工業(yè)污染源評價方法比較

李啟藍，杜明虹，唐韜，劉蘭

(1.重慶市榮昌區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 402460；2.重慶市榮昌區(qū)生態(tài)環(huán)境局，重慶 402460)

0 引言

隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，人類通過日常的生產(chǎn)經(jīng)營活動從周圍環(huán)境中獲取大量的物質(zhì)和能量，通過新陳代謝和消費活動向環(huán)境中排放各種污染物也越來越多。對污染源進行分析和評價，尋找主要污染源和污染物是進行區(qū)域環(huán)境污染治理和污染防控的基礎。

1 污染源概述

1.1 污染源分類

《全國污染源普查條例》明確指出：污染源主要指因生產(chǎn)、生活和其他活動向周圍環(huán)境中直接或間接排放污染物以及對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響的場所、設施、裝置和其他污染發(fā)生源[1]。污染源有很多分類方式，主要有以下幾種：

(1)按污染物的產(chǎn)生及其成因，可分為自然污染源和人為污染源。其中，自然污染源可以再一次細分為生物類污染源和非生物類污染源；人為污染源也可以再一次細分為生產(chǎn)性污染源和生活性污染源。

(2)按人類社會活動功能，分為工業(yè)污染源、交通運輸污染源、農(nóng)業(yè)污染源以及生活污染源[2]。

(3)按空間位置，分為固定源和移動源等。

(4)按環(huán)境介質(zhì)，分為空氣污染源、水污染源和土壤污染源[3]。

1.2 工業(yè)污染源

工業(yè)污染源泛指在工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動過程中向周圍環(huán)境中排放的有毒有害物質(zhì)及工業(yè)生產(chǎn)場所、設備和裝置[4]。由于事前未考慮環(huán)境保護的要求，或者因為某些原因，即使考慮了環(huán)境保護的要求，也未解決形成的工業(yè)污染。在工業(yè)原料的生產(chǎn)、加工過程、燃燒、冷卻等工業(yè)生產(chǎn)過程中，各個環(huán)節(jié)中使用的生產(chǎn)機械設備或從事工業(yè)生產(chǎn)活動的場所都非常有可能成為工業(yè)污染源[4]。點污染源是工業(yè)污染源主要形式。

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的天然、非天然的化學物質(zhì)直接進入地球環(huán)境；大量地下礦藏的開采，將原本埋于地下的各種放射性化學物質(zhì)直接釋放帶到地上，破壞了整個地球內(nèi)部生態(tài)循環(huán)平衡，各種重金屬、難降解的有機化合物不斷在人類生活的環(huán)境中循環(huán)、富集，人體健康收受了嚴重威脅。由此可見，工業(yè)污染源對環(huán)境危害大。

1.3 工業(yè)污染源對生態(tài)環(huán)境的危害

環(huán)境污染是指自然的或人為的破壞，導致了污染物不斷向自然環(huán)境排放，超過了環(huán)境自凈處理能力，而直接造成的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和其功能的嚴重下降與毀滅性的破壞，從而危及人類健康和動植物的生存，甚至使原有生態(tài)系統(tǒng)失去平衡的現(xiàn)象[7]。

1.3.1 工業(yè)廢氣的危害

工業(yè)廢氣中的污染物主要包括SO2、CO2、NO、NO2等多種有毒或有害物質(zhì)。硫氧化物是最常見的污染物，具有強烈刺激性氣味的無色的氣體。工業(yè)廢氣對人體呼吸系統(tǒng)、生理機能、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、智力水平都造成巨大危害，涉及面廣，危害人體健康。

1.3.2 工業(yè)廢水的危害

隨著我國經(jīng)濟不斷提高，人類活動與日俱增，對水體環(huán)境污染日趨加重，污染的水體不僅直接危及生態(tài)環(huán)境和人類身體健康，同時也影響到了我國工農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)?；瘜W工業(yè)生產(chǎn)廢水組成復雜，其中某些穩(wěn)定的污染物能夠通過食物傳遞在生物體內(nèi)進行富集，造成嚴重危害。同時，強酸弱堿性的化工廢水pH 值不穩(wěn)定，一些富含氮、磷的廢水容易造成水體中的富營養(yǎng)化，危害人體健康和生態(tài)環(huán)境。

1.3.3 工業(yè)廢渣的危害

工業(yè)廢渣又名“放錯地方的原料”，工業(yè)廢渣大多具有可利用的價值，是可再利用的資源[11]。但如果得不到合理、有效的利用，會直接導致土地、大氣和水資源的污染，破壞環(huán)境，同時給生態(tài)環(huán)境造成不可逆影響。如水俁病就是因為工業(yè)廢棄物重金屬進入人體，在人體內(nèi)積累到一定濃度導致人體染病，危害人體生命健康安全。工業(yè)污染源的調(diào)查、評價及控制，是防治工業(yè)污染的重點，對有效減少污染物排放具有舉足輕重的作用。

2 污染源評價

污染源評價是要確定主要污染物和主要污染源，提供影響環(huán)境質(zhì)量水平的成因，為開展環(huán)境影響評價工作提供基礎性數(shù)據(jù)[5]。污染源評價是對污染源潛在污染能力進行鑒別和分析比較。其中，排放的污染物種類、性質(zhì)以及排放方式等具有不同量綱的量是很難進行相互比較的。污染源評價工作的關鍵在于把這些具有不同量綱的量經(jīng)過標準化處理，便于進行分析比較，由于進行標準化處理的方法不同，產(chǎn)生了不同的污染源評價方法[5]。

3 污染源評價的方法

3.1 污染源單一評價法

污染源單一評價法選用濃度指標、排放強度指標和統(tǒng)計指標來分別對污染源進行評價。

(1)濃度指標。濃度指標法是指某一個污染源排放某一種污染物的濃度值大小來表達該污染源的污染能力。不足之處是忽視了污染物排放量大、排放濃度低的污染源對環(huán)境的影響。

(2)排放強度指標。排放強度指標的表達式為：

式中：Wi為某種污染物的排放強度(g/d)；Qi為含有某種污染物的廢水排放流量(m/d)；Ci為廢水中某種污染物的平均濃度(g/m3)。

(3)統(tǒng)計指標。統(tǒng)計指標主要有污染物檢出率、超標率、超標倍數(shù)和標準偏差。

3.2 污染源綜合評價方法

(1)等標污染負荷法。等標污染負荷法是污染源評價中的一個經(jīng)常使用的方法，該方法計算簡單明了、通用性強且同時具有較好的理論科學性和綜合性[6]。該方法采取計算區(qū)域內(nèi)污染物、污染源的等標污染負荷、負荷比和累計負荷比，從高到低進行排列，對累計負荷比≥80%的污染物、污染源作為主要控制對象，用于反映污染源自身存在的污染水平[7]。該方法最核心的一個因子是各種污染物的環(huán)境質(zhì)量評價標準。因為污染源在向環(huán)境中所排放的各種廢氣(或廢水)污染物對生態(tài)環(huán)境危害程度不一致，通過該方法的計算，可以將不同種污染物的環(huán)境危害程度進行量化，從而可以更加準確地評價某污染源，某區(qū)域或行業(yè)的各種污染物的等標污染負荷大小[8]。采用等標污染負荷可以將不同污染源的某種污染物排放總量與該污染物的環(huán)境質(zhì)量標準進行比較，以在同一尺度上獲得具有相同環(huán)境意義及可以互為量化對比的數(shù)量，根據(jù)數(shù)據(jù)的大小來明確首要和主要污染物、首要和主要污染行業(yè)、首要和主要污染區(qū)域[9]。該方法只用于對廢氣及廢水的污染源評估，過程需要分別進行評估，兩者不能混合與互相疊加。利用該方法可以有效地確定污染物和污染源對環(huán)境污染狀況和貢獻率。該方法的廣泛應用大大增強了對污染源評價的認識和科學性，也給環(huán)境污染源的科學管理工作帶來很大方便[10]。

(2)排毒系數(shù)法。排毒系數(shù)指的是污染物的實測排放濃度與相應毒性標準濃度的比值[11]。

(3)環(huán)境影響潛在指數(shù)法。環(huán)境影響潛在指數(shù)法主要是指將潛在的污染物、污染源的狀況與承受環(huán)境污染的具體對象所在環(huán)境結合在一起來進行環(huán)境影響評價，可以更為客觀地準確評價潛在污染源，這類污染源評價方法往往帶有客觀指明污染源對整體環(huán)境潛在影響的重要意義[11]。其計算公式為：

式中：Pi為污染物的環(huán)境影響潛在指數(shù)；aj為水體功能用廢水水量分配系數(shù)；Kij為污染物的環(huán)境功能系數(shù)。

環(huán)境功能系數(shù)Kij是指污染物的排放標準濃度(COi) 與污染物的水體功能標準濃(Ci) 之比。其計算公式為：

Kij越大，說明污染物(源) 對功能水體的污染威脅越大[11]。

通過對污染源綜合評價方法中的等標污染負荷法、排毒系數(shù)法、環(huán)境影響潛在指數(shù)法比較，發(fā)現(xiàn)3 種方法的評價思路、評價依據(jù)、環(huán)境關聯(lián)度等方面是有很大的差異的。如評價依據(jù)不同，等標污染負荷法使用的評價依據(jù)是排放標準，了解了污染物對環(huán)境的影響程度；排毒系數(shù)法使用的評價依據(jù)是生物毒性標準；環(huán)境影響潛在指數(shù)法使用的評價依據(jù)是排放標準和環(huán)境標準。3 種評價方法的比較如表1 所示。

表1 污染源綜合評價法中3 種方法比較

3.3 經(jīng)濟技術評價法

經(jīng)濟技術評價法是基于污染源排放污染物的主要原因在于資源利用率低、企業(yè)的管理不善、技術條件落后、設備陳舊等，以經(jīng)濟技術指標作為評價標準的一種方法。該方法認為，污染物的排放量取決于生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的水量、能源和原材料數(shù)量，物質(zhì)能量的消耗量越大，污染物的排放量越大，對于環(huán)境的污染和危害也越大。因此，利用經(jīng)濟技術評價法對污染源進行評價，可以反映出污染源的潛在污染能力，使得人們對污染源的認識進一步提高。此類評價方法主要包括消耗指數(shù)法和流失量指數(shù)法。

(1)消耗指數(shù)法。消耗指數(shù)法指生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的水量、能量、原材料量與定額消耗量的比值。

(2)流失量指數(shù)法。流失量指數(shù)法主要反映生產(chǎn)技術、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理總水平，指某一污染源的水量、能量、原材料量的流失量與定額流失量之比[12]。

3.4 評價方法的比較

污染源單一評價法根據(jù)各類污染源中某一種污染物的排放濃度、排放污染物總量、統(tǒng)計指標等，來確定和評價排放的污染物和污染源的污染程度，評價方法結果相對單一。污染源綜合評價方法在單一評價法的基礎之上，引入評價標準，了解了污染源對環(huán)境的影響程度。特別是等標污染負荷法，引入環(huán)境評價標準，污染物變成統(tǒng)一量綱，使其可以進行相互比較，計算簡單、通用性也比較強。經(jīng)濟技術評價法相對復雜，針對大氣及水環(huán)境工業(yè)污染源評價不建議使用。

4 絕對排污量法

絕對排污量法根據(jù)污染物排放量絕對量，計算各行業(yè)、各區(qū)域污染排放量，以及各行業(yè)、各區(qū)域所占百分比和累計百分比。然后由大到小排序，占比最大的為首要污染行業(yè)，累計百分比占80.0%以上的為主要污染行業(yè)。絕對排污量相對簡單，但是未依據(jù)排放標準，與環(huán)境的關聯(lián)度小。

5 等標污染負荷法研究現(xiàn)狀

5.1 應用現(xiàn)狀

1985—1987 年，在開展全國工業(yè)污染源調(diào)查時，曾經(jīng)采用“等標污染負荷法”來對污染源評價，至今已有30 余年了。隨后，在一些區(qū)域環(huán)境影響評價項目中，也使用這種方法來對污染源進行評價。許多學者運用等標污染負荷法評價污染源，并針對相應的情況提出了污染防治措施以及建議。如：高新昊等結合山東省農(nóng)業(yè)非點源污染源情況，運用“等標污染負荷法”計算，找出了總氮和總磷的流失量，并且計算出山東省不同地區(qū)之間等標污染負荷，結果表明地區(qū)之間差異明顯，并針對各區(qū)域不同的重點污染源進行農(nóng)業(yè)非點源污染防控技術研究，降低其對山東省水資源污染的影響和威脅[13]；萬金保等通過等標污染負荷法對大塢河主要流域評價，發(fā)現(xiàn)了大塢河主要污染源為酸性水污染，大塢河的主要污染物為重金屬，為大塢河環(huán)境保護和綜合治理提供了科學、準確可靠的數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)[14]；薛紅等以玉舍水庫為例，運用等標污染負荷對其木柯河、紙廠河、箐口河和庫周流域區(qū)進行評價，得出玉舍水庫污染物主要來源于水庫周邊和紙廠河流域。各污染物中主要以氮磷為主，其中總氮48%最多，其次為總磷22%，通過評價得出的結論為水庫水資源進行保護及污染治理提供了有效的依據(jù)[15]；徐成漢通過闡述等標污染負荷法的原理，并利用其對某流域的污染源進行了評價，找出了該流域的主要污染源和主要污染物[16]；莊一廷通過對污染源綜合評價方法的分析，提出了層次分析法，并以福州市工業(yè)廢水為例，對工業(yè)污染源廢水進行了綜合的評價[17]；劉承志概述了污染源評價中等標污染負荷法的計算方法和意義，并利用等標污染負荷法對蘇州第一次全國污染源普查數(shù)據(jù)進行分析和評價，最終發(fā)現(xiàn)了蘇州廢氣、廢水的主要污染行業(yè)和污染物質(zhì)，從而為下一步蘇州市的污染源環(huán)境保護管理和發(fā)展提供了明確的重點監(jiān)控對象[18]。

5.2 優(yōu)缺點

等標污染負荷法從本質(zhì)上講就是從環(huán)境的影響角度出發(fā)，評價工業(yè)污染源的污染屬性。該計算方法主要具有以下優(yōu)點：(1)計算過程簡單、概念明確、邏輯性強以及綜合性好等；(2)快速的找出影響環(huán)境的污染源的首要污染物、主要的污染物、首要污染行業(yè)、主要的污染行業(yè)、首要污染區(qū)域、主要污染區(qū)域；(3) 了解廢氣或廢水污染源對環(huán)境質(zhì)量的影響情況。

但是等標污染負荷方法也存在一些不足，主要表現(xiàn)在：(1) 在使用等標污染法評價主要污染物時容易發(fā)現(xiàn)一些毒性大且在環(huán)境中易積累的污染物未在主要污染物中，然而這些污染物的排放又必須加以重點控制。所以在計算分析完成之后，還需要對污染源作全面的分析，才能最終確定出主要污染源和主要污染物。(2)該方法的評價結果與行業(yè)規(guī)模成正比，未能完全準確排除行業(yè)或企業(yè)規(guī)模對等標污染負荷法結果的影響，無法準確判斷污染源對整個區(qū)域環(huán)境和經(jīng)社會經(jīng)濟綜合影響強度。(3) 該方法不能有效地為廢氣和廢水污染源總量指標進行合理的分配提供數(shù)據(jù)支撐，有待進一步改進。

6 單位產(chǎn)值等標污染負荷法研究現(xiàn)狀

6.1 應用現(xiàn)狀

經(jīng)過近年來的探索，污染源評價方法也日趨成熟，一些學者在數(shù)據(jù)分析中加入單位產(chǎn)值等標污染負荷法對環(huán)境污染狀況進行評價，并提出相應管理措施及對策。如：鐘定勝等以某市2002 年工業(yè)污染源的調(diào)查結果為例，分別運用等標污染負荷法和單位產(chǎn)值等標污染負荷法對地表水的環(huán)境影響情況進行了評價，分析出影響該市地表水環(huán)境質(zhì)量的主要污染行業(yè)，以及在污染物總量控制和分配工作中的應重點控制的行業(yè)，為該市工業(yè)污染源的管理提供了科學依據(jù)[19]；孫亞梅通過對3 種傳統(tǒng)等標污染負荷計算方法分析比較，指出3 種評價方法均有缺點未能剔除行業(yè)規(guī)模對其評價結果的影響，基于3 種評價方法相同缺點，提出了單位產(chǎn)值等標污染負荷法，并以某城市2002 年 污染源調(diào)查結果數(shù)據(jù)為例進行分析，分析的結果表明單位產(chǎn)值等標污染負荷法則可以充分消除污染源行業(yè)規(guī)模的決定性影響，能夠更加準確地分析和評價某城市污染的環(huán)境和經(jīng)濟屬性[20]。黃靜等以2013 年成都市環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，利用等標污染負荷法和單位產(chǎn)值等標污染負荷法對重點工業(yè)廢氣進行綜合評價，從主要污染物種類方面分析出成都市的首要污染物是氮氧化物，從空間特征方面分析出成都市的首要污染區(qū)域是金堂縣，從行業(yè)特征方面分析出成都市的首要污染行業(yè)是非金屬礦物制品業(yè)[21]。

6.2 優(yōu)點及適用條件

單位產(chǎn)值等標污染負荷法的計算方法實際上是利用等標污染負荷結果除以該污染源的工業(yè)總產(chǎn)值，反映出該污染源的單位生產(chǎn)活動對環(huán)境的影響強度，其優(yōu)點如下：(1)可以有效體現(xiàn)出工業(yè)生產(chǎn)情況與環(huán)境造成的污染的直接相關性，這樣實際上可以較好地避免了傳統(tǒng)等標污染負荷法的不足，更好地服務于污染總量的控制指標的合理有效分配[20]；(2) 單位產(chǎn)值等標污染負荷法通過工業(yè)產(chǎn)值和等標污染負荷組合計算，剔除了行業(yè)規(guī)模對污染負荷的影響，了解了污染源對環(huán)境和經(jīng)濟的綜合影響情況[20]。

單位產(chǎn)值等標污染負荷方法實際上也具有一些缺點，例如單位產(chǎn)值等標污染負荷法只是適用于廢氣和廢水污染源評價，且必須分別對廢氣和廢水評價，兩者不能混合與互相疊加。

7 結語

通過3 種方法的比較，針對大氣及水環(huán)境工業(yè)污染源評價，污染源綜合評價方法中的等標污染負荷法較優(yōu)，但無法準確判斷污染源對整個區(qū)域環(huán)境和經(jīng)社會經(jīng)濟綜合影響強度，建議使用單位產(chǎn)值等標污染負荷法，利用工業(yè)產(chǎn)值和等標污染負荷組合計算，剔除了行業(yè)規(guī)模對污染負荷的影響，了解了污染源對環(huán)境和經(jīng)濟的綜合影響情況，有效體現(xiàn)出工業(yè)生產(chǎn)情況與環(huán)境造成的污染的直接相關性，避免了等標污染負荷法的不足。