技术领域
[0001] 本
发明属于化学产品的污染物检测领域，涉及了基于区域毒性压力指数的产品化学品足迹核算方法。
背景技术
[0002] 化学品是产品工业生产的重要投入，但是其使用和排放造成严重的生态环境污染，已被联合国列为影响人类生存与发展的全球性重大环境问题之一。我国是有毒有害
风险化学品生产和消费大国，区域性、结构性、布局性环境风险日益凸显。因此，针对化学品使用和排放的环境影响进行核算与评价迫在眉睫。
[0003] 化学品足迹(Chemical footprint,ChF)源自生态足迹，由Panko和Hitchcock于2011年提出。化学品足迹的概念和内涵主要包括毒性压力、环境空间占用和
质量3类。毒性压力表达形式是从
生态系统承载能力的
角度，表征在一定时间、一定空间体积内，排放的化学品对生态系统和人体健康的影响；环境空间占用表达形式是从环境空间容量的角度，结合化学品
排放量，量化并评价将其稀释到对环境无危害浓度所占用的资源；质量表达形式是从产品生命周期的角度，来核算产品在生命周期内的有害物质成分的量及其对人类和生态系统造成的潜在风险。具体到产品化学品足迹，其内涵主要是从生态系统承载能力的角度，表征在一定时间、一定空间体积内，单位质量的产品因化学品使用和排放对生态系统和人体健康的影响，包括人体毒性足迹和生态毒性足迹，揭示了产品生命周期内生产及其相关活动的化学品环境负荷。
[0004] 在当前化学品污染研究领域，主要是基于USEtox模型在产品、组织和区域等不同层面进行初步的核算，即所涉及的污染物排放质量与其对应的USEtox模型特征化因子的乘积，表示为人体毒性足迹和生态毒性足迹。同一产品的工业生产加工可以在不同区域进行，而不同区域的化学品污染物自然环境本底往往存在差异，导致在不同区域生产加工的产品的化学品足迹核算结果难以进行比较评价，不能反映产品生产加工过程中化学品使用和排放的环境影响。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供基于区域毒性压力指数的产品化学品足迹核算方法，针对现有核算方法的
缺陷，结合区域毒性压力指数进行核算，得到可以体现某产品在具体区域生产时的化学品足迹，并可比较。
[0006] 为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
[0007] 基于区域毒性压力指数的产品化学品足迹核算方法，其特征在于包括如下步骤：
[0008] (1)定义产品化学品足迹并构建其核算模型：
[0009] 产品化学品足迹是从生态系统承载能力的角度，表征在一定时间、一定空间体积内，生产单位产品排放的化学品对人体健康和生态系统的潜在毒性影响。
[0010] 1.1以USEtox模型作为
数据库，查找该污染物对应的人体毒性特征化因子仪器生态毒性特征因子，构建毒性特征因子清单；
[0011] 1.2核算该企业的年度化学品足迹ChF；
[0012] (2)定义区域毒性压力指数(Regional toxicity stress index,RTSI)并构建其评价模型：
[0013] RTSI用于表达特定年份在不同区域进行某一工业化生产活动的环境影响程度。产品化学品足迹不变的情况下，自然本底化学品足迹数值越大，工业化生产活动对特定区域人体健康和生态系统影响程度越小；反之，区域影响程度越大；
[0014] 2.1、以USEtox模型作为数据库，查找对应的化学品污染物毒性特征化因子，计算第s年的自然本底化学品足迹ChFB；
[0015] 2.2、根据步骤2.1的计算结果，计算第s年生产产品c的区域毒性压力指数RTSIS；
[0016] (3)基于区域毒性压力指数构建区域毒性压力下产品化学品足迹核算方法：采用式4进行计算：
[0017] ChFq＝ChFc×RTSIs
[0018] —式4
[0019] 其中，ChFq为区域毒性压力下产品化学品，ChFc为产品c的化学品足迹。
[0020] 优选后，所述步骤1.1在建立数据库之前，首先收集待核算化学品的生产工序及排污
节点，根据生产工序与排污节点制作该化学品污染物排放量清单。
[0021] 优选后，所述步骤1.2中具体的核算步骤为：采用式1核算该企业的年度化学品足迹ChF：
[0022]
[0023] 其中，ChF为产品的化学品足迹，单位为cases(人体毒性足迹)或PAF·m3·day(生态毒性足迹)；f为USEtox模型的特征化因子与化学品足迹特征化因子的转换修正系数，取值为290，无量纲；CFi为产品化学品排入环境介质的污染物i的毒性特征化因子；Ei为产品排入环境介质的污染物i的质量，单位为kg；n为环境介质的种类。
[0024] 优选后，所述步骤2.1在建立数据库之前，首先
选定生产区域，以《中国环境统计年报》作为
基础数据来源，获取s年
指定生产区域的化学品污染物排放量。
[0025] 优选后，所述步骤2.1中具体的计算步骤为：采用式2计算第s年的自然本底化学品足迹ChFB：
[0026]
[0027] 其中，i为第i种污染物，总数为l；n为当年之前第n年，总年数为j；x为第x种环境介质，总数为k；p为第p种类别污染物，1代表工业排污，2代表生活排污； 表示产品排放的第i种污染物降解率，单位为y-1；mpni表示p种类别污染物第n年排放污染物i的量；f表示USEtox模型的特征因子与化学品足迹特征因子的转换修正因子，取值为290，无量纲；CFi表示第i种污染物的毒性特征化因子；
[0028] 优选后，所述步骤2.2中具体的计算步骤为：根据步骤2.1的计算结果，借助式3计算指定生产区域的区域毒性压力指数RTSIS：
[0029]
[0030] 其中，ChFc为产品c的化学品足迹；ChFB为第s年的自然本底化学品足迹。
[0031] 优选后，所述步骤2.1中所述年降解率 表示为式5：
[0032]
[0033] 其中，kdegw为在标准
大气压下，
温度为25℃时，物质i每秒的降解速率。
[0034] 由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
[0035] 本发明针对产品工业生产受不同区域自然环境本底影响时化学品足迹难核算、难比较的问题，提出并定义了区域毒性压力指数RWTI的基本概念，并将其作为生产区域差异对产品化学品足迹造成影响的量化指标，构建了基于区域毒性压力指数的产品化学品足迹核算与评价模型，旨在通过核算获取相对客观、科学的产品化学品足迹，以实现化学品环境负荷的比较，从而减少生产带来的化学品污染问题。
[0036] 本发明提供的方法将生产区域的差异对产品化学品足迹造成的影响纳入化学品足迹的核算中，能够体现在不同区域进行同一工业化生产活动所产生的不同影响，解决了不同生产区域的产品化学品足迹之间难以比较的问题。
附图说明
[0037] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
具体实施方式
[0039] 基于区域毒性压力指数的产品化学品足迹核算方法，包括如下步骤：
[0040] (1)定义产品化学品足迹并构建其核算模型：
[0041] 产品化学品足迹是从生态系统承载能力的角度，表征在一定时间、一定空间体积内，生产单位产品排放的化学品对人体健康和生态系统的潜在毒性影响。
[0042] 1.1首先收集待核算化学品的生产工序及排污节点，根据生产工序与排污节点制作该化学品污染物排放量清单；以USEtox模型作为数据库，查找该污染物对应的人体毒性特征化因子仪器生态毒性特征因子，构建毒性特征因子清单；
[0043] 1.2核算该企业的年度化学品足迹ChF，采用式1核算该企业的年度化学品足迹ChF：
[0044]
[0045] 其中，ChF为产品的化学品足迹，单位为cases(人体毒性足迹)或PAF·m3·day(生态毒性足迹)；f为USEtox模型的特征化因子与化学品足迹特征化因子的转换修正系数，取值为290，无量纲；CFi为产品化学品排入环境介质的污染物i的毒性特征化因子；Ei为产品排入环境介质的污染物i的质量，单位为kg；n为环境介质的种类。
[0046] (2)定义区域毒性压力指数(Regional toxicity stress index,RTSI)并构建其评价模型：
[0047] RTSI用于表达特定年份在不同区域进行某一工业化生产活动的环境影响程度。产品化学品足迹不变的情况下，自然本底化学品足迹数值越大，工业化生产活动对特定区域人体健康和生态系统影响程度越小；反之，区域影响程度越大；
[0048] 2.1、首先选定生产区域，以《中国环境统计年报》作为基础数据来源，获取s年指定生产区域的化学品污染物排放量；以USEtox模型作为数据库，查找对应的化学品污染物毒性特征化因子，计算第s年的自然本底化学品足迹ChFB，采用式2计算第s年的自然本底化学品足迹ChFB：
[0049]
[0050] 其中，i为第i种污染物，总数为l；n为当年之前第n年，总年数为j；x为第x种环境介质，总数为k；p为第p种类别污染物，1代表工业排污，2代表生活排污； 表示产品排放的第i种污染物降解率，单位为y-1；mpni表示p种类别污染物第n年排放污染物i的量；f表示USEtox模型的特征因子与化学品足迹特征因子的转换修正因子，取值为290，无量纲；CFi表示第i种污染物的毒性特征化因子；
[0051] 其中所述年降解率 表示为式5：
[0052]
[0053] 其中，kdegw为在标准大气压下，温度为25℃时，物质i每秒的降解速率。
[0054] 2.2、根据步骤2.1的计算结果，计算第s年生产产品c的区域毒性压力指数RTSIS，借助式3计算指定生产区域的区域毒性压力指数RTSIS：
[0055]
[0056] 其中，ChFc为产品c的化学品足迹；ChFB为第s年的自然本底化学品足迹。
[0057] (3)基于区域毒性压力指数构建区域毒性压力下产品化学品足迹核算方法：采用式4进行计算：
[0058] ChFq＝ChFc×RTSIs
[0059] —式4
[0060] 其中，ChFq为区域毒性压力下产品化学品，ChFc为产品c的化学品足迹。
[0061] 下面结合具体的
实施例对本发明作进一步说明：
[0062] 某印染企业为产品化学品足迹研究对象，选取A、B、C三省作为三个生产区域，以显示地域性差异对产品化学品足迹的影响。
[0063] 该公司的主要生产情况：产品以高档
棉麻
染色、印花服装面料为主，主要原料为棉麻坯布，辅料为活性染料涂料染料液
碱和助剂，产量为7000万米/年。生产工艺主要是前处理、染色或印花、后
整理、三道工序。而前处理又分坯检、烧毛、退浆、丝光；后整理分成品定型、成品预缩、成检、
包装。具体见生产工序及排污节点图1。
[0064] 步骤(1)
[0065] 1.1图1所示为该企业的生产工序及排污节点，由此，制定化学品污染物排放量清单，单位为kg。以USEtox模型作为数据库，查找污染物对应的人体毒性特征化因子，单位为3
cases/kg以及生态毒性特征化因子，单位为PAF·m·day/kg，构建毒性特征化因子清单；
[0066] 1.2由式1核算该企业的年度化学品足迹。
[0067]
[0068] 结果为：人体毒性足迹3.21×101cases/7000万米；生态毒性足迹1.82×1011PAF·m3·day/7000万米。
[0069] 步骤(2)
[0070] 2.1选取A、B、C三省作为三个生产区域，以《中国环境统计年报》作为基础数据来源，获取20××年三省的化学品污染物排放量；以USEtox模型作为数据库，查找对应的化学品污染物毒性特征化因子。由式2计算自然本底化学品足迹，结果如表1所示。
[0071]
[0072] 表1三省的自然本底化学品足迹
[0073]
[0074] 2.2结合表1和第一部分的结果，由式3计算出A、B、C三省的区域毒性压力指数，评价结果见表2
[0075]
[0076] 表2区域毒性压力指数
[0077]
[0078] 步骤(3)
[0079] 结合表2的数据，由式4核算基于区域毒性压力下产品化学品足迹，结果见表3。
[0080] ChFq＝ChFc×RTSIs
[0081] —式4
[0082] 表3区域毒性压力下化学品足迹
[0083]
[0084] 通过实例计算，可以看出，基于区域毒性压力指数的产品化学品足迹计算结果能够体现在不同的区域进行同样的生产活动对人体健康和生态环境的不同影响。
[0085] 以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
