预警在环境管理中的作用被越来越多的国家重视，并被广泛应用于应对化学品泄漏、 大气污染等环境污染事故^{[1, 2, 3, 4]}. 自2005年松花江水污染事件和2007年无锡太湖水污染事件之后，我国政府和社会公众更加重视突发性环境事件的预防和响应，相关法规政策也在不断完善^[5].

我国面临着新、 老持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)并存的双重压力^[6]. 虽然自20世纪70~80年代我国即停止了多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)、 毒杀芬、 七氯、 滴滴涕的生产或使用，但受到经济、 技术、 管理水平的限制，未及时处置的、 含上述POPs的废物和污染场地仍然存在^{[7, 8]}. 而且全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)等新型POPs还在我国生产和使用，并在很多地区的河流、 土壤等环境介质中被检出^{[9, 10]}. 这些未妥善处置的POPs废物和POPs生产、 使用企业都是潜在的POPs污染源，如若发生污染事故，将对周边环境和人体健康产生严重危害，甚至通过长距离迁移过程造成更大范围的影响.

随着我国对化学品管理要求的不断提高，加强化学品环境风险防控已成为化学品管理的重点内容^[11]. 我国POPs管理体系仍处于发展和完善阶段，并已逐步提升加强POPs风险防控与管理的水平^{[12, 13, 14, 15]}. 在《全国主要行业持久性有机污染物污染防治“十二五”规划》(2012)中，POPs污染场地和二 英重点排放企业的风险管理已被列为规划任务之一. 尽管我国已建立了突发性环境污染事故的预警、 应急制度，相继出台了《国家突发公共事件总体应急预案》(2006)、 《国家突发环境事件应急预案》(2006)、 《中华人民共和国突发事件应对法》(2007)、 《先进的环境监测预警体系建设纲要(2010~2020年)》(2009)、 《突发环境事件信息报告办法》(2011)等法规政策，但由于POPs在化学性质、 检测技术等方面与常规化学品污染物存在差异，因此十分有必要为POPs构建更有针对性的预警体系. 综上，本研究的目的是在我国现有化学品、 工业企业风险预警管理的基础上，结合POPs污染事故的特点，构建我国POPs污染事故预警指标体系. 1 研究方法

POPs污染结构比较复杂. POPs对人体和生态环境的危害，根据事故发生的类型，既有突发性的，也有累积性的； 根据POPs污染源的类型，既有工业企业的点源污染事故，也有POPs污染场地产生的面源污染事故； 根据POPs种类的不同，POPs污染事故还可发生在水、 大气、 土壤等各种环境介质中. 因此，在构建POPs预警指标时必须考虑不同种类POPs及不同环境介质之间的差异性.

生命周期理论已被引入到POPs有关研究中，主要用于分析管理体系能力建设方面的现状和不足、 评价对生态环境的影响等^{[16, 17, 18]}. 而清单调查研究有助于POPs污染的总体评估及控制^[19]. 因此本研究综合了生命周期理论及POPs清单调查分析法，对预警指标体系、 预警运行及保障机制两部分内容进行了重点分析. POPs预警指标体系包括警源指标、 警兆指标和警度指标^[20]. 运行机制主要讨论了预警响应机制，并有针对性地提出了指标体系应用的政策保障机制. 2 POPs预警指标 2.1 POPs污染事故的警源指标及影响因素

有别于可禁止或限制生产、 使用、 流通的杀虫剂类和工业化学品类的POPs，副产物类POPs是伴随着一些特定的工业生产、 生活过程生成的，在控制过程中只能尽可能地减少生成并在规定范围内排放. 因此，需对杀虫剂类和仍在少量生产的工业化学品类POPs生命周期中的生产、 使用、 排放、 处置等环节，及副产物类POPs(主要是二 英)主要排放源，分别进行风险源筛选，从而确定警源指标.

结合生命周期理论(见图 1)，故意生产的杀虫剂类和工业产品类POPs的潜在风险源主要包括：POPs生产排放源(主要是我国仍在生产、 使用的PFOS等新型POPs)、 POPs移动运输源、 POPs库存储存地、 POPs废物暂存地及含POPs的污染场地. 在各环节中影响上述风险源的影响因素如图 1所示.

图1

Fig. 1

图 1 杀虫剂类和工业化学品类POPs风险源及其影响因素 Fig. 1 Risk sources of pesticides and industrial POPs and their influencing factors

公约中受控的副产物类POPs包括二 英、 六氯苯、 多氯联苯和五氯苯，本研究以讨论二 英的预警为主. 根据二 英的来源途径和生成机制，二 英排放风险源主要存在于工业生产的燃烧加热过程、 除尘设施中、 使用含氯元素化合物进行漂白的纸浆生产等^{[21, 22]}(见表 1). 为全过程控制这些风险源产生和排放二 英，可采取以下措施：①源头消减，减少含氯原料使用； ②过程控制，避免二 英的生成； ③末端治理，减少二 英排放(见表 1). 因生产过程、 设备等方面的不同，二 英风险源在各行业中存在较大差异，本研究分析整理了UNEP的《最佳可行技术导则》(2006)、 我国的《二 英污染防治技术政策》(2013)等技术政策文件及相关文献，列举出主要的二 英排放源及其影响因素(见表 1). 由此看出，工业过程中的原料组成、 温度、 停留时间、 含氧量、 氯含量等因素对二 英的生成影响较大.

表 1(Table 1)

表 1 主要二 英排放源及其影响因素 Table 1 Main emission sources of PCDD/Fs and their influencing factors 风险源 影响因素 项目 二英可能生成处 源头控制 过程控制 末端控制 铁矿石烧结 √烧结料层中 √集尘设备入口处 √原料铁矿石中的氯含量 √氯化钙熔剂的使用量 √是否对原料进行除油等预处理 √烧结料层各层的温度 √烧结设施是否有自动控制系统和烟气在线监测系统 √是否采用烧结烟气循环技术 √烟气热量回收利用时的温度 √是否配置高效除尘设施 √集尘设备入口废气温度、 停留时间、 是否配置烟气急冷设施 √烟气净化设施中含二英的烟尘在综合利用时，是否采取措施以防止二次污染 电弧炉炼钢 √废钢预热工艺 √烟气冷却过程 √集尘设备入口处 √废钢原料中涂层、 油污等有机物及含氯物质的含量 √废钢预热工艺是否配套安装高效除尘设施 √电弧炉炼钢设施是否有自动控制系统和烟气在线监测系统 √烟气热量回收利用时的温度 √是否配置高效除尘设施 √集尘设备入口废气温度、 停留时间、 是否配置烟气急冷设施 √烟气净化设施中含二英的烟尘在综合利用时，是否采取措施以防止二次污染 再生有色金属 √熔炉内 √烟气冷却过程 √集尘设备入口处 √原料中塑料等含氯物质的含量 √冶炼过程中是否保持高温、 采用富氧燃烧技术 √是否采用全过程负压状态或封闭化生产 √生产设备是否有自动控制系统和烟气在线监测系统 同上 废物燃烧 √焚烧炉内 √烟气冷却过程 √集尘设备入口处 √原料中被二英污染的废物的含量 √入炉废物的均质性 √焚烧过程的温度、 烟气停留时间、 助燃空气的风量和注入位置、 炉内湍流程度 √非正常工况的次数，如启动和停炉 √焚烧设施是否有自动控制系统和烟气在线监测系统 √烟气热量回收利用时的温度 √是否配置高效除尘设施 √集尘设备入口废气温度、 停留时间、 是否配置烟气急冷设施 √飞灰的无害化处置 遗体火化 √火化机和烟道中 √烟气冷却过程 √集尘设备入口处 √随葬品中聚氯乙烯(PVC)、 金属等成分的含量 √是否配备再燃室 √一燃室和再燃室的炉膛温度、 烟气停留时间、 助燃空气风量 √火化设施是否有自动控制系统和烟气在线监测系统 √是否配置高效除尘设施 √集尘设备入口废气温度、 停留时间、 是否配置烟气急冷设施 制浆造纸 √有氯漂白工艺 √油基消泡剂的使用量 √原料中是否含被多氯苯酚等污染的木材碎片 √是否采用深度脱木素或氧脱木素工艺、 强化漂前浆洗涤工艺等，来提高木素脱除效率，减少化学漂白剂的使用 √是否废除元素氯漂白，而采用无元素氯漂白(ECF)工艺或全无氯漂白(TCF)工艺等 — 特定化工生产1) √化工反应合成过程和蒸馏过程中 — √主体合成反应、 蒸馏等的工艺条件 — 1)特定化工生产包括2，4-滴类产品生产、 三(五)氯苯酚生产、 氯苯生产、 乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯等

表 1 主要二 英排放源及其影响因素 Table 1 Main emission sources of PCDD/Fs and their influencing factors

从环境污染产生的性质上可将环境污染预警分为渐变性和突发性环境污染预警^[23]. POPs种类众多，以上两类预警模式都存在. 而即便是同一种POPs，也可能同时存在以上两类预警模式. 例如，由于二 英可在环境中积累，排放源低浓度的排放仍会对周边的生态环境及人类产生一定影响； 若存在操作失误等情况，还可导致短时间内二 英污染的突发和迅速扩散.

人体健康和生态环境的定期监测数据，可作为POPs渐变性污染事故的指示性指标. 母乳、 血液、 头发中的POPs含量是评价人体暴露的常用指标^{[24, 25]}，大气、 底泥、 水生生物中的POPs含量可反映生态环境的污染水平及生物暴露水平^[26].

突发性的POPs污染事故需要一些实时性较强的警兆指标. 对于库存或贮存的杀虫剂类和化学品类POPs，除直接监测贮存点附近环境介质中POPs浓度、 生态毒理效应外，能反映贮存设施工作稳定性和安全性的一些定性描述性的因素也可作为此类POPs突发性污染事故的警兆指标，如设备的裂痕、 腐蚀程度等. 对于副产物类POPs来说，除了在生产过程中对POPs含量进行直接的浓度监测外，也可通过监测与POPs生成有关联性的一些间接指标，来判断是否有POPs生成的警情^{[27, 28]}. 针对POPs的在线快速监测技术还未像常规污染物一样普及，这些间接的、 易测量的警兆指标在预警中的作用就显得尤其重要. 本研究以二 英排放源为例，列出燃烧过程中二 英突发性污染事故的间接警兆指示性指标^[29](见表 2). 只要这些指标满足其中一条，预警机制应马上启动，对工业生产活动进行相应的调整，以减少二 英的生成和排放.

表 2(Table 2)

表 2 燃烧过程中二 英突发性污染事故的间接警兆指示性指标 Table 2 Indirect warning indicators for emergency pollution incidents of PCDD/Fs in combustion process 项目 间接的警兆指标 对二英生成及排放的影响 源头处 原料中氯含量 对原材料中的塑料、 油污进行预处理，减少原料中的氯含量，可从源头控制二英生成 燃烧温度 二英可在200~450℃生成，>850℃时可分解 过程中 烟气停留时间 足够的停留时间(一般>2 s)可使二英分解 燃烧过程中的气体组成 保证富氧燃烧，充分分解二英 集尘设备入口废气温度 <200℃可避免二英再次合成 末端处 烟气中粉尘排放浓度 反映除尘器运行状况，减少二英排放 焚烧炉出口烟气中氧气含量 一般>6%，以保证二英分解 焚烧炉渣热灼减率 反映焚烧炉运行效率，保证原料中二英分解率

表 2 燃烧过程中二 英突发性污染事故的间接警兆指示性指标 Table 2 Indirect warning indicators for emergency pollution incidents of PCDD/Fs in combustion process

造成POPs污染事故的原因主要有两种：一类是仍在生产的POPs及POPs废物的泄漏，另一类是生产过程的违规超标排放. 根据造成的污染事故的严重程度、 可控性和影响范围等情况，可将POPs污染事故预警的警度分为四级：特别重大(Ⅰ级)、 重大(Ⅱ级)、 较大(Ⅲ级)和一般(Ⅳ级). 对污染事故造成的经济损失、 生态破坏的影响范围及上报机制的分析，主要参考《突发环境事件信息报告办法(环境保护部令 第17号)》(2011)、 《生产安全事故信息报告和处置办法(国家安全生产监督管理总局令 第21号)》(2009)、 《浙江省突发多氯联苯污染事件应急预案(试行)》(2009)等相关政策的规定. 结合POPs污染事故的特性，制定出警度划分依据及各级事故的上报响应机制(见表 3). 凡符合警级划分依据中任一情形的，即将事故确定为相应级别.

表 3(Table 3)

表 3 POPs污染事故警度分级依据及应急响应机制 Table 3 Warning level indicators and emergency response mechanism for POPs pollution incidents 警级分级 警级划分依据 预警上报响应机制 对生态环境的影响 对经济、 社会的影响1) 饮用水水源地 区域生态功能 需疏散群众数 跨界影响 特别重大 (Ⅰ级) 因POPs排放污染等造成地市级以上取水中断的 因POPs污染造成区域生态功能长期严重丧失或国家重点保护物种生存环境受到长期严重污染 因POPs污染需疏散转移群众>5万人的 跨国界突发环境污染事件 事发地的市级或县级人民政府环境保护主管部门在<2 h向本级和省级人民政府环境保护主管部门报告，同时上报环境保护部. 省级人民政府环境保护主管部门接到报告后，应进行核实并在<1 h内报告环境保护部 重大(Ⅱ级) 因POPs排放污染等造成县级城市取水中断的 因POPs污染造成区域生态功能部分丧失或国家重点保护野生动植物种群大批死亡的 因POPs污染需疏散转移群众>1万人且<5万人 事件发生在国家重点流域、 国家级自然保护区、 风景名胜区或居民聚集区、 医院、 学校等敏感区域的； 或跨省(区、 市)界突发环境污染事件 较大(Ⅲ级) 因POPs排放污染等造成乡镇取水中断的 因POPs污染造成国家重点保护的动植物物种受到破坏的 因POPs污染需疏散转移群众>5 000人且<1万人 跨地市界突发环境污染事件 事发地的市级或县级人民政府环境保护主管部门在<4 h向本级和上一级人民政府环境保护主管部门报告 一般(Ⅳ级) 除特别重大突发环境事件、 重大突发环境事件、 较大突发环境事件以外的突发环境事件 1) 对因POPs污染事故造成的人员伤亡和直接经济损失，按照《突发环境事件信息报告办法(环境保护部令 第17号)》(2011)规定确定事故级别

表 3 POPs污染事故警度分级依据及应急响应机制 Table 3 Warning level indicators and emergency response mechanism for POPs pollution incidents

不同种类的POPs污染源，其对预警指标的数据收集及上报机制略有不同. 为预防POPs风险源可能发生的渐变性污染事故，应确保每年至少一次对风险源周边受体(人类和生态环境)进行采样监测，并形成从国家到地方的数据上报机制(见图 2). 考虑到某些POPs仍在我国生产和使用流通，人体健康和环境监测数据的收集和上报可从职业暴露和非职业暴露两方面进行考虑(见图 2). 对于突发性POPs污染事故，仍然要以通过在线监测和分析设施获取实时数据为主来构建预警平台^[30](见图 2). 对风险源进行动态清单管理并定期评估，及时有效的警情上报，各部门的协调合作等，都是POPs预警框架有效运行的保障(见图 2).

图2

Fig. 2

图 2 POPs污染事故预警体系运行及保障机制 Fig. 2 Operation and maintenance mechanism for early warning system of POPs pollution incidents CDC(Centers for Disease Control)包括职业病防治机构、 疾病预防控制中心、 卫生防疫站

(1)为增强POPs预警指标体系的实用性和针对性，本研究在构建时重点考虑了以下方面：①由于不同种类的POPs在生成机制、 污染排放等方面的差异，将POPs分为两类：农药类及工业化学品类POPs、 副产物类POPs，分别分析风险源及警源指标； ②基于生命周期理论、 POPs生成和排放机制，使风险源识别覆盖整个POPs生成、 使用、 排放、 处置的过程； ③针对污染事故类型的不同，将POPs污染事故的警兆指示指标分为渐变性和突发性污染事故指标，就目前技术水平而言，本研究讨论了一些易监测、 与POPs生成有关联的间接指示指标. 同时，在构建污染事故数据收集体系时，也充分考虑了两类污染事故的差异性.

(2)鉴于目前我国在POPs监测数据、 风险评价研究方面的不足，本研究预警指标体系中大多数是定性指标. 专业的数学模型，如POPs污染物迁移扩散模型，可给出定量分析，但对水文、 气象等基础数据要求很高，这方面的研究将是POPs污染事故预警的新挑战. 为POPs预警单独建立一套管理体系是不科学也是不现实的，所有的预警元素应该是建立在现有环境污染预警体系的硬件及软件基础上的，因此，如何将POPs预警体系融合到现有化学品、 工业企业预警体系中，是政府管理部门面临的重大考验之一.