工业污染源标准化评价-环境保护
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工业污染源标准化评价


从环境质量的新观点出发,任何物质若以不恰当的种类(如自然界原来没有的各种人工合成的新物质、农药等)、数量(大大超过自然容量)、浓度(超过本底很多倍)、形态(如有机汞比无机汞的毒性大得多)、价态(如铬、砷等不同价态的毒性相差很大)、途径(如酚、氰等易生物自净的物质,进入大气比进入水、土的危害就大得多,进入地下水就比进入地表水危害大得多)、速率(超过自净极限能力很多)、运动方式(如噪音、振动等)进入或作用于环境系统,打破环境物质的正常循环和平衡,干扰和破坏生态系统的正常循环和平衡,影响和威胁到人体和子孙后代的健康,造成国民经济的巨大损失的,就都可能成为“污染物”或“污染因子”,这些污染物或污染因子的来源便称为“污染源”。

按联合国人类环境会议资料《有广泛国际意义污染物的控制与鉴定》规定的污染物有物理的、化学的、生物的及综合的共二十八类(1),实际上按照我们前面建立的观点,污染物的种类还要多得多,几乎一切自然界的物质及全部人工合成物质都有可能成为污染物。例如,我们人人每天都要吃“盐”,一般并不认为它也会是一种污染物。而在北京东南郊二百多平方公里的范围内,每年从化工区排放废水中的酸、碱、盐高达三万多吨,酸、碱最后也中和成盐,占废水总排污染物的76%(2)。盐,也成了北京东南郊一项重要污染物。它污染了河道,在北京淡水河道中发现了咸水藻(初步鉴定)(3);它污染了地下水,使地下水化学类型变异(4),硬度迅速上升(5,6),每年造成的经济损失粗估达一亿元以上(6)。

人类通过工农业生产、城建、交通、生活、科学活动、军事活动等各种方式,向环境系统排放各种污染物,而从总体及发展观点看,则以工业废气、废水、废渣(“三废”)占有最重要的地位。工业“三废”中所含的污染物种类多、成分杂、数量大、毒性强、浓度高、速率快、难自然降解、连续排放,加上复杂的综合作用、累积作用、富集作用,通过各种方式和途径进入环境系统,参加了大气环流、水循环、元素的循环,进入或作用于生态系统及人体,危及生态正常平衡、人体健康以至遗传因子,造成了当代众所周知的环境污染问题、环境公害事件及环境污染疾病和潜在的所谓“文明病”,引起了全人类的关注。为此召开了人类环境会议,各国都形成了环境保护科学技术管理的庞大体系。因此,环境污染源的调查、评价及控制,是环境保护科学、技术、管理的最基础性工作,首先,又要抓住工业污染源的调查、评价和控制。

二、

工业污染源的评价,是污染源工作三步曲的中间环节,它是在调查基础上的提高,是为控制服务的。它的主要任务是为了从千百万种复杂的污染物中查明主要污染物、主要污染源、主要排放方式、途径、特点和规律。所谓“主要污染物”,显然是那些数量 大、毒性强、难生物分解、易生物富集、易进入或作用于人体的污染物。根据我国各地污染源调查评价工作的经验和我们自己的体会,无论哪个地区,不管污染物的种类多么复杂,经过科学评价后,总是只有上十种主要污染物,它们在总的污染物比重上却占百分之九十左右,这就为污染源的控制、环境监测、环境质量研究、环境区域规划、环境管理、环境治理、环境医学等环境保护各个方面提供了科学依据,避免了盲目性。

工业污染源的种类繁多,成分复杂,排放方式各异,人们是无法直接比较它们的关系,必需经过“标准化”处理,进行相对的间接的比较,就好象商品之间难于直接交换,但可以通过钱来进行彼此的交换一样。

所谓“标准化”,就是运用抽象思维,进行科学的抽象,实现指数化,建立指数化系统,有利于运用数学方法定量表达,也有利于应用电子计算机来解决复杂的污染源评价问题。同理,还可推广于整个环境保护科学研究及管理系统之中(如环境质量评价、环境管理、环境质量与健康相关研究等)。

马克思在研究商品价值时指出:“我们应当有可能把一切商品化为一种它们所共有的表现形式,只是按照它们所含有的同一尺度的比例去区别它们”(7)。根据这一思想原理,我们应当有可能将一切环境因子化为“某种第三种东西”(7)的统一尺度,比如无量纲指数、体积、钱等。这样就可以使看来似乎无关的环境因素、似乎无法比较的环境因子,都可以按照新的统一尺度进行衡量比较,进而进行综合评价,用它们的比例去区别它们各占的比重大小,从而指出轻重缓急,指出优先控制的重点、方向和途径。

三、

标准化的通式:

指数=实测值/标准值

由于评价的目标、因子、标准不同,不可能找到一种适用于一切的标准化方法,我们通过污染源的评价及环境质量评价研究,逐步形成了如下污染源标准化评价系列:

M=CI/C0;N=CiQI/C0=qI/C0=MQi;

O=nqI/C0=nMQj=nN;

P=mnqI/C0=mnMQI=mnN=mO

上述系列指数的名称和物理含义如下:

M棗等标指数(无量纲),系实测因子的浓度值Ci(浓度单位)与该因子的标准浓度值C0(浓度单位)之比值。其值大小表示等于标准的倍数。

N----等标排放量(介质的量的因次),系实测因子的浓度值Cj乘以包含该因子的载体流量Qi(量的单位)与该因子的标准浓度值C0之比值,或为该因子绝对排放量qi(绝对量单位)与C0之比值,或为M与Qi之乘积。其值大小表示将评价因子用介质(气或水)稀释或浓缩至标准浓度时的体积;亦可理解为评价因子进入环境系统后使被污染介质(气或水)达到标准浓度时的污染体积。N指数比M多包含了Qi因子,反映了绝对量qi的作用,所以比M的作用更进了一步。

O棗累计等标排放量(量的因次),系评价因子累积排放时间n(时间单位)与等标排放量N的乘积。其值大小反映了累计等标排放量的大小。O指数比N多包含了n因子,所以比N的作用更进了一步。事实上环境污染危害往往是长期累计量起作用的,如致水俣病的有机汞、致骨痛病的镉、致癌因子及农药等。

P棗累计等标排放摄入量(量的因次),系评价因子进入人体的摄入量系数m与累计等标排放量O的乘积。其值大小可以进一步反映污染物的排放与人体健康相关关系的大小。

在开展环境保护工作之前,卫生、市政、地质等部门评价单因子污染水平时多采用等标(或超标)指数值;环保工作开展之后,考虑了绝对量,在官厅污染源评价中首次采用了等标排放量值(8);之后在北京西郊污染源评价中改用毒性标准,采用了排毒指数值(9);在污水渗坑评价中采用了累计等标排放量值(10);国外在车间大气致癌物摄入危害评价方面,采用了累计等标排放摄入量值(11);我们在1977年成都环境质量评价学术讨论会上提出了这种方法,但尚未实际应用,因实际摄入量因子测定较难。

评价因子的选择在有条件时应尽可能完全,在条件不足时,应力求包含主要因子;评价标准的选择要依据评价目标及现有各种标准情况考虑,可分别不同情况采用背景值、本底值、国家标准、国际标准、生态指标、生化指标、经济指标等。单因子评价、多因子评价、系列评价与综合评价之间是相互补充的,不能相互代替,各有各的意义与作用。在综合评价时,必需恰当地解决统一尺度是关键,应尽可能找到客观权值转换系数,不能随意综合。

四、

我们在北京东南郊工业污染源的标准化评价中,主要采用了等标排放量这个指标。得到以下一些有意义的评价结果:

1.北京东南郊大气污染源总等标排放量为1.88×1013(立米/年)或为5×1010(立米/日)。即可理解为每日需要这样大体积的清洁空气来稀释,才能从总体上达到标准(采用的是车间大气标准)。本地区按200平方公里、300米逆温高度计算,拥有6×1010立米/日的大气。可见,本区在静风不利气象条件下,从总体来看,可能接近车间大气标准,如改为环境标准,则超标几十倍左右。此区逆温四季均有,频率达66%以上;逆温持续时间可达18?6小时,最长达78小时,每年累计逆温时间长达一个月,说明一年里近十分之一的时间在逆温控制之下,此外,还出现低空及贴地逆温,说明出现以上分析的情况的可能性是很大的,据此预测了东南部大气污染的潜在综合危害及防治方向。

2.对于北京东南郊废水污染源总等标排放量,根据废水的多种可能出路和今后控制目标,分别采用了五种评价标准,得到五组结果。

   
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