何書申，趙兵濤，俞致遠

上海理工大學能源與動力工程學院，上海 200093

我國快速的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展消耗了大量的能源，使發(fā)達國家現代化過程中分階段出現的環(huán)境問題集中出現，尤其是空氣質量問題已成為目前我國面臨的重點問題之一。“十一五”期間我國281個地級及以上空氣質量好的城市個數占10.67%，差的城市占 75.80%，極差的城市占13.53%［1］。近年來，隨著大氣污染逐漸向復合型污染轉變，PM2.5和 O3污染加重，灰霾頻發(fā)，能見度降低等現象較為凸顯［2］。公眾的環(huán)保要求不斷提高，國家也不斷采取多種政策措施來控制大氣污染，改善環(huán)境空氣質量［3-5］。為適應新的環(huán)境空氣質量控制及規(guī)劃的形勢，2012年我國發(fā)布了新的《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)(以下簡稱為新標準)。

根據空氣污染特點和標準的實施狀況以及國際標準基準的更新情況，我國環(huán)境空氣質量標準自1982年制定以來，先后經過2次修訂和1次修改。目前標準的演變研究較少，且橫向對比研究較多以我國舊標準為主，新標準發(fā)布后的研究較少［6-9］，并且多是污染物項目和濃度閾值的比較，很少涉及污染物項目設立的背景、濃度閾值選取依據等具體內容。此外，國際上的標準對比研究也很少涉及我國的新標準［10］。該文對歷年來我國環(huán)境空氣質量標準的演變和新標準的國際化比較進行系統(tǒng)和詳細的研究，分析了環(huán)境空氣質量標準的形成歷程、污染物項目和濃度閾值的變化內容，對我國新標準與美國、歐盟和日本的現行環(huán)境空氣質量標準進行比較，分析各標準之間的差異，以期對我國新標準的后續(xù)實施或再修訂提供借鑒和參考。

1 形成背景與歷程

我國環(huán)境空氣質量標準的形成、制定、實施以及發(fā)展與大氣污染狀況的變化形勢、控制目標和國情相適應，并且是與我國環(huán)境立法與環(huán)境事業(yè)同步發(fā)展的。1972年參加聯合國第一次人類環(huán)境會議標志著我國環(huán)境保護事業(yè)的開始，此后國家開始加強環(huán)境立法和環(huán)境標準的建設。從1982年發(fā)布第一個大氣環(huán)境質量標準開始，經過30余年的發(fā)展和完善，我國已形成了“兩級五類”環(huán)境保護標準體系［11］，其中環(huán)境空氣質量標準的具體形成歷程見表1。

表1 環(huán)境空氣質量標準的形成歷程

2 我國環(huán)境空氣質量標準的演變

1982年，制定標準GB 3095—1982時考慮了大氣污染狀況、污染源排放狀況及監(jiān)測技術水平等因素。統(tǒng)計表明:SO2、CO、NOx和飄塵是當時大氣的主要污染物，且70%的排放量源于燃料的燃燒［17］。為了與國際標準接軌并解決執(zhí)行中存在的問題，1996年修訂發(fā)布的《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—1996)增加了二氧化氮(NO2)、鉛(Pb)、苯并［a］芘(B［a］P)、氟化物(F)等污染物項目。大氣中NO2的濃度是一氧化氮的2倍，毒性是其5倍［18］?？紤]到其濃度和毒性，標準中增加了NO2項目。光化學氧化劑(Ox)修改為臭氧(O3)是因為總氧化劑中O3濃度相對含量最大，約占90%以上。國際標準也趨向于使用更具體的O3作為污染物項目，且當時我國測定O3的分析方法也已健全。另外，為了表達更加專業(yè)和國際化，總懸浮微粒更名為總懸浮顆粒物(TSP)、飄塵更名為可吸入顆粒物(PM10)［18］。

2012年，新標準增加備受關注的 PM2.5污染物項目，PM2.5為灰霾天氣的主要污染物［19］。此外，新標準恢復了2000年GB 3095—1996的修訂單中刪除的 NOx污染物項目［20］。在環(huán)境空氣質量標準的演變過程中，氮氧化物項目的刪除或者添加都有一定的理由，這次恢復主要考慮到我國部分地區(qū)NOx污染仍較為嚴重，且NO2監(jiān)測點位的監(jiān)測結果不能準確反映 NOx的真實污染狀況［21］。針對空氣中重金屬鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)和六價鉻［Cr(VI)］，新標準以附錄形式給出參考標準，推薦制定地方標準。氟化物在我國屬于局地大氣污染物，是包頭等地區(qū)的特征污染物，沒有制定國家標準的必要性，因此調整為參考項目［22］。至此，我國環(huán)境空氣質量標準所涉及的污染物項目達15項，包括6項全國實施的基本項目、4項國家指定區(qū)域實施的其他項目和5項參考項目，參見表2。

表2 環(huán)境空氣質量標準中的污染物項目

我國環(huán)境空氣質量標準的一個特點是根據環(huán)境空氣質量功能分區(qū)制定各級標準值［23］。不同等級的環(huán)境空氣質量標準濃度閾值列于表3。環(huán)境空氣中污染物劑量與效應的關系，是大氣環(huán)境質量標準各級濃度閾值確定的核心依據［24］。其中，GB 3095—1982的背景濃度參照了聯合國環(huán)境規(guī)劃署推薦的“大氣中污染物的天然來源和背景濃度”和我國12個城市調查所獲得的清潔對照區(qū)的最低濃度值。GB 3095—1996參考了污染物對人體健康、動植物危害的研究資料和流行病學調查資料。另外，最終標準值的確定會考慮到我國相關污染物排放控制技術、經濟能力以及達標可行性等因素［18］。新標準的修訂除了依據國際上最新的環(huán)境質量基準和新的科學證據外，程序上增加了9個環(huán)節(jié)，增加了標準修訂的科學性和合理性［25］。

表3 環(huán)境空氣質量標準中的濃度閾值

標準形式而言，GB 3095—1982中的“任何一次”的取值形式所代表的時間周期不確定，概念較為模糊，以后的標準中不再使用。GB 3095—2012取消了作為過渡性管理標準的三級標準。為了與國際標準接軌，新標準還增設臭氧的日最大8 h平均濃度限值。

顆粒物標準濃度閾值的確定，最初是根據“限閾”模型確定。新標準PM10的標準采取PM10與 PM2.5存在的比例關系確定［20］。其中，PM2.5的二級標準為WHO過渡期目標1的濃度，一級標準為過渡期目標3的濃度，初步與國際接軌，符合目前我國經濟發(fā)展和環(huán)境保護的要求［26-27］。SO2的日均濃度限值一直沿用了1982年的標準，1996年增加小時平均濃度限值。根據調查和實驗研究，長期暴露于SO2質量濃度為100～250 μg/m3的空氣中，兒童呼吸道疾病發(fā)病率會增加［22］。CO標準的一級限值和二級限值相同，且一直嚴于WHO的準則值，修訂中沒有調整。NO2的標準在演變過程中變化較大，其濃度閾值變化可參見圖1。新標準中 NOx的限值是按照 NO2在 NOx中80%的比例制定的。GB 3095—2012中鉛的季平均質量濃度由1.5 μg/m3調整為1 μg/m3，年平均質量濃度限值由1 μg/m3調整為0.5 μg/m3，苯并芘的24 h濃度限值由0.01 μg/m3調整為0.002 5 μg/m3。汞、鎘、砷的參考限值是依據歐盟的標準制定的，六價鉻的參考限值是依據WHO的健康風險-濃度關系和10－6可接受風險水平確定的［20］。

圖1 NO2空氣質量標準濃度閾值變化情況

3 與典型國家或組織標準的比較

我國與典型國家和組織現行的環(huán)境空氣質量標準中的污染物項目列于表4。PM2.5已經成為共同控制的污染物之一。歐盟和日本的空氣質量標準的污染物項目相對較為全面，都有苯的標準。歐盟還將As、Cd、Ni等重金屬納入標準［28］。日本標準中還有三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)、二氯甲烷(CH2Cl2)、二口惡英類(Dioxins)等污染物項目［29］。我國新標準保留TSP項目是因為近幾年的空氣質量狀況報告顯示，西北地區(qū)總懸浮顆粒物污染仍較重，且城市揚塵污染仍未改善［30］。美國環(huán)境空氣質量標準中的Pb是環(huán)境空氣質量評價的因子［31］。

表4 典型國家或組織環(huán)境空氣質量標準基本污染物項目的比較

一般而言，人、動物等受體接觸到的是空氣中的多種污染物。各國標準暫時還沒有關于多項污染物的規(guī)定，但近幾年國際上開始加強空氣多污染物污染的標準研究。2008年，美國環(huán)保局發(fā)布多污染物空氣質量管理的技術概念及相關案例的研究報告［32］。此外，多污染物環(huán)境空氣質量標準的制定、多種空氣污染物健康效應的評估以及實施多污染物空氣質量管理的策略等領域都進行了有益的探索和研究［33］。

表5比較了典型國家或組織環(huán)境空氣質量標準中主要污染物項目的濃度閾值。美國的空氣質量標準分為初級和次級，濃度閾值對比中選取美國的初級標準［31］。歐盟《環(huán)境空氣質量指令》只為28個成員國制定污染物的限定值和目標值。限定值為強制執(zhí)行標準，目標值為最后期限內的選擇執(zhí)行標準［28］。對比選取歐盟指令中的限定值。日本的空氣質量標準包含了懸浮顆粒物(SPM)，在此選取與我國的 TSP標準進行比較［29］。為了方便濃度閾值的比較，單位統(tǒng)一換算為質量濃度(μg/m3)。

表5 環(huán)境空氣質量標準中主要污染物項目濃度閾值的對比 μg/m3

從表5可知，我國以人體健康為保護對象的二級標準與世界衛(wèi)生組織的指導值相差較遠。PM2.5、PM10和O3的二級標準為 WHO過渡時期1的目標值［27］。我國二級標準和美國初級標準相差不大。2013年美國 PM2.5的初級標準更加嚴格，年均值調整為12 μg/m3，為目前最嚴格的標準。我國二級標準與歐盟的空氣質量指標相比較寬松。如歐盟PM2.5的日均值比我國一級標準嚴格。日本的環(huán)境空氣質量標準中SPM的日均值標準顯然比我國TSP的標準嚴格;PM2.5的標準與我國的一級標準相同。

就標準形式而言，WHO給出了SO2的10 min平均濃度限值，涉及運動性哮喘的對照研究表明，短至10 min的SO2暴露就會誘發(fā)一定程度的肺功能和呼吸道癥狀的改變［27］。美國 SO2的次級標準還規(guī)定了3 h濃度限值，注重短期的質量濃度控制?？紤]到天氣因素和突發(fā)事件的影響，美國和歐盟的標準規(guī)定了允許的超標次數。美國針對NO2和 SO2的1 h平均濃度限值及 PM2.5的24 h濃度限值，提出以每天最大時均值的98%的3年平均值作為判斷是否達標的依據。我國標準保留臭氧的1 h濃度限值，研究表明，我國一些地區(qū)O3的濃度水平較高，污染存在加重趨勢［26］。日本標準中將光化學氧化劑作為一個污染物項目，其1 h濃度限值比我國一級標準嚴格，但是沒有臭氧日最大8 h濃度限值。另外，美國和歐盟環(huán)境空氣質量標準修改的頻次較高，美國自1971年制定以來，先后修訂11次。我國標準缺乏固定的評估修訂機制，以及標準達標期限要求。

4 結論

我國環(huán)境空氣質量標準經過30多年的發(fā)展演變，由于經濟的發(fā)展、污染狀況的改變和監(jiān)測技術的進步、公眾環(huán)保意識的增強等因素，標準的污染物項目、標準形式、濃度閾值等隨著國際標準的升級而不斷更新。標準修訂的依據和程序更加科學和完善。與其他國家或組織的標準相比，我國新標準GB 3095—2012還有需要完善的地方。其他標準中所涉及的污染物(如苯、二口惡英、揮發(fā)性有機物等)暫時未納入標準。我國標準缺乏固定的標準評估修訂機制，而發(fā)達國家或地區(qū)(如美國、歐盟和日本)都建立了完善的空氣質量標準管理體系，在環(huán)境空氣質量改善方面已經取得一定成效。總體來說，新標準更加突出保護人體健康的首要目標，強調空氣質量監(jiān)測和評價規(guī)范及標準在執(zhí)行中的法律效力，其制定和實施有助于在新的國情下，進一步完善我國環(huán)境空氣質量標準的管理體系。今后在標準的實施與監(jiān)管方面需要進一步借鑒國際經驗，切實改善我國的環(huán)境空氣質量，緩解經濟發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾。

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