《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》應(yīng)用分析與修訂建議

趙仁興，尹建坤，趙文英，曹根華

(1.河北科技大學(xué)，河北石家莊 050018；2.河北省環(huán)境科學(xué)研究院，河北石家莊 050037；3.河北省環(huán)境監(jiān)測中心，河北石家莊 050037；4.河北省氣象科學(xué)研究所，河北石家莊 050017)

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《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》應(yīng)用分析與修訂建議

趙仁興1，尹建坤2，趙文英3，曹根華4

(1.河北科技大學(xué)，河北石家莊 050018；2.河北省環(huán)境科學(xué)研究院，河北石家莊 050037；3.河北省環(huán)境監(jiān)測中心，河北石家莊 050037；4.河北省氣象科學(xué)研究所，河北石家莊 050017)

從大氣環(huán)境影響評價的實際需要出發(fā)，結(jié)合《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》 (HJ 2.2—2008)實際使用過程中的體會，從大氣環(huán)評的任務(wù)、污染源調(diào)查分類、環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測和評價、環(huán)境影響預(yù)測模型精度等方面提出了建議。建議大氣導(dǎo)則的工作任務(wù)除影響預(yù)測外，尚需對污染防治措施、污染物排放總量、規(guī)劃評價中的大氣預(yù)測評價、大氣環(huán)境可行性分析等作出相應(yīng)要求和規(guī)定；同時提出了污染源類別劃分的初步方法、現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果和附近常規(guī)監(jiān)測點常年監(jiān)測結(jié)果應(yīng)進行聯(lián)合分析的理由；為提高模型預(yù)測精度，提出了完善不同類型項目NO2/NOx比例取值、地面粗糙度取值、氣體前體物轉(zhuǎn)化為PM2.5的轉(zhuǎn)化率等的說明。

技術(shù)導(dǎo)則；污染源；現(xiàn)狀監(jiān)測；NO2/NOx比值；轉(zhuǎn)化率；地面粗糙度

《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2—2008)(以下簡稱現(xiàn)導(dǎo)則)自頒布以來，對我國大氣環(huán)境影響評價預(yù)測的規(guī)范化起到了重要作用。但隨著我國環(huán)境管理的不斷深入，現(xiàn)導(dǎo)則在工作任務(wù)、污染源調(diào)查分類、環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測和評價、環(huán)境影響預(yù)測模型精度等方面，與環(huán)評實際要求存在一定差距，因此有必要進行修改和完善。

1 工作任務(wù)

現(xiàn)導(dǎo)則規(guī)定的工作任務(wù)是“……對項目在建設(shè)施工期及建成后運營期所排放的大氣污染物對環(huán)境空氣質(zhì)量影響的程度、范圍和頻率進行分析、預(yù)測和評估，為項目的廠址選擇……等提供科學(xué)依據(jù)或指導(dǎo)性意見”。該規(guī)定將導(dǎo)則主要局限在大氣預(yù)測，忽視了從大氣環(huán)境影響角度說明工程建設(shè)可行性所必需的相關(guān)內(nèi)容，如建設(shè)項目的源強測算、防治措施、總量控制、選址可行性分析等方面的指導(dǎo)意見。建議將導(dǎo)則的工作任務(wù)修訂為：對項目在建設(shè)施工期及運營期所排放的大氣污染物對環(huán)境空氣質(zhì)量影響的程度、范圍和頻率進行分析、預(yù)測和評估；給出大氣污染防治措施和污染物排放總量及其變化；從大氣環(huán)境影響角度說明項目選址、平面布局的合理性和項目建設(shè)的可行性。調(diào)整工作任務(wù)后，導(dǎo)則應(yīng)設(shè)專門章節(jié)對以下幾項內(nèi)容給出相應(yīng)的方法和要求。

1.1 污染防治措施

為避免環(huán)境影響報告書篇幅過長，修訂的導(dǎo)則可給出我國主要行業(yè)可行的環(huán)保措施。凡采用導(dǎo)則中列出的環(huán)保措施的報告書可不再進行污染防治措施論證，采用其他措施的報告書則需進行論證。

1.2 污染物排放總量

在和相關(guān)部門協(xié)調(diào)后，修訂的導(dǎo)則應(yīng)能給出符合環(huán)境保護主管部門要求的污染物排放總量的核算方法，避免重復(fù)計算。

1.3 規(guī)劃評價中的大氣預(yù)測評價

規(guī)劃評價中的大氣預(yù)測和評價應(yīng)為園區(qū)建立可用于該規(guī)劃區(qū)的統(tǒng)一的大氣預(yù)測平臺，以便在項目進入后能在該平臺上進行預(yù)測，獲得園區(qū)對大氣環(huán)境的總體影響。同時，細化園區(qū)大氣環(huán)境容量的計算方法。

1.4 項目建設(shè)的大氣環(huán)境可行性分析

在我國目前大氣環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)的前提下，修訂的導(dǎo)則應(yīng)在區(qū)分達標(biāo)和超標(biāo)區(qū)域后，給出項目建設(shè)可行的原則和評判方法。

2 污染源調(diào)查與分析

2.1 污染源的分類

現(xiàn)導(dǎo)則從預(yù)測的角度將污染源分為點、線、面、體四類。該方法難以對不同污染源的調(diào)查、污染物排放量計算、評價和污染防治措施的制定等提出有效指導(dǎo)意見。導(dǎo)則修訂中，建議結(jié)合工程實際，將污染源劃分為圖1所示的類別。該劃分方法將污染源具體化，可以針對不同污染源的管理、預(yù)測控制要求、正常和非正常排放等給出相應(yīng)的指導(dǎo)意見，用于指導(dǎo)不同行業(yè)的評價。

圖1 污染源類別劃分Fig.1 Classification of pollution sources

在上述分類的基礎(chǔ)上，為滿足預(yù)測要求，可以在附錄中進一步明確體源、面源、線源和點源的分類標(biāo)準(zhǔn)，以及替代源和削減源的定義。

2.2 排放清單的建立

現(xiàn)導(dǎo)則給出了多種源清單表，但缺少結(jié)合工程實際的源清單的建立方法和要求。例如，對于熱電聯(lián)產(chǎn)，應(yīng)給出采暖期、非采暖期的清單建立方法；對于機場，應(yīng)結(jié)合機場運行方式，飛行架次的年、月、日變化，給出飛機排放污染物的年、月、日變化清單；對于間斷運行的污染源，如化工行業(yè)的反應(yīng)釜生產(chǎn)，應(yīng)給出不同時刻的污染物排放清單建立方法；對于有毒有害化合物泄漏排放，應(yīng)結(jié)合所采用的連接元件、連接方法，給出污染物排放清單的建立方法。

3 環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測和評價

3.1 評價因子與評價標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)導(dǎo)則規(guī)定，“預(yù)測因子應(yīng)根據(jù)評價因子而定，選取有環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的評價因子作為預(yù)測因子”。由于環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的評價因子太少，修訂后的導(dǎo)則應(yīng)依據(jù)工程排放污染物的總量、對環(huán)境和人體健康的危害性選擇評價因子，應(yīng)補充參照室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、車間標(biāo)準(zhǔn)、毒理標(biāo)準(zhǔn)或國外標(biāo)準(zhǔn)作為環(huán)評參考標(biāo)準(zhǔn)的方法。

3.2 環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測

環(huán)境空氣質(zhì)量隨時間而變化。經(jīng)統(tǒng)計，石家莊市區(qū)8個測點2015年11月1日至12月31日不同污染物小時濃度的變化倍率如下：以一級天的濃度為1計，污染濃度最高天，PM2.5、SO2、NO2、CO濃度分別為同一時段內(nèi)一級天濃度的25.78、4.62、5.15和10.22倍，O3濃度隨PM2.5濃度的升高有所降低，如表1所示。因此，即使按現(xiàn)導(dǎo)則規(guī)定監(jiān)測時間選擇在冬天，一段時間內(nèi)實際監(jiān)測到的污染物濃度，也難以代表該測點的總體污染情況。為改變大氣評價中環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測不能全面反映當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量的實際情況，或評價中經(jīng)常拘泥于監(jiān)測的時間代表性等問題，導(dǎo)則修訂應(yīng)給出現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果和附近常規(guī)監(jiān)測點常年監(jiān)測結(jié)果聯(lián)合分析方法，以完整說明當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量現(xiàn)狀。

表1 石家莊市2015年11月1日至12月31日不同污染物小時濃度平均值的變化倍數(shù)

4 大氣環(huán)境影響預(yù)測與評價

4.1 預(yù)測模型精度

由于導(dǎo)則推薦的模型是用于工程環(huán)境影響評價，預(yù)測結(jié)果將作為判別工程建設(shè)是否可行的依據(jù)，因此導(dǎo)則應(yīng)充分估計在不同情況下預(yù)測結(jié)果的可靠性。美國聯(lián)邦航空局在2012年發(fā)布的相關(guān)報告中認為，EDMS+EARMOD的預(yù)測精度與預(yù)測點的位置有關(guān)，離跑道1 500 ft和2 600 ft處的誤差相對較小，如果接收點距跑道較近，如數(shù)百英尺，則誤差相對較大[1]。

4.2 預(yù)測NO2濃度時NO2/NOx的取值

關(guān)于NO2/NOx的取值，現(xiàn)導(dǎo)則提出，“對于一般的燃燒設(shè)備，在計算小時或日平均質(zhì)量濃度時，可以假定Q(NO2)/Q(NOx)=0.9；在計算年平均質(zhì)量濃度時，可以假定Q(NO2)/Q(NOx)=0.75。在計算機動車排放NO2和NOx比例時，應(yīng)根據(jù)不同車型的實際情況而定?！?/p>

飛機尾氣方面，EZRA C.WOOD等[2]給出了CFM563B1飛機發(fā)動機在ICAO標(biāo)準(zhǔn)起飛、降落過程中的NO2和NOx排放情況，在LTO循環(huán)中，不同階段的NO2/NOx不同，整個過程NO2/NOx=24%。SCOTT C. HERNDON等[3]利用標(biāo)準(zhǔn)煙流模式模擬了B757尾氣排放后的緩慢稀釋和快速稀釋，NO2/NOx比值隨時間而變化，從第50秒到第100秒時間內(nèi)，比值為32%～36%。

汽車尾氣方面，WERNER SCHOLZ等[4]在2006年給出了卡爾斯魯厄國道B10對應(yīng)點NO2/NOx的比值，道路兩側(cè)小時濃度NO2/NOx隨時間而變化，但總體在10%～35%。

斯坦斯特德機場發(fā)布的相關(guān)報告提供了該機場2012年自動監(jiān)測站一年內(nèi)連續(xù)的大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果[5]。3#位于跑道西北端(約50 m)的草坪區(qū)域，4#位于跑道東北端外側(cè)的大房子附近(距跑道西北端垂直方向約1 500 m)。兩個點NO2和NOx的比值相當(dāng)接近，最大小時平均為26.44%～27.57%，小于最大日平均的31.28%～47.12%，小于年平均的68.42%～73.8%。由于測點距跑道較近，受飛機尾氣影響較大，最大小時濃度的比值和EZRA C. WOOD[2]、SCOTT C. HERNDON[3]等給出的飛機尾氣NO2/NOx比值是基本一致的。

因此，在導(dǎo)則修訂時需給出合理的NO2/NOx比值，以便預(yù)測機場、道路交通NO2最大小時濃度、最大日均濃度和年平均濃度。

4.3 氣體前體物轉(zhuǎn)化為PM2.5的轉(zhuǎn)化率

在環(huán)境影響預(yù)測中，往往需要預(yù)測PM2.5，而PM2.5的預(yù)測就需要得到氣態(tài)前體物轉(zhuǎn)化為二次顆粒物的轉(zhuǎn)化率。CALPUFF模型包含了簡單的化學(xué)機制，例如考慮了硫酸鹽和硝酸鹽生成的化學(xué)機制MESOPUFFII和RIVAD/ARM3。

在假設(shè)石家莊市2015年11月1日至12月31日污染物排放量保持穩(wěn)定，CO在大氣中基本穩(wěn)定，無大量轉(zhuǎn)化的條件下，由不同PM2.5濃度下不同化合物平均濃度的增長倍數(shù)，可計算出空氣中SO2、NO2的濃度衰減速率，衰減速率隨PM2.5濃度的增加而增大。SO2、NO2衰減速率和PM2.5濃度的相關(guān)關(guān)系如圖2、圖3所示，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.973和0.938。為滿足PM2.5的預(yù)測要求，大氣導(dǎo)則修訂時有必要給出氣體前體物轉(zhuǎn)化為PM2.5轉(zhuǎn)化率的指導(dǎo)意見。

圖2 SO2衰減速率和PM2.5濃度的相關(guān)關(guān)系Fig.2 The relationship between attenuation rate of SO2 and PM2.5

4.4 地面粗糙度的選擇

多篇文章[6]給出了地表參數(shù)對預(yù)測結(jié)果的影響。為說明北京新機場預(yù)測結(jié)果的可靠性，對首都機場的大氣污染情況進行了連續(xù)24 h的監(jiān)測。計算中曾反復(fù)嘗試當(dāng)天監(jiān)測時手持式儀器、噪聲自動監(jiān)測站和首都機場氣象站觀測到的氣象參數(shù)，并在0到10 m之間選擇地面粗糙度。最好的相關(guān)結(jié)果是采用首都機場氣象站的氣象參數(shù)、地面粗糙度為4 m時，NO2的相關(guān)系數(shù)較好，1#機場公園的相關(guān)系數(shù)達0.717 3，其余小于或大于4 m的地面粗糙度均無相關(guān)性。由于當(dāng)天主要是北風(fēng)，將位于上風(fēng)向的3#、4#點的日均濃度作為背景濃度，繪制了1#機場公園一天內(nèi)的濃度變化曲線，結(jié)果如圖4所示。圖4表明，實測和計算的NO2濃度變化趨勢一致，數(shù)值基本一致。

圖4 1#機場公園NO2 EDMS計算濃度和實測結(jié)果的比對Fig.4 Comparison of calculated NO2 EDMS concentration and measured results in 1# Airport Park

根據(jù)以上結(jié)果，對于類似機場等大型項目，應(yīng)以建成后的情況進行地面粗糙度的選擇，同時對于低、矮源應(yīng)適當(dāng)提高地面粗糙度的數(shù)值。

5 結(jié)語

本文對《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2—2008)提出的修訂意見主要包括：將導(dǎo)則工作任務(wù)的重點從預(yù)測調(diào)整為說明工程建設(shè)的可行性；結(jié)合工程實際進行污染源分類，并按污染源類別給出污染

源清單建立的方法；環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測應(yīng)結(jié)合常規(guī)監(jiān)測分析環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，給出模型預(yù)測精度及預(yù)測模型中有關(guān)地面粗糙度、NO2/NOx比值和SO2、NO2轉(zhuǎn)化率等參數(shù)的選擇。在各方共同努力下，修訂后的導(dǎo)則必將進一步推進我國大氣環(huán)境影響評價技術(shù)的發(fā)展，為改善環(huán)境空氣質(zhì)量作出有益的貢獻。

[1] Kim B, Rachami J, Robinson D,etal. Guidance for Quantifying the Contribution of Airport Emissions to Local Air Quality[R]. WASHINGTON: TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, 2012.

[2] Wood E C, Herndon S C, Timko M T,etal. Speciation and chemical evolution of nitrogen oxides in aircraft exhaust near airports[J]. Environmental Science & Technology, 2008, 42(6):1884- 1891.

[3] Herndon S C, Shorter J H, Zahniser M S,etal. NO and NO2emission ratios measured from in-use commercial aircraft during taxi and takeoff[J]. Environmental Science & Technology, 2004, 38(22): 6078- 6084.

[4] SCHOLZ W, Rabl P. Unexpectedly low decrease of NO2air pollution-Correlation with ozone concentration and altered exhaust emissions[C]. The 2ndConference of Environment and Transport, 2006.

[5] Caroline Coleman. Air Quality Monitoring at Stansted Airport: Annual Report for 2012[R]. London: Stansted Airport Ltd., 2013.

[6] 候文佳, 徐進, 洪燕. AERMOD模式參數(shù)選取對大氣預(yù)測結(jié)果影響的事例驗證[C]//第一屆全國大氣環(huán)境影響評價研討會論文集, 2010.

Application Analysis and Revision Suggestions for Guidelines for Environmental Impact Assessment Atmospheric Environment

ZHAO Ren-xing1, YIN Jian-kun2, ZHAO Wen-ying3, CAO Gen-hua4

(1.Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China; 2.Hebei Provincial Academy of Environmental Scientific, Shijiazhuang 050037, China; 3.Hebei Provincial Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang 050037, China; 4.Hebei Provincial Institute of Meteorological Science, Shijiazhuang 050017, China)

This paper started with the actual needs of atmospheric environmental impact assessment, combined with theGuidelinesforEnvironmentalImpactAssessmentAtmosphericEnvironment(HJ 2.2-2008) in the process of using the actual application, and put forward suggestions in terms of the tasks of atmospheric environmental impact assessment, pollution source investigation and classification, monitoring and evaluation for the present status of environmental quality, the precision of environmental impact prediction model, etc. This paper suggested that the working tasks for atmospheric guidelines should not only include impact prediction, but also make corresponding requirements and regulations for the pollution prevention measures, total amount of atmospheric pollutants, atmospheric predicting evaluation of planning EIA, and atmospheric environmental feasibility analysis. At the same time it put forward the preliminary method of pollution source classification, monitoring results of the present status, and reasons for joint analysis on perennial monitoring results from routine monitoring stations nearby. In order to improve the model prediction precision, it put forward descriptions to perfect the NO2/NOxratio, surface roughness, and conversion rate of converting gaseous precursor into PM2.5in different types of projects.

technical guidelines; pollution sources; present status monitoring; NO2/NOxratio; conversion rate; surface roughness

2016-07-08

趙仁興(1945—)，男，江蘇江陰人，教授，學(xué)士，研究方向為環(huán)境科學(xué)，E-mail：zhaorx111@126.com

10.14068/j.ceia.2016.06.003

X823

A

2095-6444(2016)06-0009-04