大气环境容量的确定

2010.No1969摘 要 目前，在区域开发项目中区域环境影响评价是一项必不可少的工作。

而区域大气环境容量又是区域环境影响评价工作中极为重要的内容之一。

区域大气环境容量的计算，是实施大气污染物总量控制的前提。

文章综述了大气污染物区域环境容量的主要影响因素、计算方法和其特点，并通过实例详细介绍了A-P值法的计算过程。

关键词 区域开发环境影响评价 环境容量 大气环境容量 总量控制 A-P值法1 前言区域开发环境影响评价就是在一定区域内以可持续发展为目标，以区域开发规划为依据，从整体上综合考虑区域内拟开发的各种社会经济活动对环境产生的影响。

并据此制定和选择维护区域良性循环，实现经济可持续发展的最佳行动规划或方案，同时也为区域开发规划和管理提供决策依据。

它具有战略性、复杂性、整体性、不确定性和超前性的特点。

所谓大气环境容量，是指大气自然净化能力之内允许的某种污染物的排放总量。

实际研究时更关注的是“区域大气环境容量”，即在一定的气象条件及一定的排污源条件下，某一特定区域在满足该区域大气环境目标的前提下，单位时间所能允许的各类污染源向大气中排放的某种污染物的总量。

2 大气环境容量的估算方法目前大气环境容量的估算方法主要有以下几种:2.1 A-P值法这是以大气质量标准为控制目标，在考虑到大气污染物扩散稀释规律的基础上，使用控制区排放总量允许限值和点源排放允许限值来计算大气环境容量。

2.2 反演法利用大气环境质量模型（如窄烟云稀释矩阵模型），在给定大气环境质量标准的情况下，通过模型反演，即已知地面浓度求排放量的方法，反算控制区各种污染源的排放总量（环境容量）。

2.3 模拟法利用大气环境质量模型模拟区域内污染源排放的污染物所产生的地面浓度是否会导致环境空气质量超标。

2.4 线性规划法根据线性规划理论计算大气环境容量。

该方法以不同功能区的环境质量标准为约束条件，以区域污染物排放量极大化为目标函数。

这种满足功能区达标对应的区域污染物的极大排放量可视为区域的大气环境容量。

环评师技术方法考点：大气环境容量的计算方法大气环境容量的计算方法：⑴修正的A-P值法是最简单的大气环境容量估算方法，其特点是不需要知道污染源的布局、排放量和排放方式，就可以粗略地估算指定区域的大气环境容量，对决策和提出区域总量控制指标有一定的参考价值，适用于开发区规划阶段的环境条件的分析。

利用A-P值法估算环境容量所需基本资料：①开发区范围和面积。

②区域环境功能分区。

③第i个功能区的面积S i。

④第i个功能区的污染物控制浓度(标准浓度限值)c i。

⑤第i个功能区的污染物背景浓度c i b。

⑥第i个功能区的环境质量保护目标c i0。

估算步骤：①根据所在地区，按《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(G B/T13201-91)表1查取总量控制系数A值(取中值)。

②确定第i个功能区的控制浓度(标准年平均浓度限值)：c i=c i0-c i b。

③确定各个功能区总量控制系数A i值：A i=A×c i。

④确定各个功能区允许排放总量：。

⑤计算总量控制区允许排放总量Q a：。

允许排放总量Q a是对新开发区大气环境容量的一个估计，要将其转变为建议的总量控制指标，还需要考虑开发区的发展定位、布局、产业结构、环境基础设施建设等因素。

以上方法原则只适应于大气S O2环境容量的计算，在计算大气P M10的环境容量时，可作为参考方法。

⑵模拟法：是利用环境空气质量模型模拟开发活动所排放的污染物引起的环境质量变化是否会导致环境空气质量超标。

如果超标可按等比例或按对环境质量的贡献率对相关污染源的排放量进行削减，以最终满足环境质量标准的要求。

满足这个充分必要条件所对应的所有污染源排放量之和便可视为区域的大气环境容量。

模拟法适用于规模较大、具有复杂环境功能的新建开发区，或将进行污染治理与技术改造的现有开发区。

但使用这种方法时需要通过调查和类比了解或虚拟开发区大气污染源的布局、排放量和排放方式。

模拟法估算开发区的大气环境容量步骤：①对开发区进行网格化处理，并按环境功能分区确定每个网格的环境质量保护目标c0i j(i=1，…，N;j=1，…，M)。

PRACTICE区域治理我国常用大气环境容量核算方法对比甘肃省生态环境科学设计研究院 孟浩贤，马婷婷一、引言大气环境容量一般指在固定污染物排放源的某个大气环境中、某范围内在该地区以低于污染物限定最大浓度能够向空气中释放的污染物的最大量[1]。

这个概念是日本研究者在20世纪60年代末第一次公布的[2]。

从此全世界的学者们开始利用该概念开展大气环境中污染物的总量治理方法研究，划定了相关治理范围，并确立了相关治理政策。

在此之前，控制污染物排放采用的主要手段是“浓度控制”，这种控制方式操作起来较为简便，但是未考虑污染源数量、排放时间的影响[3]。

而依靠环境容量实施的总量治理的目标是处理某个范围内排放不达标现象并为以后限制排放提出解决方案，尤其适用于解决大范围的区域污染问题，更灵活可控[4]。

本世纪初我国发布了《城市大气环境容量核定工作方案》，同时开始实施对北京、天津、上海、重庆等113个重点城市的大气环境容量的核算工作[5]。

但由于缺乏相关经验，导致各地核定工作成果不佳，大气污染物总量控制仅仅停留在二氧化硫、氮氧化物的主要污染物的总量控制指标的制定上[6]。

大气环境容量的量化核算较为复杂，在核算的过程中，选取指标不仅要依赖于人类的活动，还与一些偶然因素（如气象条件的突变、污染物自然背景浓度的突变等）具有关联，这也增加了环境容量核算的难度。

为此，各国研究者广泛开展了这方面的研究。

二、国外大气环境容量核算方法自环境容量的概念提出后，国外学者针对大气环境容量核算开展了广泛的研究，其研究结果就是各类空气质量模型。

第一代空气质量模型诞生于20世纪七八十年代，主要有容积模型、点源扩散模型和烟团轨迹模型[7,8]。

这些模型的主要特点是结构简单、计算简单快速和模拟污染物长期浓度较准确，但是它们主要针对大气污染物的物理过程，对化学变化过程的模拟大大受限。

经过改进后的第一代空气质量模型可以模拟简单的化学变化过程，比如新一代的Atmo-spheric Dispersion Modeling Sys-tem（属点源扩散模型）可以实现即时排放的污染物迁移情况的再现；新AMS/EPA Regulatory Model（属点源扩散模型）针对离地表较低和较高的排放源十分有效，且输出结果远快于前者；新CALPUFF模型（烟团估计模型）可以输出目标区域物质含量和下落总量，实现污染物在较大空间尺度迁移情况的再现。

城市大气环境容量核定技术报告编制大纲根据国家环境保护总局《关于印发全国地表水环境容量和大气环境容量核定工作方案的通知》（环发[2003]141号）和《关于加强环境容量测算工作的通知》（环办[2003]116号）的精神，制定本《城市大气环境容量核定技术报告编制大纲》（以下简称《大纲》）。

本技术大纲按照国家环保总局环发[2003]141号文附件二“全国环境保护重点城市大气环境容量核定工作方案”(以下简称“工作方案”)的基本要求、基本方法和技术路线，提出城市大气环境容量核定的主要技术内容和要求。

本大纲将作为国家验收113个大气污染防治重点城市和两控区城市大气环境容量核定的基本技术要求，各城市应参照本大纲编写技术报告。

根据“工作方案”的要求，各地报送大气环境容量核定技术报告时，须将有关的原始数据（包括源排放清单、污染源位置图、气象条件、容量测算区域面积、城市各功能区划图以及各功能区划面积等相关数据）同时上报（数据以电子版形式上报），以便总局组织进行复核和复查。

各地上报的大气环境容量核定技术报告应包括如下内容：报告名称×××市大气环境容量核定技术报告报告内容报告应包括八章内容：第一章城市概况1.1城市基本情况包括城市地形、河流、气候等自然情况概述，人口、经济、社会发展情况概述，居住环境和道路交通情况概述。

1.2城市能源结构2002年燃料结构、燃料消耗数量；分析近年来（最好分析1990～2003年统计数据）城市能源结构变化趋势。

第二章控制区确定2.1大气环境功能区划以2002年为基准年，阐明城市大气环境功能区划情况。

功能区区划要覆盖包括城市所辖区县在内的全部范围。

2.2确定控制区控制区分两个范围：一个是全市范围，称为城市控制区，一个是城区范围，称为城区控制区。

城区控制区范围主要依据城市规划建成区确定的区域；考虑部分城市城郊正在建设或已发展成为工业园区，为加强统筹管理，也可合并到城区控制区。

A值法计算某新区SO2的大气环境容量对区域大气环境质量的研究是实现环境质量保护的基础和前提，选取合适的大气环境容量测算模式，准确测算区域大气环境容量可以对该地区污染源排放的污染物标准进行合理的规定，而且也为该地区的大气环境容量资源的高效利用提供依据，从而更加科学有效地进行大气环境的系统规划管理。

利用国家环保局1991年制定的《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》规定的方法，是基于箱模型推导得到的宏观总量控制的法，即A值法。

本文采用A值法作为计算某新区SO2大气环境容量的计算方法，最终计算得到某新区SO2的理想大气环境容量为64732 t/a，即某新区每年可排放的SO2的最大量为64732 t/a 。

关键词：某新区，SO2大气环境容量，单箱模型，A值法第一章绪论1.1 课题研究背景与内容1.1.1 课题研究背景根据1998年世界卫生组织发布的一篇公告称在全球环境监测网所监测的全球共54个国家的270多个城市，排列出的全球十大污染最严重的城市中我国就占有7名而且位置都比较靠前，其中某居于第四名；根据1999年我国环保总局提供的环境监测报告可以知道，到1999年全国的47个重点城市大气环境质量达不到国家二级标准的比例超过66%；据2002年度对全国343个市县的大气环境质量监测数据的分析可知，城市空气质量未达到国家标准的城市比例占到全部统计城市的66.2%。

由此可见，保护大气环境质量任重而道远。

某新区作为我国第五个国家级新区有着重要的战略意义[1]，本文首先通过对某新区的区位优势分析使了解新区的重要性，然后通过对新区内的环境概况，大气污染现状，污染源情况等的调查研究做出准确的大气环境质量的现状评价，进一步说明对某新区进行SO2大气环境容量研究的重要意义[2]。

之后通过对目前国内外多种大气环境容量控制方法模型的比较分析和新区功能区的划分，结合气象基础资料，最终决定选取结构简单的A值法，作为新区SO2大气环境容量测算的研究模式，准确测算新区的SO2的大气环境容量，从而为某新区的SO2大气环境总量控制的规划建设及污染物排放限额标准的制定发挥一定的指导作用[3]。

大气环境容量大气环境容量模式选取根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T13201-91）中推荐的A-P 值法中的A 法计算大气污染物的环境总量，A 法计算的环境容量主要由控制区内各功能区分区的面积、控制区的背景浓度以及各功能区年均浓度确定。

A 值法：控制区各种大气污染物年允许排放总量为：∑==ni ai a Q Q 1SS C C A Q i oi si ai )(-=式中， ai Q 为第i 功能区大气污染物年允许排放总量，104t ；n 为功能区总数；A 为地理区域性总量控制系数，104t/（a·km 2）；si C 为第i 功能区类别的年日均浓度限值，mg/m 3； oi C 为第i 功能区类别的年日均背景浓度，mg/m 3； i S 为第i 功能区面积，km 2；S 为控制区总面积，km 2。

控制区低架源排放的大气污染物年允许排放总量为：∑==ni bib Q Q 1ai bi Q Q α=式中：Q bi 为第i 功能区低架源排放的大气污染物年允许排放总量，t ；α为低架源排放分担率。

输入参数⑴浓度限值及背景浓度本次环境容量分析重点对SO2、粉尘、乙醛和乙二醇的环境容量进行计算。

根据环境空气监测数据，规划区SO2小时均值背景浓度为0.011mg/m3，粉尘小时均值浓度背景浓度为0.08mg/m3，乙醛、乙二醇均未检出，换算为年均浓度后，本控制区的SO2、粉尘、乙醛和乙二醇浓度标准限值及背景浓度见表1。

表1 本区浓度标准限值及背景浓度一览表（mg/m3）季、年均值浓度比例为1:0.33:0.20:0.14:0.12。

⑵A值根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 13201-91）标准，江苏省地理区域性总量控制系数A范围为3.5～4.9[104t/（a·km-2）]，低架源（30m）排放分担率α=0.25。

根据国家环境保护总局环境工程评估中心编制的《环境影响评价技术方法》，A取中值为：（4.9+3.5）/2=4.2[104t/（a·km2）]。

附件二：大气环境容量测算模型简介说明：本部分内容是“重点城市大气环境容量核定工作方案”中提到的各推荐模型的简介，主要目的是为了使各城市了解各模型的功能和基本原理，同时，了解如选用该模型，都需要准备哪些输入数据，以便各城市根据本市的实际情况，提前准备。

第一部分大气扩散烟团轨迹模型1 大气扩散烟团轨迹模型简介该模型由国家环境保护总局环境规划院开发。

烟团扩散模型的特点是能够对污染源排放出的“烟团”在随时间、空间变化的非均匀性流场中的运动进行模拟，同时保持了高斯模型结构简单、易于计算的特点，模型包括以下几个主要部分。

1.1 三维风场的计算首先利用风场调整模型，得到各预测时刻的风场，由于烟团模型中释放烟团的时间步长比观测间隔要小得多，为了给出每个时间步长的三维风场，我们采用线性插值的方法，利用前后两次的观测风场内插出其间隔时间内各个时间步长上的三维风场，内插公式如下：[]()tt t n n i t V t V t V V i ∆-=⋅-+=12121)()()(式中： V(t 1)、V(t 2)—分别为第1和第2个观测时刻的风场值；—烟团释放时间步长；n —为t 1、t 2间隔内的时间步长数目；V i —表示t 1、t 2间隔内第i 个时间步长上的风场值。

1.2 烟团轨迹的计算位于源点的某污染源，在t 0时刻释放出第1个烟团，此烟团按t 0时刻源点处的风向风速运行，经一个时间步长后在t 1时刻到达P 11，经过的距离为D 11，从t 1开始，第一个烟团按P 11处t 1时刻的风向风速走一个时间步长，在t 2时刻到达P 12，其间经过距离D 12，与此同时，在t 1时刻从源点释放出第2个烟团，按源点处t 1时刻的风向风速运行，在t 2时刻到达P 22，其经过的距离为D 22，以此类推，从t 0时刻经过j 个，到t j 时刻共释放出了j 个烟团，这时，这j 个烟团的中心分别位于Pij ，i=1，2，…j ，设源的坐标为（Xs ，Ys ，Zs(t)），Zs(t)为t 时刻烟团的有效抬升高度，Pij 的坐标为（Xij ，Yij ，Zij ），u 、v 分别为风速在X 、Y 方向的分量，则有如下计算公式：t 1时刻：211211111001100110011)()()](,,,[)](,,,[)](,,,[s s s s s s s s s s s s s s Y Y X X D D t t Z Y X t W Z Z t t Z Y X t V Y Y t t Z Y X t U X X -+-==∆⋅+=∆⋅+=∆⋅+=t 2时刻：2222222222112211221122211122111211121121111111111121111111111211111111112)()()](,,,[)](,,,[)](,,,[)()(],,,[],,,[],,,[s s s s s s s s s s s s s s Y Y X X D D tt Z Y X t W Z Z t t Z Y X t V Y Y t t Z Y X t U X X Y Y X X D D D D tZ Y X t W Z Z t Z Y X t V Y Y t Z Y X t U X X -+-==∆⋅+=∆⋅+=∆⋅+=-+-+=+=∆⋅+=∆⋅+=∆⋅+=以此类推，到tj 时刻，共释放出j 个烟团，这些烟团最后的中心位置分别在Pij ，Xij ，Yij ，Zij ，i=1，2，… j ，对于第i 个烟团有：2)1(2)1(11)1()1()1(1)1()1()1()1(1)1()1()1()1(1)1()()(],,,[],,,[],,,[---=----------------+-+==∆⋅+=∆⋅+=∆⋅+=∑j i ij j i ij j i jk ik ji j i j i j i j j i ij j i j i j i j j i ij j i j i j i j j i ij Y Y X X D D D t Z Y X t W Z Z t Z Y X t V Y Y t Z Y X t U X Xj i D 为i 个烟团从源点释放后到tj 时刻所经过的距离。

大气环境容量与环境负荷研究人类的活动不断对大气环境造成影响，污染物排放和资源消耗不断增加，对大气环境质量提出了更高的要求。

为了保护环境，科学家们开始关注大气环境容量与环境负荷之间的关系。

大气环境容量指的是大气环境承载和清除污染物的能力，而环境负荷则是指大气中污染物的含量和对环境造成的压力。

本文将介绍大气环境容量与环境负荷的研究情况和相关的应用。

一、大气环境容量的研究大气环境容量的研究是为了了解大气环境的承载能力，确定污染物排放的上限。

科学家们通过观测和实验研究，得出了一系列数据和模型，以评估大气环境容量。

其中，大气化学模型是常用的一种方法。

该模型考虑了大气中污染物的输送、扩散和化学反应过程，通过计算得出不同区域和不同时间的大气容量。

此外，还有基于统计模型的研究，通过对大气污染物浓度和其他环境因素的分析，推测大气容量的上限。

这些研究结果为环境管理和政策制定提供了科学依据。

二、环境负荷的研究环境负荷是指大气中污染物的含量和对环境造成的压力。

测量和评估环境负荷是了解大气环境污染状况的重要手段。

科学家们通过监测大气中各类污染物的浓度和颗粒物的沉降量，对环境负荷进行研究。

同时，还利用遥感技术和数学模型，对大气污染进行空间分布和趋势分析。

通过这些研究，可以得出大气环境负荷的总体情况和变化趋势，为环境管理和治理提供依据。

三、大气环境容量与环境负荷之间的关系大气环境容量与环境负荷之间存在着密切的关系。

大气环境容量决定了环境负荷的上限，而环境负荷又反过来限制了大气环境容量的发挥。

只有在适当的范围内，大气容量与环境负荷才能相互平衡，保持环境的可持续发展。

因此，研究大气环境容量与环境负荷之间的关系对于制定有效的环境政策和控制污染物排放至关重要。

实际上，大气环境容量与环境负荷之间的关系并不是简单的线性关系。

在实际的环境系统中，还存在一系列的复杂因素，如气候变化、人口增长和经济发展等。

这些因素相互作用，使得大气环境容量与环境负荷之间的关系变得更加复杂。

A值法测算理想大气环境容量的方法一、前言从“九五”开始，我国开始实行《全国主要污染物排放总量控制计划》，这是我国环境保护的一项重大举措，也是保证实现环境保护目标的客观需要。

为了更合理地制定总量控制目标和控制战略，使有限的大气环境容量资源得到合理的利用，促进城市大气污染物排污许可证制度的落实，为“十一五”城市环境保护规划提供技术支持，国家环保总局要求以城市为单位开展大气环境容量测算工作。

A-P值控制法是以GB/T3840-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》为依据，对区域大气污染进行宏观总量控制的一种方法。

它首先利用基于箱模型的A值法计算出控制区的某种污染物的理想容量，然后，采用P值法，在区域内所有污染源的排污量之和不超过上述容量的约束条件下，确定出各个点源的允许排放量。

显然，A-P值法是一种地区系数法，其最大特点是简单易行，只要给出控制区总面积及各功能区面积，再根据当地总量控制系数就能很快算出该面积上的允许排放总量。

本次湖南省8个非重点城市统一采用A-P值法中的A法进行各城市的理想环境容量测算。

二、A 值法的计算公式A 值法计算公式如下：SS C C A Q i b ni si )(1-=∑=式中：Q —污染物年允许排放总量限值，即理想大气容量，104t/a ； A —地理区域性总量控制系数，104km 2/a ； S —控制区域总面积，km 2； S i —城市第I 个分区面积，km 2；C si —第I 个区域某种污染物的年平均浓度限值，mg/m 3； C b —控制区的本地浓度。

三、几个概念的说明 1、控制区的确定每个城市要应用A 值法分别计算城市控制区和城区控制区的大气环境容量。

城市控制区和城区控制区确定原则如下：1）城市控制区：覆盖全市行政区范围的，包括城市所辖所有县和区。

2）城区控制区：城区控制区范围主要依据城市规划建成区确定的区域；考虑部分城市城郊正在建设或已发展成为工业园区，为加强统筹管理，也可合并到城区控制区。