污染物排放总量的技术核算方法研究

吴文华

（内蒙古自治区排污权交易管理中心，呼和浩特 010010）

目前，环境污染问题已经成为全球面临的主要难题之一[1]。针对污染物造成各种各样的危害，各个国家纷纷开始采取措施来治理污染物。从工业初期“稀释排放”的方式，到“末端治理”，再到目前的“清洁生产”阶段，污染物治理政策经过不断改进和完善，提高了全球资源的利用效率，降低了排放总量[2]。我国政府高度重视环境污染的问题，把环保当作全民参与的重要活动和实现社会、经济可持续发展的重要途径，相继出台了一系列的相关政策和法规，如《环境保护法》《水污染治理法》等。环境保护的主要目标是利用现代化的技术手段，充分利用现有的环境资源，尽可能地将污染物在生产工艺过程中消耗掉，降低污染物的排放。但受到科技发展水平的限制，多数企业很难达到这一点要求，或多或少地向外界排放污染物，使得国家无法从根源上禁止污染，只能通过限制污染物排放量的方式将环境污染的程度降至最低[3]。

1 污染物排放总量

污染物排放总量指的是所有污染源排进外界环境污染物的总量。根据环境指标标准，对所有污染源产生的污染物总量进行控制，被称为污染物总量控制，污染物排放总量不能高于允许排放量。企业生产排放总量包括以三废形式有组织的排放量、以杂质形式被带走的量以及在生产过程中以跑、冒、滴、漏等形式无组织排放的量[4]。区域排放总量包括区域内工业污染源、交通污染源、生活污染源产生的污染物排放量的总和[5]。控制污染物总量的前提是对其进行合理、准确的核算。对污染物总量实施控制，有利于促进工业结构优化、节约资源，有利于贯彻国家可持续发展的政策，提高治理污染的水平[6]。

2 污染物排放总量的核算方法

污染物排放总量核算方法主要有三种：物料衡算法、经验计算法和实测法[7]。

2.1 物料衡算法

2.1.1 计算原理

物料衡算法的基本依据是质量守恒定律，其原理是在所有生产操作过程中，不管物料是否发生化学变化或者物理变化，物质的投入和产出的质量是固定不变的[8]。其中，物料衡算法包含定额法和总量法两种。定额法是根据调查期内原材料的消耗定额来计算产品物料损失量，最后得出物料损失总量；总量法是通过对原材料、主产品、副产品和回收产品的总量进行核算，得出物料损失总量[9]。

采用物料衡算的方法核算污染物排放总量是把原材料和辅料利用、生产管理以及污染源排放等环节与环境保护相结合，全面系统地分析污染物来源、去处的定量分析方式，运用物料衡算法需要积累一定的经验和技巧，将关键技术指标加入污染物检查监督范围内，通过合理的运算，提高核算结果的准确性和客观性。

2.1.2 物料衡算的核算过程

物料衡算核算方法可以应用于生产总工艺流程中，也可以应用于局部生产工艺流程中。它既适用于某一元素或某种物质，也适用于原辅料的总和。为了更方便简洁地计算排放总量，要充分利用原始数据，即实时监控的数据报告，选择元素核算、物质种类核算或总量核算。

在进行物料衡算之前，应该首先分析控制体，选定基准物质。在实际计算过程中，物料衡算关系式为：生产流失量=投入总量-回收量。物料核算的可靠性与少数关键性指标息息相关，正是由于这个原因，人们经过实践得出了燃气量、烟尘、氮氧化物和二氧化硫等计算公式，结合物料衡算定律，确定参数[10]。

在连续进行生产的固定工艺过程中，控制参数、物料性质不随时间的变化而变化，就不会有物料的积累。其中，化学计量方程式是决定工艺产生或消除物质总量的重要因素。物料衡算的基本过程有：一是完成工艺流程图，对进出物料进行编号。以物料的质量为基准，在流程图上标注已知物料的组分和含量，并标出未知成分的代码符号。二是列独立方程，检查独立方程的数目与未知组分量数目是否相同。三是求解未知量。如果过程工艺的物料中有组分在进出口不发生变化，可以将其视为惰性物料。在物料衡算过程中，提前找出惰性物料可以简化核算步骤。

2.1.3 物料衡算法应用实例

江苏省某化学化工企业采用物料衡算法核算企业内部污染物排放总量。企业主要利用三氯三氟乙烷和贲亭酸甲酯为原料，通过加成、环化、皂化等反应合成三氟氯氰酸。根据合成工艺、消耗原辅料的总量，经过物料平衡计算出污染物的排放总量。

云南省某焦化企业二氧化硫排放总量的实际情况与全国统计的平均水平存在差异，结合云南省的污染情况进行调查研究，通过收集焦化企业的生产现状、产能、二氧化硫产生量等相关信息，采用物料衡算的方法，核算了该企业二氧化硫的排放总量。

2.1.4 物料衡算法的局限性和改进建议

环境评价相关文件中物料衡算法的针对性较强，预测值与实际值往往存在较大的差异。目前，我国环境监察工作人员业务素质水平有待于进一步提高，其在进行物料衡算时对核算原理、方法等理解不够深入，欠缺一定的经验技巧，对生产设备和生产工艺的认识不足。此外，监察人员不相信物料衡算方法，认为实际测得的数据较为准确、客观。这些因素都在一定程度上限制了物料衡算法在污染物排放总量领域中的应用。因此，环境监察人员在提高自身专业素质的基础上，核算污染物排放总量时应该充分掌握工艺过程、生产设备的各个参数，收集各项系数，提高调查数据的准确性，客观计算物料衡算的数据。

综上所述，利用物料衡算法来核算污染物排放总量时，应该首先充分掌握企业的基本情况，从物料守恒出发考虑，综合分析企业原辅料、能源和生产工艺，尽可能使污染物排放总量可以正确反映企业的真实排放情况。

2.2 经验计算法

经验计算法是根据实际生产过程中的产品产量和经验排放系数来计算污染物排放总量的技术核算方法，又被称为“排污系数计算方法”[11]。排污系数指的是生产单位在正常管理和技术经济条件下所产生的污染物总量。目前，排污系数主要分为两种：受控排污系数和非受控排污系数。受控排污系数是在正常情况下生产单位排放污染物的总量；非受控排污系数是指生产企业在没有污染治理设备条件下向外界排放污染物的总量。通常，非控制排污系数值高于受控排污系数，且二者的差值是污染治理设备去除污染物的总量[12]。

经验计算法通常适用于产生原理较为复杂，难以进行准确测量的污染物排放计算过程中。

2.2 应用实例

2.2.1 实例一

某火力发电企业所排放的氮氧化物中，一氧化氮所占比例高于95%，因此在进行排放量核算时一般只需要考虑一氧化氮即可。发电过程中氮氧化物的生成原理比较复杂，分为快速型、热力型和燃料型三种。其中，燃烧煤炭产生的氮氧化物主要来源于煤炭中的氮元素。在反应炉内部温度较高的情况下，空气中的氮气与氧气发生化学反应，生成氮氧化物。氮氧化物排放总量的核算经验公式为：

式中，CNO为燃料中氮元素完全转化为一氧化氮的质量，CN为燃料的含氮量，VFG为每千克燃料燃烧所产生的烟气总量。

2.2.2 实例二

自20世纪90年代起，我国炼油企业便展开恶臭污染物治理工作，但受到技术水平的限制，目前依然欠缺具有指导性的计算方式。我国某炼油企业利用API经验公式、美国环境保护资源局的推荐公式以及我国石油化工系统所编制的经验公式来计算废气排放总量，其具体采用的计算公式为：

式中，G为排放总量；v1为最大排气速度；v2为高温蒸发排气速度；v3为高压蒸发排气速度；t为排放时间。

2.3 实测法

实测法是由国家环境保护部门认定，通过对设备和仪表的数据进行连续的计算，进而确定污染物的排放总量[13]。使用实时监控的计算方法来确定排放总量是最直接，也是最有效的方法。目前，污染物排放总量的实时监测过程使用较多的是计量监测和分析手段来测定废水流量、废气排量，根据国家环境保护部门认定的公式，计算排放总量[14]。统计公式为：

式中，G为排放总量；K为换算系数；Q为介质的流速；C为排放污染物的浓度。

实测法有两种方式：抽样监测和连续监测。现阶段应用较多的是抽样监测的方法，测量指标是污染物排放的浓度和流量，再根据式（2）计算排放总量[15]。

3 结论

在进行污染物排放总量核算工作时，应该尽可能利用实测法来核实排放量。如果实际过程难以实时测定排放总量，可以采用物料衡算法和经验核算法。采用经验核算法计算排放总量时，如果出现计算结果偏低的情况，应该以理论结果为准，并且各个行业污染物排放系数的确定需要经过环境保护部门的同意才能使用。总之，有效的核算方法需要将生产过程中污染物的来源、排放方式相结合，确定核算界面及元素来提高核算结果的准确性。

参考文献

1 梁 博，王晓燕.我国水环境污染物总量控制研究的现状与展望[J].首都师范大学学报（自然科学版），2005，26（1）：93-98.

2 谢 梦，武爱文.环境污染物与消化道肿瘤[J].世界复合医学，2015，（2）：168-174.

3 顾春雷.关于室内环境检测污染物的来源及防治对策[J].科技资讯，2015，13（17）：120-121.

4 王金南，蒋春来，张文静.关于“十三五”污染物排放总量控制制度改革的思考[J].环境保护，2015，43（21）：21-24.

5 蒋春来，王金南，许艳玲.污染物排放总量预算管理制度框架设计[J].环境与可持续发展，2015，（4）：15-18.

6 段海燕，王宪恩.我国污染物排放总量控制指标差异性公平配置理论及法律制度研究[J].法学杂志，2017，38（7）：22-31.

7 徐 沛，周 凤，孙 军.浅析污染物排放量的计算方法[J].环境科学导刊，2005，24（1）：211-212.

8 唐桂刚，陈敏敏，秦承华，等.工业企业水污染物排放总量计算方法比较研究[J].中国环境监测，2011，27（1）：59-62.

9 陈建民，王雪峰，杨杰伟.论物料衡算在污染物排放量核定中的应用[J].现代商贸工业，2008，20（3）：126-127.

10 李贵林，路学军，陈 程.物料衡算法在工业源污染物排放量核算中的应用探讨[J].淮海工学院学报（自然科学版），2012，21（4）：153-155.

11 翁建中，杨积德.渔业污染物排放总量核定办法的探讨[J].环境监测管理与技术，2002，14（1）：41-42.

12 仇 慧.大气环境容量核算与污染物总量控制研究[D].重庆：重庆大学，2016.

13 阎正坤.基于Delphi-AHP和基尼系数法的流域水污染物总量分配模型研究[D].太原：太原理工大学，2012.

14 李 铁.污染物排放量的基本计算方法解析[J].考试周刊，2013，（36）：196.

15 侯世鹏，方 兵，栾海波.环境统计在石油行业污染物总量减排中的应用[J].化工安全与环境，2016，（48）：12-13.