车里程超过1 300 km，由于地势起伏，货车中柴油车占了较大比例，直喷式柴油机排气中总PAHs排放浓度为54.7～93.2 μg/m3，[17]这也是构成空气中PAHs的来源之一。

除A5(西山森林公园)、A9(安宁市安丰营镇)、A10(禄丰县勤丰镇东冲)之外的点位秋季综合指数总体上高于冬季，这主要因为秋季监测期间，区域主导风向不明显，生产活动造成VOCs排放是其综合指数较高的主要原因。研究区域地处高原山地城市，空气稀薄，秋季阳光强烈，温度较高，紫外线辐射强度较高，工业排放的有机物在此条件下容易挥发、发生降链化学反应、转化生成其他VOCs类污染物，使得秋季监测时段的综合指数要高于冬季。这也是甲基庚烷浓度水平居高的原因之一；A5(西山森林公园)等标污染指数最低，环境空气质量相对较好。

2.4污染时空分布

分别选取环境空气12个点位特征有机污染因子中具有代表性的参数进行污染物空间分布插值，以反映研究区域各点位间空气质量好坏程度。选取两期监测中能代表有机污染物且等标污染指数最高的项目苯并[a]芘等标污染指数，利用反距离权重法进行空间插值，结果见图1。

研究区域苯并[a]芘的冬季等标污染指数略高于秋季，苯并[a]芘主要来源于石化、煤化工产业，苯并[a]芘在大气中的化学半衰期是在有日光照射下少于1天，没有日光照射时要数天，冬季日照强度远小于秋季，这是造成冬季环境等标污染指数高于秋季的原因。

在靠近工业园区的A3、A4点位等标污染指数高于其他地区。

3 结论与建议

通过推算得出的AMEG值总体上与中国和国外现有标准限值相当；使用AMEG值来评价环境质量状况，AMEG值建立的评价标准体系总体可靠，方法可行。使用AMEG评价标准体系对区域环境空气有机污染进行评价的结果与产业布局、行业特征污染物和气象输送条件的综合作用结果总体一致；评价结果对环境管理和决策具有一定的指导意义。作为云南省唯一的国家级产业新区，以苯并[a]芘、苯乙烯、甲基庚烷、非甲烷总烃为代表的有机污染态势初现，部份点位有机污染等标污染综合指数大于10，污染问题已不容忽视。相关管理部门在产业布局、园区规划、污染控制、环境政策制定中应引起高度重视。

研究涉及的污染因子较多，绝大部分没有相应环境质量标准，在对相关污染因子进行评价时采用的方法具有一定局限性，仅作为探索性研究，在今后不断完善的环境质量标准体系中，研究数据与内容有待进一步发掘。环境空气质量评价的目的是说清不同空气质量状态对人体健康、生态环境的影响和危害程度，其核心是根据对人体健康的影响程度度量环境空气质量状况。对不同空气质量状况进行排序，从时间上看，要能比较不同时刻空气质量状况的优劣; 从空间上看，要能比较不同地点空气质量状况的优劣。在评价时间周期上应兼顾短期和长期效应，同时应完善评价因子，单项污染物评价与综合评价协同，多介质目标值MEG未考虑污染物的协同作用和拮抗作用，这种方法仍有待进一步探索，同时应建立健全国内环境空气质量标准体系，对环境空气质量评价提供更加可靠的科学依据和技术支撑。

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ApplicationofMEGMethodinOrganicPollutionAssessmentofTypicalPlateauMountainousIndustrialPark

ZHAO Qilin1, QIU Fei1, HUANG Yun1, JING Hong2

1.Yunnan Environmental Monitoring Centre, Kunming 650034, China 2.State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring, China National Environmental Monitoring Centre, Beijing 100012, China

X823

A

1002-6002(2017)03- 0080- 07

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.03.12

2016-10-11;

2016-11-25

2015年云南省省级环境保护专项资金研究类项目“安宁地区区域环境质量状况调查研究项目”

赵琦琳(1971-)，男，云南楚雄人，大学本科，高级工程师。

敬 红