城市大氣環(huán)境容量分析與污染控制方法研究

楊青青

(中山市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,廣東中山 528400)

城市大氣環(huán)境容量分析與污染控制方法研究

楊青青

(中山市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,廣東中山 528400)

本文首先分析了廣州市的環(huán)境空氣質(zhì)量的變化,后采用修正的A-P值法對廣州市的城市大氣環(huán)境容量進(jìn)行了預(yù)測,考慮到其產(chǎn)業(yè)布局以及污染源的分布,最后提出了對空氣污染物控制的若干措施與建議。

城市環(huán)境 空氣質(zhì)量 環(huán)境容量 污染控制

隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展以及城市化水平不斷得到提升,在珠三角城市化的推進(jìn)過程中,廣州及周邊城市的污染情況越來越來嚴(yán)重,而空氣質(zhì)量越來越差,特別是近幾年來霧霾越來越嚴(yán)重,受到全國人民的關(guān)注。

為了改善城市空氣質(zhì)量,有效控制霧霾,必須要從對城市的污染源出發(fā),對空氣污染物的排放進(jìn)行控制。文中著重對廣州市的城市大氣環(huán)境容量做出預(yù)測,并分析本市的產(chǎn)業(yè)布局以及污染源的分布情況,提出了對本市的空氣污染物控制的一些措施與建議。

1 廣州市大氣環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 近年廣州市環(huán)境空氣質(zhì)量

廣州是一個省會城市,同時也是一個人口超過1000萬的大城市,也是非常發(fā)達(dá)的大都市。近幾來廣州經(jīng)濟(jì)一直保持快速增長,在2001至2012年間全市GDP由原來的2685．76億元增長至13551.21億元,年均增長率差不多到達(dá)15.5%;而在機(jī)動車方面則從原來的143萬左右輛增加到250萬以上。同時在工業(yè)方面的規(guī)模在擴(kuò)大,這些都給廣州空氣質(zhì)量以及生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力。分析近幾年的廣州空氣質(zhì)量現(xiàn)狀可知(見圖1),2001至2012年間全市三種常規(guī)空氣污染物的濃度先升高后降低,相應(yīng)地空氣質(zhì)量由惡化到改善,最后比較穩(wěn)定。由圖可知,從2006年開始廣州空氣質(zhì)量有了一定的好轉(zhuǎn),一些主要污染物濃度的逐步下降,但NO2、PM10這兩種污染物濃度下降并不十分明顯,NO2與PM10做為城市空氣的主要特征污染物,它給空氣質(zhì)量控制帶來了嚴(yán)峻的形勢。

廣州市大氣污染有著明顯的時空變化規(guī)律,由于受到地形和氣象條件的影響,在夏季期間污染物濃度一般要比平時偏低,春季和冬季染物濃度則比較嚴(yán)重,原因是相對穩(wěn)定的大氣層它對污染物的擴(kuò)散非常不利,而這兩個季節(jié)城區(qū)內(nèi)NO2濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于郊區(qū)地方。但總的來說,廣州市出現(xiàn)灰霾天氣呈現(xiàn)下降趨勢,在變化規(guī)律上也是與PM10濃度一致的。

1.2 2013年環(huán)境空氣質(zhì)量

根據(jù)廣州市環(huán)保局發(fā)布的2013年廣州市環(huán)境質(zhì)量狀況,廣州2013年全年空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)260天,達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為71.2%。達(dá)標(biāo)的260天中,優(yōu)81天,良179天,而輕度污染為90天,中度污染15天。廣州市29個信息發(fā)布空氣監(jiān)測點(diǎn)達(dá)標(biāo)天數(shù)比例在48.2%～82.3%之間,均未出現(xiàn)嚴(yán)重污染。達(dá)標(biāo)比例最高的是增城荔城測點(diǎn),其次為從化街口測點(diǎn),達(dá)標(biāo)比例最低的是黃沙路邊站和楊箕路邊站測點(diǎn)。

圖1 廣州市歷年大氣污染物濃度變化

2013年公報顯示,廣州市環(huán)境空氣六項主要監(jiān)測指標(biāo)中有三項指標(biāo)濃度上升:細(xì)顆粒物(PM2.5)53微克/立方米,同比上升3.9%;二氧化氮(NO2)平均濃度為52微克/立方米,同比上升6.1%;可吸入顆粒物(PM10)72微克/立方米,同比上升4.3%;分別超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)0.51倍、0.30倍、0.03倍。

2013年12月,全國大范圍出現(xiàn)持續(xù)時間較長的嚴(yán)重灰霾,廣州市也出現(xiàn)了長時間靜、穩(wěn)天氣,污染物不斷在近地面堆積,導(dǎo)致污染物濃度較大幅度上升。同時,秋冬季節(jié)氣候干燥,降水時間短,揚(yáng)塵污染比較明顯。12月,廣州市PM10和PM2.5濃度比上年同期分別上升53.6%和43.9%,致使全年濃度同比有所上升。

2 廣州市環(huán)境空氣容量

在進(jìn)行城市大氣污染預(yù)測與容量控制研究中,一般有基礎(chǔ)工作研究、模型計算以及降低污染方案與優(yōu)化等。

2.1 研究準(zhǔn)備

研究準(zhǔn)備工作一般包括對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以及整理分析,具體有對污染因子和基準(zhǔn)年的確定、污染源清單的編制與?；?、污染源的調(diào)查、城市建設(shè)與發(fā)展規(guī)劃、大氣污染現(xiàn)狀資料的收集和分析以及其他相關(guān)資料的收集與整理。在研究準(zhǔn)備工作中工作量大,整理的數(shù)據(jù)資料也要盡量做到詳細(xì)。特別是對污染源的調(diào)查和清單編制,只有做這樣才能得到更精確的容量計算結(jié)果。在進(jìn)行定位污染源以及把握污染源排放源時,要充分分析城市的特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)狀況,對污染源排放進(jìn)行劃分。此處,對城市氣象資料以及大氣污染現(xiàn)狀數(shù)據(jù)也要充分掌握,因?yàn)檫@也是容量計算的一關(guān)鍵因素,對于歷史數(shù)據(jù)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時,最好是從逐年、逐月、逐日和逐時,做到充分對污染和氣象變化狀況進(jìn)行反映。

2.2 環(huán)境容量分析

對于一般城市大氣環(huán)境基本環(huán)境容量的計算公式以下:

其中,Si是相應(yīng)控制區(qū)面積大小單位取(平方千米);Cb為污染物質(zhì)的本底濃度(進(jìn)入到該區(qū)域上風(fēng)向邊界氣流中);

2.3 結(jié)果分析

大多數(shù)的大氣擴(kuò)散模型都有著不同的特點(diǎn),在對各種不同的因素也有著相應(yīng)的考慮方式,同時在確定不確切性因素的假設(shè)以及參數(shù)時,往往會導(dǎo)致計算結(jié)果與實(shí)際情況有一定的誤差。此外,由于各個城市的地理條件以及氣象影響因素不同,在使用不同的模型進(jìn)行模擬時往旆也會得到不同的結(jié)果。因此,要得到更加精確的結(jié)果,就應(yīng)該進(jìn)行比較模型的性能以及精確度,選出與城市特點(diǎn)相符合的模型進(jìn)行應(yīng)用計算。

3 廣州市空氣污染控制對策

然而城市大氣環(huán)境容量做為一種有限的環(huán)境資源,必須要掌握好進(jìn)而合理地有效地去利用這一環(huán)境資源,要使其充分地為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供服務(wù)。因此,開展城市大氣污染預(yù)測和容量控制的研究就變得非常有必要了,要開展城市大氣污染預(yù)測和容量控制的研究,首先要通過對城市大氣環(huán)境容量的確定,再進(jìn)行城市大氣污染源的削減計劃進(jìn)行制定以及最佳工業(yè)布局優(yōu)化方案的制定,進(jìn)而得到改善城市空氣質(zhì)量的最佳方法和途徑。只有這樣才能使到城市經(jīng)濟(jì)環(huán)境得到改善,城市居民身體健康得到保障,才能給國家的經(jīng)濟(jì)效益起來很好的推動作用。

3.1 控制工業(yè)污染

(1)市政府要有計劃、有步驟地將污染工業(yè)逐漸遷離市中心。對一些短時間內(nèi)不可能遷出的要加強(qiáng)它們的大氣污染控制技術(shù),在以后的生產(chǎn)過程要加大對其監(jiān)控管理力度,做到將污染程度降到最低。(2)治標(biāo)要治本,必須要從污染源的治理入手,督促企業(yè)提高生產(chǎn)工藝,開辟治理污染的新途徑,減少污染物質(zhì)的排放。同時可以采用閉路循環(huán)方式,進(jìn)行綜合利用。(3)加大對可再生資源的開發(fā)和利用。一般情況下,可再生資源比較廉價,同時又是可收獲并可以再生的永不枯竭。可再生資源還具有生物可降解性的特點(diǎn),與石油化工原料相比,其污染更小,非常適合環(huán)境保護(hù)原則。

3.2 加強(qiáng)對機(jī)動車排放管理

(1)機(jī)動車排放所造成的污染有汽油的使用有很大的關(guān)系,而提前實(shí)施“歐3”標(biāo)準(zhǔn)對城市大氣環(huán)境具有特殊的實(shí)際意義,相比于之前的“歐2”標(biāo)準(zhǔn)而言,其主要是加強(qiáng)了對NOx產(chǎn)生的限制,而HC和CO則沒有什么變化,這非常符合廣州這樣NOx污染嚴(yán)重的城市。

(2)加速淘汰、轉(zhuǎn)移以及改造一些不合標(biāo)的在用車。目前一些舊車沒有排放控制裝置屬于高排放源,有些在用車就算有排放控制,但隨著車身老化,在平時排放裝置保養(yǎng)不當(dāng),造成排放惡化,對于這類車應(yīng)采取淘汰或改造的措施。同時更大力度發(fā)展電車以及LPG等清潔燃料車。

3.3 制定污染源消減方案

在進(jìn)行模擬計算后確定城市的現(xiàn)狀容量,對城市的現(xiàn)狀容量以及最大允許容量差距進(jìn)行比較,再通過得出的污染排放的消減率來進(jìn)行制定城市污染排放的布局方案,并以得到最優(yōu)的染排放的布局方案為最終目的。

污染物化學(xué)轉(zhuǎn)化清除量其公式如下:

4 結(jié)語

要做好城市大氣污染控制與管理工作,進(jìn)行城市大氣污染預(yù)測與容量控制研究能起到關(guān)鍵的作用。明確城市的大氣環(huán)境容量,對于城市建設(shè)與發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。然而工業(yè)布局是否合理直接決定著有限的大氣環(huán)境容量能否得到有效的利用,一個合理、科學(xué)的工業(yè)布局不僅可以充分利用好環(huán)境容量資源,同時促進(jìn)城市建設(shè)的發(fā)展。

[1]袁東.我國大氣污染現(xiàn)狀、危害與防治對策[J].商品與質(zhì)量,2011.12.

[2]劉振山.ADMS大氣擴(kuò)散模型[M].全國重點(diǎn)城市大氣環(huán)境容量核定培訓(xùn)教材,2003.

[3]蔣維楣,曹文俊,蔣瑞賓.空氣污染氣象學(xué)教程[M].氣象出版社,1993.