南充市大氣環(huán)境容量核定及影響評價

廖詠梅

（西華師范大學 生命科學學院，四川 南充637000）

1 引言

環(huán)境容量是指自然環(huán)境和環(huán)境組成要素對污染物的承受量和負荷量。在目前的環(huán)境容量研究中，主要開展的是區(qū)域環(huán)境要素中污染物的環(huán)境容量計算，它可得出污染物總量控制的關鍵參數并可作為環(huán)境目標管理的依據。從“九五”開始，我國已開始實行《全國主要污染物排放總量控制計劃》，使環(huán)境質量管理從濃度控制逐步轉為總量控制，國家環(huán)?？偩謴?002年起在全國范圍內啟動了113個重點城市的大氣環(huán)境容量核定工作。南充市積極貫徹落實國家環(huán)?？偩趾褪…h(huán)保局的部署，在全市范圍內進行了大氣環(huán)境容量核定工作。通過環(huán)境容量核定，全面調查分析南充市大氣環(huán)境現(xiàn)狀，摸清了主要環(huán)境問題，提出了科學有效的控制方案，為南充市的環(huán)境管理、規(guī)劃與決策提供科學依據。

2 控制區(qū)確定

根據《中華人民共和國大氣污染防治法》、《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095－1996）、《環(huán)境空氣質量功能區(qū)劃分原則與技術方法》（HJ14－1996）并結合南充市地理環(huán)境、經濟狀況和發(fā)展規(guī)劃來確定南充的大氣環(huán)境功能區(qū)，總的規(guī)劃面積為12479km2，其中一類功能區(qū)253km2，占全市幅員面積的2%，二類功能區(qū)12226km2，占全市幅員面積的98%，無三類功能區(qū)。

再根據《容量核定的8項技術說明》，南充市城區(qū)控制區(qū)按1000m×1000m網格化，得72個網格，制作出《南充市大氣容量測算城區(qū)控制區(qū)網格圖》。

3 監(jiān)測點位的布設及南充市大氣環(huán)境質量現(xiàn)狀

3.1 監(jiān)測點位的布設

南充市城區(qū)控制區(qū)設置5個空氣質量監(jiān)測點，其中石油學院監(jiān)測點為清潔對照點，點位布設情況見表1。坐標以南充市大氣容量測算城區(qū)控制區(qū)網格圖左下角溫家村為原點，原點經度106.05°，原點緯度30.07°。

表1 監(jiān)測點位一覽

3.2 城區(qū)控制區(qū)大氣環(huán)境質量狀況

南充市城區(qū)控制區(qū)5個環(huán)境空氣監(jiān)測點，分別對SO2、NO2、PM10進行監(jiān)測，其環(huán)境空氣主要污染物為可吸入顆粒物，其次為二氧化硫。污染受季節(jié)氣候影響較大，污染季節(jié)變化順序為：冬季＞春季＞秋季＞夏季。

4 污染源分析

此次大氣容量測算以市區(qū)工業(yè)企業(yè)污染源調查為重點，并對市區(qū)學校、醫(yī)院、賓館、第三產業(yè)和居民的燃料結構進行統(tǒng)計調查；完成機動車情況調查。根據以上調查，篩選出區(qū)屬、市屬以上重點大氣污染源企事業(yè)有85家，其中煙囪高度大于30m的點源有14家，第二類面源69家。85家企事業(yè)有鍋爐41臺（點源14臺，第二類面源27臺），窯爐36座（第二類面源），大灶6座（第二類面源），主要分布在城區(qū)控制區(qū)。由于南充市機動車排放污染程度S＜7，可不做線源分析。

5 A－P值法的應用

5.1 模型的選取

采用A值法計算城市的理想大氣環(huán)境容量，城區(qū)控制區(qū)的環(huán)境容量在A值法的基礎上，應用P值法或各類多源模式進行調整，得出實際環(huán)境容量。在城市劃分中，南充市被劃分為第四類城市，綜合考慮容量核算基礎工作薄弱等因素，南充市選取P值法進行城區(qū)控制區(qū)實際環(huán)境容量的計算。

5.2 AP值法氣象條件確定

AP值法氣象條件確定就是總量控制系數A值的確定。根據國家標準GB／T3840－91中的區(qū)域劃分，各城市地理區(qū)域性總量控制系數（A值）統(tǒng)一按照A＝Amin＋0.1×（Amax－Amin）確定。南充市屬于第6類地區(qū)，A值范圍為2.8～4.2，計算后得出南充市總量控制系數A＝2.94。

5.3 理想環(huán)境容量計算

5.3.1 容量核定指標

按國家環(huán)保局下發(fā)的《城市大氣環(huán)境容量核定技術報告編制大綱》的要求，結合南充市的實際情況，特選取SO2、PM10、NO2作為本次大氣容量核定的指標。

5.3.2 城區(qū)控制區(qū)理想大氣環(huán)境容量計算公式

用A值法公式求取城區(qū)控制區(qū)及其分區(qū)的理想大氣環(huán)境容量：

式中：Q城區(qū)為城區(qū)控制區(qū)某種類污染物年允許排放總量限值，104t／年；A為地理區(qū)域性總量控制系數，104km2／年；S為城區(qū)控制區(qū)域總面積，km2；Si為城區(qū)控制區(qū)第1個分區(qū)面積，km2；Ci為第1個區(qū)域某種污染物的年平均濃度限值，mg／m3；C0為城區(qū)控制區(qū)的本底濃度。

5.4 城區(qū)控制區(qū)實際環(huán)境容量計算

P值法計算公式如下。各片區(qū)內某種污染物排放總量控制系數由式（2）計算：

式中：Aki為第i片區(qū)某種污染物排放總量控制系數，104t／年·km；Cki為GB3095－96等國家和地方有關大氣環(huán)境質量二級標準的年日平均濃度限值，mg／m3；C0為區(qū)域背景年日平均濃度值，mg／m3；A為地理區(qū)域性總量控制系數，104km2／年。

總量控制區(qū)內面源（幾何高度低于30m的排氣筒排放或無組織排放源）大氣污染物年排放總量限值由式（3）計算：

式中：Qbk為建成區(qū)內某種污染物面源年允許排放總量限值，104t；Qbki為第i片區(qū)面源某種污染物年允許排放總量限值，104t，其計算方法見公式（4）。b為面源排放總量下標。

各片區(qū)面源污染物排放總量限值按式（4）計算。

式中：Qbki為第i片區(qū)面源某種污染物年允許排放總量限值，104t；Qaki為第i片區(qū)某種污染物年允許排放總量限值，104t；a為面源排放分擔率。查GB／T 3840－91中表1，取0.15。各片區(qū)點源污染物排放總量限值由式（5）計算：

式中：Qpki為第i片區(qū)內某種污染物點源允許排放率限值，t／h；Pki為第i片區(qū)內某種污染物點源排放控制系數，t／h·m2，計算方法見公式（6）。He為排氣筒有效高度，m，計算方法見公式（11）。

點源排放控制系數按式（6）計算：

式中：Pki為第i片區(qū)內某種污染物點源排放控制系數，t／h·m2；βki為第i片區(qū)某種污染物的點源調整系數，計算見公式（7）；βk為總量控制區(qū)（建成區(qū)）內某種污染物的點源調整系數，計算方法見公式（8）；Cki為見公式（2）定義，但使用日平均濃度限值，mg／m3；P 為地理區(qū)域性點源排放控制系數，查GB／T 3840－91中表1，取中值62.5。各片區(qū)點源調整系數按式（7）計算：

式中：βki見公式（6）定義，若＞1則?。?；Qaki為第i個片區(qū)某種污染物年允許排放總量限值，104t；n為片區(qū)總數；i為建成區(qū)內各片區(qū)分區(qū)的編號；a為總量下標；k為某種污染物下標；Qbki為見公式（3）定義；Qmki為第i功能區(qū)內某種污染物所有中架點源（幾何高度大于或等于30m、小于100m的排氣筒）年允許排放的總量，104t。總量控制區(qū)點源調整系數按式（8）計算：

式中：βk見公式（6）定義，若＞1則?。?；Qak為建成區(qū)某種污染物年允許排放總量限值，104t；Qbk為見公式（3）定義；Qmk為總量控制區(qū)內某種污染物所有中架點源（見公式（7）定義）年允許排放的總量，104t；Qek為總量控制區(qū)內某種污染物所有高架點源（幾何高度大于或等于100m的排氣筒）年允許排放的總量，104t。各片區(qū)各點源污染物初始允許排放量由式（9）計算：

式中：Qpkii為第i片區(qū)內某種污染物點源允許排放率限值，t／h；Cki為見公式（6）定義；P 為地理區(qū)域性點源排放控制系數，查GB／T 3840－91中表1，取62.5。He為排氣筒有效高度，m，計算方法見公式（11）。各功能區(qū)內大氣污染物中架點源的年允許排放總量由式（10）計算：

式中：Qmki為第i片區(qū)內某種污染物中架源年允許排放總量限值，104t／年；Qppki為見公式（9）定義；8760為控制周期為1年，即8760h。排氣筒有效高度按式（11）計算：

式中：H為排氣筒距地面幾何高度，m。ΔH 為煙氣抬升高度，m。當煙氣熱釋放率Qh大于或等于2100kJ／s且煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值ΔT大于或等于35K時，ΔH使用式（12）計算：

式中：n0為煙氣熱狀況及地表狀況系數；n1為煙氣熱釋放率指數；n2為煙筒高度指數；Qh為煙氣熱釋放率，kJ／s；H 為見公式（11）定義；Pa為大氣壓力，hPa，取鄰近氣象站年平均值；Qv為實際排煙率，m3／s；ΔT為煙氣出口溫度與環(huán)境溫度差，K；TS為煙氣出口溫度，K；Ta為環(huán)境大氣溫度，K，取排氣筒所在市（縣）鄰近氣象臺（站）最近5年平均氣溫；Va為煙囪出口處環(huán)境平均風速，m／s。

以排氣筒所在市（縣）鄰近氣象臺（站）最近5年平均風速，按冪指數關系換算到煙囪出口高度的平均風速。

式中：V1為鄰近氣象臺（站）Z1高度五年平均風速，m／s；Z1為相應氣象臺（站）測風儀所在的高度；Z2為煙囪出口處高度（與Z1有相同高度基準），m；m為查GB／T3840－91選取，大氣穩(wěn)定度為B時，城市風廓線冪指數值m取0.15。凡地面以上10m高處年平均風速Va小于或等于1.5m／s的地區(qū)使用式（17）計算抬升高度：

Qh為煙氣熱釋放率，KJ／S，見公式（13）定義。

6 容量的確定

6.1 理想環(huán)境容量計算結果

通過公式（1），得出南充市的理想環(huán)境容量，結果見表2。

表2 南充市理想環(huán)境容量測算結果

由于城區(qū)控制區(qū)執(zhí)行二級控制標準，城市控制區(qū)98.4%的面積執(zhí)行一級控制標準，從計算結果可看出，受一級控制標準的限制，城市控制區(qū)SO2的容量較小。

6.2 實際環(huán)境容量計算結果

通過公式（5～17），可以得出城區(qū)控制區(qū)實際環(huán)境容量，見表3。

表3 南充市城區(qū)控制區(qū)實際環(huán)境容量

6.3 結果分析

6.3.1 SO2測算結果分析

在現(xiàn)有煙源布局不變、排放狀況不變的情況下，城區(qū)控制區(qū)內SO2允許排放量是2738t／年。而實際排放量是3336.42t／年；其中點源允許排放量是1616t／年，實際排放量是2294.10t／年，面源允許排放量是1122 t／年，實際排放量是1042.32t／年，顯然點源污染相對較突出。從近三年環(huán)境空氣質量監(jiān)測數據分析可知：城區(qū)控制區(qū)環(huán)境空氣SO2有超標現(xiàn)象，在全年平均風速較低、氣象條件不利時，污染物難于擴散，容易造成局部污染（表4）。

表4 城區(qū)控制區(qū)各類源SO2實際排放量和允許排放量比較

6.3.2 NO2測算結果分析

在現(xiàn)有點源、面源和線源布局不變的情況下，城區(qū)控制區(qū)環(huán)境空氣NO2的允許排放量是5093t／年，實際排放量是763.7t／年，其中點源允許排放量是3596t／年，實際排放量是602.3t／年，面源允許排放量是1497t／年，實際排放量是161.4t／年，說明該市環(huán)境空氣受NO2的污染較輕，容量資源還比較多，近三年的環(huán)境空氣質量監(jiān)測數據也表明了建成區(qū)NO2日均值無超標現(xiàn)象，且遠低于標準值（表5）。

表5 城區(qū)控制區(qū)各類源NO2實際排放量和允許排放量比較

6.3.3 PM10測算結果分析

經測算，城區(qū)控制區(qū)PM10的允許排放量為6361t／年，而實際排放量為3386.46t／年，點源的允許排放量為4492t／年，而實際排放量為1340.60t／年；面源的允許排放量為1870t／年，而實際排放量為2045.86t／年，顯然實際排放量超過允許排放量，這說明對環(huán)境空氣PM10的貢獻有相當大的部分來自面源（表6）。

表6 各類源PM10實際排放量和允許排放量比較

7 對策與建議

7.1 SO2排放量削減

由于城區(qū)控制區(qū)環(huán)境空氣SO2有超標現(xiàn)象，且點源污染相對突出，因此針對點源制定如下削減方案。

南充美亞絲綢集團、太極南充制藥廠等點源均規(guī)劃進行煤改氣，即可減排SO2300t／年；南充鹽廠規(guī)劃改為煤氣混燒，如果排放量按削減30%計算，則SO2排放量可削減80t／年；南充成華礦機廠規(guī)劃煤改電，可減排SO270t／年；南充煉油廠規(guī)劃采取干氣脫硫措施，如果排放量按削減30%計算，則SO2排放量可削減50t／年；其他點源均規(guī)劃改進脫硫設施，進一步降低SO2排放量，如果排放量按削減20%計算，則這部分點源SO2排放量可削減300t／年；以上共計可削減800t／年。綜上分析，城區(qū)控制區(qū)內點源的SO2排放量將控制在1500t／年左右。這個排放量處于點源實際環(huán)境容量之內。

7.2 PM10排放量削減

城區(qū)控制區(qū)PM10的削減主要應針對面源進行。面源實際排放量達2045.86t／年，而實際環(huán)境容量只有1870t／年，顯然實際排放量超過允許排放量，根據以上PM10污染的特點制定削減方案如下。

（1）針對第一類面源。進行“三產業(yè)”煤改氣工程和全市民用氣改造工程，PM10排放量可削減80t／年。

（2）針對第二類面源。南充市大氣污染治理規(guī)劃要求所有燃煤鍋爐、窯爐全部上除塵設施和對無組織粉塵排放源加強管理，如果按30%的除塵率計算，則這部分排放源PM10排放量可削減430t／年。

（3）針對揚塵。根據污染源分析，南充市城區(qū)控制區(qū)環(huán)境空氣受揚塵污染較為突出，由于該市的基建位居四川省第二位（僅次于成都市），是造成南充市PM10超標的重要原因，但也是無法量化削減的。只能建議相關部門加大對揚塵污染的執(zhí)法力度，通過控制揚塵來進一步削減PM10。由于無法量化削減量，故采取削減點源來平衡揚塵污染：點源（南充美亞絲綢集團、太極南充制藥廠、南充鹽廠、南充成華礦機廠）煤改氣、煤改電，PM10排放量可削減260t／年；其他點源消煙除塵按30%的除塵率計算，則這部分PM10排放量可削減330t／年；點源合計可削減590t／年。

綜上分析，城區(qū)控制區(qū)面源的PM10排放量一共可削減1100t／年，即將面源排放量控制在950t／年左右。這個排放量遠小于面源的實際環(huán)境容量?？墒筆M10監(jiān)測數據滿足達標90%的保證率。

7.3 NO2排放量削減

通過容量測算，NO2容量較多，此次可不考慮削減。

7.4 結論

通過大氣環(huán)境容量的核定及相應削減措施，南充城區(qū)空氣質量均能達標，符合要求，見表7。

表7 城區(qū)控制區(qū)理想環(huán)境容量、實際環(huán)境容量及實際排放量匯總

［1］ 陸書玉.環(huán)境影響評價［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］ 國家環(huán)境保護總局.城市環(huán)境容量核定工作方案［R］.北京：國家環(huán)境保護總局，2003.

［3］ 國家環(huán)境保護總局.城市大氣環(huán)境容量測算模型簡介［R］.北京：國家環(huán)境保護總局，2003.