CN113269471A - 一种变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛选方法。具体步骤如下：（1）根据监测变速箱再制造厂区获得的污染物排放数据，初步筛选优先控制污染物备选名录；（2）参考中国环境优先控制污染物黑名单、美国EPA重点控制污染物名单、欧盟《环境空气质量标准和清洁法案》等，筛除不在名录中的污染物；（3）采用多指标综合评分法，结合变速箱再制造工艺特征，考虑污染物环境效应及生物效应、污染物一般毒性及特殊毒性进行赋分，建立一级筛选系统，筛除评分较低污染物；（4）根据作业特点，确定人群暴露途径，基于健康风险进行赋分，建立二级筛选系统，确定优先控制大气污染物。本发明方法具有可操作性、健康安全性。

Description

一种变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛选方法
技术领域
本发明属于环境监测、环境影响评价和健康风险评价领域，具体的说，涉及一种基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛选方法。
背景技术
我国汽车产销量始终保持高速增长，因此汽车零部件的故障率也在逐年攀升。为响应国家绿色循环经济的号召，各类汽车零部件再制造厂应运而生，典型的如变速箱再制造厂区。同时我们也需要密切关注变速箱再制造厂区产生的各类污染物，分析污染物排放对环境造成的影响以及对人群造成的健康风险。结合变速箱再制造的工艺特征和作业特点，认为变速箱再制造厂区内大气污染物产生十分明显：
变速箱拆解过程中渗出的废弃润滑油以矿物油、合成油为主要成分，含有抗氧化剂、降凝剂等添加剂，有机物种类多、成分复杂，其产生的挥发性有机物在车间内部对作业的工人造成健康影响，在车间外部随空气流动而造成的无组织排放对厂区周边大气环境也会造成影响。此外，拆解等过程中产生的变速箱废油及收集器皿、抹布等都应作为危险废物进行处理处置。
变速箱清洗主要采用超声清洗，洗去变速箱壳体和零部件的油污、锈蚀等，产生大量颜色深、气味重、温度高的废水，变速箱废油中的大量有机物随清洗过程进入废水中，水温较高的情况下也会促进挥发性有机物的释放。
变速箱喷砂工艺会产生大量的颗粒物、粉尘，由于变速箱原料多为金属，因此颗粒物中有较为明显的重金属富集，此类污染物经排放进入大气环境中能对生物体造成不良影响，人群长期摄入也会导致慢性中毒等疾病。
变速箱再制造流程中使用到化油器清洁剂、除锈剂等，主要是辅助清除变速箱表面及内部的油垢、积碳和锈蚀等，其有机物组成较为复杂，且工人使用的此类清洁剂多为罐装喷嘴设计，清洁剂液体被按压喷出形成气雾状，极易随空气流动进入环境从而造成大气污染。
现存对变速箱再制造厂区大气污染物的研究尚且不足，无法为探究变速箱再制造及相关企业引起的大气污染问题提供筛选优先控制污染物的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于人群健康风险的变速箱再制造厂区优先控制大气污染物的筛选方法。该筛选方法结合变速箱再制造工艺特征和作业特点，对已有的人群健康风险评价模式进行修正，是一种对变速箱再制造厂区有毒有害大气污染物进行筛选和优先控制的方法。本发明根据多指标和多级筛选，在考虑大气污染物环境效应、生物效应及毒性等因素的基础之上，综合考虑了变速箱再制造工艺特征及大气污染物通过吸入暴露途径对人体健康造成的危害，基于健康风险评价进行多指标综合计分排序，确定大气污染物对人群的健康风险水平，根据健康风险级别由高至低筛选出优先控制的大气污染物，进行重点控制，筛选方法更加全面、实用，本发明方法为研究变速箱再制造厂区大气污染物问题和实行环境监测，推进清洁生产等提供依据。
本发明采用的技术方案如下。
一种基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制大气污染物的筛选方法，包括以下步骤：
(1)根据变速箱再制造厂区实际监测数据，大气污染物排放种类及分布特征和《上海市大气污染物综合排放标准》，初步筛选出变速箱再制造厂区需要优先关注的大气污染物；
(2)参考中国环境优先控制污染物黑名单、美国环保署US EPA重点控制污染物名单、欧盟《环境空气质量标准和清洁法案》等，筛除不在名录中的污染物；
(3)采用多指标综合评分法，结合变速箱再制造工艺特征，考虑污染物环境效应及生物效应、污染物一般毒性及特殊毒性进行赋分，建立一级筛选系统，筛除评分较低的污染物。具体的来说，初步筛选出变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛名单后，依据不同的参考内容对污染物进行赋分，其中污染物排放浓度和检出率作为其环境效应计分排序参考；污染物环境挥发性和生物累积性作为其生物效应计分排序参考；污染物急性毒性作为其一般毒性计分排序参考；污染物致癌性作为其特殊毒性计分排序参考。其中：
环境效应：污染物排放浓度以μg·m-3为单位。污染物检出率指某种物质在被检测样品总数中出现的百分率，反映了其在厂区的发生量和分布情况；
生物效应：污染物环境挥发性是基于化学物质在空气中的饱和蒸气压(kPa)而进行赋分。污染物生物累积性使用生物累积因子(Bioaccumulation Factor,BAF)或生物富集因子(Bioconcentration Factor,BCF)来进行赋分，在BCF/BAF>5000或前两种数据较难获取的情况下，采用辛醇/水分配系数Kow来进行赋分；
一般毒性：污染物急性毒性以半致死剂量(LD50,，mg/kg)和半致死浓度(LC50,，mg/m3)作为指标，参考我国《GB 30000.18-2013化学品分类和标签规范第18部分：急性毒性》分类赋分。
特殊毒性：污染物致癌性是指污染物能致使生物体因摄入此物质癌细胞产生的特性，参考国际癌症研究机构IARC的研究结果和我国《GB 30000.23-2013化学品分类和标签规范第23部分：致癌性》分类赋分。
(4)根据变速箱再制造厂区作业特点，确定人群暴露途径及暴露剂量，基于健康风险评估中未被筛除的污染物，进行赋分，并建立二级筛选系统。选取美国环保署US EPA综合风险信息系统IRIS所列致癌强度系数和非致癌暴露参考剂量作为健康风险评价的依据，对每种污染物的健康风险进行赋分，保留综合评分靠前的污染物，形成变速箱再制造厂区优先控制大气污染物名单。
针对变速箱再制造厂区生产工作特点，吸入、摄食、皮肤接触几种暴露途径中主要以吸入为主，以此计算其非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数，公式如下：
Figure BDA0003127820220000031
Figure BDA0003127820220000032
Risk＝EC×IUR
EC为慢性和亚慢性时的浓度，单位为μg·m-3；CA为污染物的环境浓度，单位为μg·m-3；ET为暴露时间，单位为h·d-1，取值为8.5；EF为暴露频率，单位为d·a-1，取值为250；ED为暴露时间，单位为a，取值为70；AT为平均时间，单位为h，取值为70×365×24；HQ为非致癌风险危害商值；RfC为参考浓度，单位为μg·m-3；Risk终身致癌风险值；IUR为单位吸入致癌风险，单位为m3·μg-1。
根据步骤(4)形成的污染物名单，综合考虑其可行性，进一步筛选确定变速箱再制造厂区优先控制大气污染物名单，并作为最终名单。
本发明同现有技术相比，具有以下优点:
(1)本发明具有适用性。本方法针对变速箱再制造厂区环境污染实际情况，重点关注其大气污染物的污染情况，结合其分布规律等对各项指标进行分析等，为汽车再制造行业所涉及的工业厂区筛选优先控制大气污染物提供参考。
(2)本发明具有先进性、全面性。现有的筛选优先控制污染物的方法考虑的指标不够全面，本方法采用多指标综合排序方法，将厂区内较为明显的大气污染物进行计分排序，结合生产工艺等特点，建立的筛选方法具有先进性、全面性。
(3)本发明具有可操作性、健康安全性。根据本方法确定的优先控制大气污染物名单，为变速箱再制造及类似行业环境污染物监测与评价提供一定的技术支持，且本方法具有开放性，适用于未来可能出现的新型大气污染物。综合考虑对人体健康风险进行评估排序。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制大气污染筛选方法。
应用实例
上海市某变速箱再制造厂区优先控制大气污染物的筛选
1.上海市某变速箱再制造厂区优先控制大气污染物的初步筛选
1.1研究区概况
上海市某变速箱再制造厂区，占地面积约为800平方米，变速箱再制造日均产量约为15台。再制造工艺流程主要包括变速箱拆解、零部件及变速箱壳体清洗、零部件测试与更换、变速箱壳体表面处理喷砂等。变速箱再制造过程产生大量废弃变速箱油等，清洗等工艺中大量使用金属清洗剂产品，导致变速箱再制造厂区内产生大量大气污染物，其中以挥发性有机物(VOCs)最为突出。
1.2采样布点情况
2020年12月-2021年5月在该变速箱再制造厂区内设置33个采样点，采集无组织废气。
1.3初步筛选Ⅰ
根据变速箱再制造厂区实际监测数据，污染物排放种类及分布特征和《上海市大气污染物综合排放标准》，初步筛选出变速箱再制造厂区需要优先关注的大气污染物有苯系物、烷烃、烯烃、卤代烃、乙酸酯类等43种大气污染物，以此作为优先控制大气污染物的初始名单。
1.4初步筛选Ⅱ
将初始名单与中国环境优先控制污染物黑名单、美国环保署US EPA重点控制污染物名单、欧盟《环境空气质量标准和清洁法案》等，筛除不在名录中的污染物，形成具有3类10种污染物的初筛名单(表1)。
表1上海市某变速箱再制造厂区大气污染物初筛名单
Figure BDA0003127820220000041
2.上海市某变速箱再制造厂区优先控制大气污染物的一级筛选
采用多指标综合评分法，结合变速箱再制造工艺特征，考虑污染物环境效应及生物效应、污染物一般毒性及特殊毒性进行赋分，建立一级筛选系统。
2.1环境效应
结合污染物排放浓度和检出率作为其环境效应计分排序参考，将大气污染物在变速箱再制造厂区内所有采样点的浓度均值及检出率分别进行5级划分，具体赋分原则见表2、表3。
表2变速箱再制造厂区大气污染物浓度环境效应赋分原则
Figure BDA0003127820220000051
表3变速箱再制造厂区大气污染物检出率环境效应赋分原则
Figure BDA0003127820220000052
2.2生物效应
结合污染物环境挥发性和生物累积性作为其生物效应计分排序参考，将变速箱再制造厂区内特征大气污染物的饱和蒸气压和辛醇水分配系数Kow分别进行5级划分，具体赋分原则见表4、表5。
表4变速箱再制造厂区大气污染物饱和蒸气压生物效应赋分原则
Figure BDA0003127820220000053
表5变速箱再制造厂区大气污染物辛醇/水分配系数Kow生物效应赋分原则
Figure BDA0003127820220000054
Figure BDA0003127820220000061
2.3一般毒性
结合污染物急性毒性作为其一般毒性计分排序参考，将大气变速箱再制造厂区内所采取的大气污染物半致死浓度(LC50,，mg/m3)进行5级划分，具体赋分原则见表6。
表6变速箱再制造厂区大气污染物半致死浓度(LC50,，mg/m3)一般毒性赋分原则
Figure BDA0003127820220000062
2.4特殊毒性
结合污染物致癌性作为其生物效应计分排序参考，将大气变速箱再制造厂区内所采取的大气污染物进行5级划分，具体赋分原则见表7。
表7变速箱再制造厂区大气污染物致癌性特殊毒性赋分原则
Figure BDA0003127820220000063
对初筛名单中各大气污染物多指标参数进行赋值，见表8。一次筛选名单见表9。
表8变速箱再制造厂区大气污染物一次筛选系统多指数赋分结果
Figure BDA0003127820220000064
Figure BDA0003127820220000071
表9变速箱再制造厂区大气污染物一次筛选名单
Figure BDA0003127820220000072
3.上海市某变速箱再制造厂区优先控制大气污染物的二级筛选
基于健康风险评价模型建立二级筛选系统，计算大气污染物的非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数并进行分级赋分，公式如下：
Figure BDA0003127820220000073
Figure BDA0003127820220000074
Risk＝EC×IUR
EC为慢性和亚慢性时的浓度，单位为μg·m-3；CA为污染物的环境浓度，单位为μg·m-3；ET为暴露时间，单位为h·d-1，取值为8.5；EF为暴露频率，单位为d·a-1，取值为250；ED为暴露时间，单位为a，取值为70；AT为平均时间，单位为h，取值为70×365×24；HQ为非致癌风险危害商值；RfC为参考浓度，单位为μg·m-3；Risk终身致癌风险值；IUR为单位吸入致癌风险，单位为m3·μg-1。
污染物的环境浓度CA是通过对变速箱再制造厂区工作车间进行现场取样，依据《HJ734-2014固定污染源废弃挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》等标准检测步骤1、2中保留下来的污染物获得。
具体的，上海市某变速箱再制造厂区大气污染物慢性及亚慢性浓度如表10所示，变速箱再制造厂区大气污染物非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数如表11所示，变速箱再制造厂区大气污染物非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数赋分原则如表12所示，变速箱再制造厂区大气污染物二次筛选系统多指数赋分结果如表13所示。
表10变速箱再制造厂区大气污染物慢性及亚慢性浓度
Figure BDA0003127820220000081
表11变速箱再制造厂区大气污染物非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数
Figure BDA0003127820220000082
表12变速箱再制造厂区大气污染物非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数赋分原则
Figure BDA0003127820220000083
表13变速箱再制造厂区大气污染物二次筛选系统多指数赋分结果
Figure BDA0003127820220000084
4.上海市某变速箱再制造厂区优先控制大气污染物名单
根据两级筛选系统赋分结果(表14)，形成基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛选名单见表15：
表14变速箱再制造厂区大气污染物两级筛选系统多指数赋分结果
Figure BDA0003127820220000091
表15变速箱再制造厂区大气污染物名单
Figure BDA0003127820220000092
注：1、甲苯、苯、乙苯两级筛选系统多指数赋分相同，排名不分先后；
2、邻二甲苯、1,2-二氯乙烷两级筛选系统多指数赋分相同，排名不分先后。

Claims (5)

1.一种基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制大气污染物筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据变速箱再制造厂区实际监测数据，污染物排放种类及分布特征和《上海市大气污染物综合排放标准》，初步筛选出变速箱再制造厂区需要优先控制的大气污染物；
(2)参考中国环境优先控制污染物黑名单、美国环保署US EPA重点控制污染物名单和欧盟《环境空气质量标准和清洁法案》，筛除不在名录中的污染物；
(3)采用多指标综合评分法，结合变速箱再制造工艺特征，考虑污染物环境效应及生物效应、污染物一般毒性及特殊毒性进行赋分，建立一级筛选系统，筛除评分较低的污染物；
(4)根据变速箱再制造厂区作业特点，确定人群暴露途径，基于健康风险评估步骤(3)中未被筛除的污染物，进行赋分，并建立二级筛选系统，保留评分较高的污染物，确定变速箱再制造厂区优先控制大气污染物。
2.根据权利要求1所述的基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制污染物筛选方法，其特征在于，步骤(3)中，多指标综合评分法中，使用污染物排放浓度和检出率作为其环境效应计分排序参考；污染物环境挥发性和生物累积性作为其生物效应计分排序参考；污染物急性毒性作为其一般毒性计分排序参考；污染物致癌性作为其特殊毒性计分排序参考。
3.根据权利要求2所述的基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制污染物筛选方法，其特征在于：
环境效应计分排序参考时，所述污染物排放浓度以μg·m-3为单位，污染物检出率指某种物质在被检测样品总数中出现的百分率，反映了其在厂区的发生量和分布情况；
生物效应计分排序参考时，污染物环境挥发性是基于化学物质在空气中的饱和蒸气压而进行赋分，污染物生物累积性使用生物累积因子BAF或生物富集因子BCF来进行赋分，在BCF/BAF>5000或前两种数据较难获取的情况下，采用辛醇/水分配系数Kow来进行赋分；
一般毒性计分排序参考时，污染物急性毒性以半致死剂量LD50和半致死浓度LC50作为指标，参考我国《GB 30000.18-2013化学品分类和标签规范第18部分：急性毒性》分类赋分；
特殊毒性计分排序参考时，污染物致癌性是指污染物能致使生物体因摄入此物质癌细胞产生的特性，参考国际癌症研究机构IARC的研究结果和我国《GB 30000.23-2013化学品分类和标签规范第23部分：致癌性》分类赋分。
4.根据权利要求1所述的基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制污染物筛选方法，其特征在于，步骤(4)中，选取美国环保署US EPA综合风险信息系统IRIS所列致癌强度系数和非致癌暴露参考剂量作为健康风险评价的依据，对每种污染物的健康风险进行赋分，保留综合评分靠前的污染物，形成变速箱再制造厂区优先控制大气污染物名单。
5.根据权利要求1所述的基于健康风险的变速箱再制造厂区优先控制污染物筛选方法，其特征在于，针对变速箱再制造厂区生产工作特点，吸入、摄食、皮肤接触几种暴露途径中主要以吸入为主，以此计算其非致癌指数和吸入途径的致癌风险指数，公式如下：
Figure FDA0003127820210000021
Figure FDA0003127820210000022
Risk＝EC×IUR
EC为慢性和亚慢性时的浓度，单位为μg·m-3；CA为污染物的环境浓度，单位为μg·m-3；ET为暴露时间，单位为h·d-1，取值为8.5；EF为暴露频率，单位为d·a-1，取值为250；ED为暴露时间，单位为a，取值为70；AT为平均时间，单位为h，取值为70×365×24；HQ为非致癌风险危害商值；RfC为参考浓度，单位为μg·m-3；Risk终身致癌风险值；IUR为单位吸入致癌风险，单位为m3·μg-1。
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