西部工業(yè)城市二氧化硫總量分配方案合理性研究

李炳宏，許 瑋

(1.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安 710054；2.西安工程大學(xué)，陜西西安710048)

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西部工業(yè)城市二氧化硫總量分配方案合理性研究

李炳宏1，許 瑋2

(1.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安 710054；2.西安工程大學(xué)，陜西西安710048)

[目的]分析西部工業(yè)城市二氧化硫(SO2)排放總量分配方案的合理性。[方法]采用定量化的基尼系數(shù)理論，結(jié)合城區(qū)19個(gè)SO2主要污染源分布及其排放情況對(duì)原有總量分配方案進(jìn)行分析和調(diào)整。通過(guò)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)軟件對(duì)總量分配方案調(diào)整前后城區(qū)地面SO2濃度貢獻(xiàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。[結(jié)果]調(diào)整后城區(qū)SO2地面貢獻(xiàn)濃度降低。[結(jié)論]基尼系數(shù)理論用于評(píng)價(jià)和優(yōu)化SO2總量分配方案是可行的。

SO2排放總量；分配；合理性；西部城市

研究城市位于河西走廊東端、祁連山北麓、阿拉善臺(tái)地南緣，城控區(qū)污染型工業(yè)企業(yè)眾多。根據(jù)該城市已完成的大氣環(huán)境容量核定技術(shù)報(bào)告顯示，主要城控區(qū)二氧化硫(SO2)大氣環(huán)境容量為54 740.00 t/a，而實(shí)際SO2排放量為114 846.34 t/a，SO2排放量超過(guò)其環(huán)境容量[1]，地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示其年均值超標(biāo)嚴(yán)重，城區(qū)部分區(qū)域SO2地面濃度年均值高達(dá)0.135 mg/m3，急需削減每個(gè)企業(yè)排放量，關(guān)鍵問(wèn)題是各個(gè)企業(yè)應(yīng)該削減多少。因此，研究SO2總量如何分配及其分配合理性意義重大。區(qū)域SO2總量分配需考慮各排污單元經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)、地理位置、人口等因素，分配方案是各因素綜合考慮優(yōu)化的過(guò)程。已有不少學(xué)者基于基尼系數(shù)理論在區(qū)域范圍內(nèi)評(píng)價(jià)大氣污染物總量分配合理性，并對(duì)各個(gè)影響要素定量化[2-4]，但有關(guān)城市各個(gè)企業(yè)總量分配合理性的研究較少[5]。企業(yè)是最基本的排污單元，如果總量分配不合理則會(huì)直接影響企業(yè)的發(fā)展，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生直接影響。鑒于此，筆者以西北某重鎮(zhèn)為例，在現(xiàn)有SO2總量分配方案及排放量基礎(chǔ)上，利用基尼系數(shù)理論對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化，以期使該地區(qū)的SO2排放總量分配方案更為合理，為該地區(qū)大氣污染的總量分配提供理論指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1污染源現(xiàn)狀排放量及允許排放量研究區(qū)內(nèi)主要分布19處SO2污染源，為了研究方便，以A、B、C等字母以此類推代替污染源名稱(表1)。該研究區(qū)SO2現(xiàn)狀年排放量為37 460.25 t/a，根據(jù)環(huán)境容量計(jì)算得出其允許排放量為29 063.51 t/a[6]，其中D 、F、A等污染源削減潛力較大，占削減總量93.10%以上。

表1　污染源源強(qiáng)及允許排放量統(tǒng)計(jì)

1.2技術(shù)路線評(píng)價(jià)城市污染源指標(biāo)分配結(jié)果時(shí)，SO2基尼系數(shù)是在了解各污染源現(xiàn)狀排放量的基礎(chǔ)上，綜合考慮各種影響污染源允許排放指標(biāo)分配公平性的因素，選擇主要的影響因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)SO2現(xiàn)狀排放量指標(biāo)形成的洛侖茲曲線進(jìn)行分析和計(jì)算，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判斷計(jì)算結(jié)果的合理性，如果評(píng)價(jià)結(jié)果不合理，則再制訂合理的削減方案，最終形成比較合理的總量分配方案。其技術(shù)路線歸納如下：以城市環(huán)境容量作為控制指標(biāo)，通過(guò)P值法和平權(quán)削減法計(jì)算各污染源削減量，根據(jù)現(xiàn)狀排放量得到各污染源允許排放量；選擇影響城市污染源允許排放量的因素，這些因素包括環(huán)保投資、工業(yè)產(chǎn)值、環(huán)境影響等(由于資料來(lái)源所限，該研究只選用現(xiàn)狀排放量進(jìn)行分析)；根據(jù)環(huán)境基尼系數(shù)理論計(jì)算各因素相應(yīng)的基尼系數(shù)值，并繪制對(duì)應(yīng)的洛倫茲曲線；根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以上各因素基尼系數(shù)值進(jìn)行分析，對(duì)不合理的因素進(jìn)行分析，如果需要進(jìn)行污染源再削減，則進(jìn)行削減直至評(píng)價(jià)結(jié)果合理為止(圖1)。

圖1　基尼系數(shù)法評(píng)價(jià)分配公平結(jié)果性技術(shù)路線Fig.1　Technical route of evaluating distribution fairness by Gene coefficient method

1.3SO2削減方法該市大氣環(huán)境容量核算方法主要采用A-P值法，初次削減是在P值法與按照排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到允許排放量中較小者的基礎(chǔ)上對(duì)排放量大的污染源進(jìn)行削減。由于城區(qū)污染源眾多，進(jìn)行初次削減后在控制點(diǎn)濃度疊加后仍會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，需進(jìn)一步進(jìn)行削減，即根據(jù)多源擴(kuò)散模式計(jì)算出各個(gè)污染源在控制點(diǎn)上的濃度分擔(dān)率，以此作為二次削減的依據(jù)，通過(guò)二次削減后得到各個(gè)污染源的削減量，最終平權(quán)削減量為初次削減量與二次削減量之和。這種總量控制方法既考慮大氣環(huán)境容量又兼顧地面環(huán)境質(zhì)量，是一種比較科學(xué)的分配方法。

2　結(jié)果與分析

2.1計(jì)算與調(diào)整首先分別計(jì)算SO2現(xiàn)狀排放量和允許排放量比例，并進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)現(xiàn)狀排放量和允許排放量百分比進(jìn)行排序，并分別對(duì)各自排序后的百分比累計(jì)求和，同時(shí)以此構(gòu)建洛倫茲曲線坐標(biāo)系，并利用弓形面積求得現(xiàn)狀排放量-允許排放量基尼系數(shù)為0.13。洛倫茲曲線如圖2所示。

2.2削減前后環(huán)境質(zhì)量變化分析選擇全年聯(lián)合頻率，利用寧波市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院六五軟件工作室開(kāi)發(fā)的“EIA大氣環(huán)評(píng)助手”軟件進(jìn)行長(zhǎng)期地面濃度預(yù)測(cè)。根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)的污染源及削減方案模擬該城區(qū)SO2污染源在削減前后地面濃度貢獻(xiàn)值，模擬結(jié)果如圖3、4所示。由圖3、4可知，統(tǒng)計(jì)污染源未削減前SO2在市區(qū)貢獻(xiàn)值最大值達(dá)0.045 mg/m3，其等值線范圍比較廣，且在三類區(qū)幾個(gè)等值線分布比較密集，表明這個(gè)區(qū)域各個(gè)污染源貢獻(xiàn)值均比較大，即受影響最為嚴(yán)重；實(shí)施削減方案后各個(gè)污染源在市區(qū)貢獻(xiàn)值最大值為0.040 mg/m3，其等值線所占范圍也比較小，即影響區(qū)域有所減小，在原等值線分布較密集的區(qū)域也有所改善。

表2SO2現(xiàn)狀排放量和允許排放量排序結(jié)果

Table 2Ranking of SO2current emissions and allowable discharge amount

代號(hào)Code現(xiàn)狀排放量Currentemissionst/a比例Proportion%代號(hào)Code允許排放量Allowabledischargeamount∥t/a比例Proportion%L200.070.53L199.470.69S216.000.58S215.710.74M225.000.60M224.580.77R242.000.65R241.510.83P266.000.71P265.510.91O284.000.76N276.420.95N304.180.81O277.150.95K317.000.85K301.851.04Q359.000.96Q341.731.18E897.002.39E829.842.86C2165.005.78I2086.737.18J2287.006.11C2160.337.43I2298.006.13J2269.967.81H2552.006.81F2367.618.15G2724.007.27H2382.788.20B3458.009.23G2721.279.36F3795.0010.13A3360.1611.56A3950.0010.54B3420.1611.77D10921.0029.15D5120.7417.62

圖2　現(xiàn)狀排放量-允許排放量洛倫茲曲線Fig.2　Lorenz curve of current emissions-allowable discharge amount

圖3　調(diào)整前污染源地面濃度貢獻(xiàn)值Fig.3　Ground contribution to concentration before adjustment

圖4　調(diào)整后污染源地面濃度貢獻(xiàn)值Fig.4　Ground contribution to concentration after adjustment

通過(guò)以上分析，證明實(shí)施削減方案后區(qū)域環(huán)境質(zhì)量有一定的改善。

3　結(jié)論

盡管基尼系數(shù)理論可以定量化評(píng)價(jià)總量分配合理性，但在指標(biāo)選取、警戒線設(shè)置方面未進(jìn)行深入研究。評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)乎能否建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，對(duì)分配合理性影響重大，不同的指標(biāo)體系評(píng)價(jià)結(jié)果就會(huì)存在一定差異。警戒線同樣至關(guān)重要，前人只是借鑒了經(jīng)濟(jì)學(xué)基尼系數(shù)警戒線，但其在總量分配方面應(yīng)用是否合適尚無(wú)定論，因此直接影響總量分配合理性結(jié)果。

[1] 翟騰騰，郭杰，歐名豪．基于基尼系數(shù)的江蘇省建設(shè)用地總量分配研究[J]．中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2015(4)：84-91.

[2] 劉娜，謝紹東.中國(guó)不同經(jīng)濟(jì)區(qū)域大氣污染總量分配方法的選擇研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，43(6)：803-807.

[3] 劉耀，吳仁海，廖瑞雪.大氣污染物總量分配公平性評(píng)價(jià)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2007，32(9)：159-162.

[4] 張有賢，李炳宏，荀彥平.西部地區(qū)SO2總量控制指標(biāo)分配合理性研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23(6)：44-47.

[5] 劉娜，謝紹東．城市點(diǎn)源大氣污染物總量分配方法及其進(jìn)展[J]．北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，42(6)：824-828.

[6] 蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院.甘肅省金昌市大氣環(huán)境容量核定技術(shù)報(bào)告[R].蘭州，2004.

Rationality of Sulfur Dioxide Total Allocation Scheme in the Western Industrial City

LI Bing-hong1, XU Wei2

(1. Xi’an Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group, Xi’an, Shaanxi 710054; 2. Xi’an Polytechnic University, Xi’an, Shaanxi 710048)

[Objective] The aim was to analyze the rationality of sulfur dioxide total allocation scheme in the western industrial city. [Method] By using quantitative Gini coefficient theory, combining with distribution and emission of 19 main pollution sources of SO2, the original allocation scheme was analyzed and adjusted. Through atmospheric environment prediction software, contribution of SO2ground concentration in urban area before and after adjustment of total allocation scheme was predicted. [Result] After adjustment, SO2ground contribution concentration in urban area was decreased. [Conclusion] Gene coefficient theory is feasible for the evaluation and optimization of SO2total distribution.

The total SO2emissions; Allocation; Rationality; Western city

西安工程大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金(BS1303)。

李炳宏(1982-)，男，甘肅白銀人，工程師，碩士，從事生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。

2016-07-27

S 181

A

0517-6611(2016)27-0100-02