【CN109783980A】基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法【专利
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1 主题内容与适用范围本标准规定了地方大气污染物排放标准的制定方法。
本标准适用于指导各省、自治区、直辖市及所辖地区指定大气污染物排放标准。
2 引用标准GB 3095 大气环境质量标准 GB 9137 保护农作物的大气污染物最高允许浓度 TJ 36 工业企业设计卫生标准3 总则3.1 本标准为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》而制定。
3.2 本标准是指导制定和修订地方大气污染物排放标准的方法标准。
3.3 本标准以大气质量标准为控制目标,在大气污染物扩散稀释规律的基础上,使用控制区(定义见4.1条)排放总量允许限值和点源排放允许限值控制大气污染的方法制定地方大气污染物排放标准。
此外,各地还可结合当地技术经济条件,应用最佳可行和最佳实用技术方法或其他总量控制方法制定地方大气污染物排放标准。
3.4 全国各省、自治区、直辖市制定的大气污染物排放标准中已列入项目的污染物排放允许限值,不得宽于本标准方法计算的排放限值和国家有关的大气污染物排放标准限值。
3.5 本标准各条规定在一般条件写具有同等效力,但对同一污染源标准中各条所确定的允许排放限值不一致时,应以其中最小允许排放限值为准。
3.6 附录中各条规定供使用本标准时参考。
4 气态大气污染物排放总量控制区及大气环境功能分区4.1 气态大气污染物排放总量控制区(以下简称总量控制区)是当地人民政府根据城镇规划、经济发展与环境保护要求而决定对大气污染物排放实行总量控制的区域。
总量控制区以外的区域称非总量控制区,例如广大农村以及工业化水平低的边远荒僻地区。
但对大面积酸雨危害地区应尽量设置SO2和NOX排放总量控制区。
4.2 大气环境功能区是因其区域社会功能不同而对环境保护提出不同要求的地区,功能区数目不限,但应由当地人民政府根据国家有关规定及城乡总体规划分为一、二和三类与GB 3095中3类大气质量区相对应,即:一类区:为国家规定的自然保护区、风景名胜、疗养地等。
大气污染物排放与控制技术研究大气污染是全球面临的严重问题之一,其对人类健康和生态环境造成了极大的危害。
为了减少大气污染对环境的影响,各国都纷纷进行大气污染物排放与控制技术的研究和实施。
一、大气污染物排放状况随着工业化和城市化的不断发展,大气污染物排放量也不断增加。
主要大气污染物包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、悬浮颗粒物(PM)、挥发性有机物(VOCs)等。
这些污染物在工业生产、交通运输和能源消耗等过程中被排放到大气中,对空气质量形成了威胁。
二、大气污染物排放的影响大气污染物排放会导致空气质量恶化,严重影响人类的健康。
二氧化硫和氮氧化物是主要的酸性气体,它们会与气象条件和其他污染物相互作用形成酸雨,对植被和土壤造成损害。
悬浮颗粒物会影响呼吸系统,引发哮喘、支气管炎等疾病。
挥发性有机物则是生成臭氧和光化学烟雾的重要源头。
三、大气污染物控制技术的发展为了减少大气污染物的排放和降低其对环境的危害,全球范围内进行了大量的研究和实践,发展了一系列大气污染物控制技术。
1. 燃煤污染物控制技术燃煤是主要的能源消耗方式之一,也是大气污染物的重要来源。
目前,常见的燃煤污染物控制技术包括脱硫、脱硝和除尘。
脱硫技术主要通过石膏法、碱法和氧化法等将燃煤中的二氧化硫转化为石膏,达到脱硫的效果。
脱硝技术则通过选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)使燃煤中的氮氧化物转化为氮气和水。
除尘技术主要通过电除尘、布袋除尘和湿式除尘等手段将燃煤中的颗粒物去除。
2. 交通污染物控制技术交通运输是城市大气污染的重要来源之一。
为了减少交通污染物的排放,许多城市都实施了限行措施和引入新能源车辆。
此外,还针对传统燃油车提出了尾气净化技术的要求,如三元催化转化器和颗粒捕集器等。
3. 工业废气污染物控制技术工业生产是大气污染物的重要排放源,因此需要针对不同行业和工艺进行相应的废气控制技术。
常见的技术包括催化氧化、活性炭吸附、净化塔等,用于去除工业废气中的有害污染物。
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:[] ()tttn n itVtVtVVi∆-=⋅-+=1212 1)( )()(式中:V(t1)、V(t2)—分别为第1和第2个观测时刻的风场值;t ∆—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t ∆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t ∆,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 ikji 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 DD 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。
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)]。
“九五”期间全国主要污染物排放总量控制实施方案(试行)正文:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- “九五”期间全国主要污染物排放总量控制实施方案(试行)(环控[1997]383号)在《中华人民共和国经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标》中,实施污染物排放总量控制被列为实现“九五”期间环境保护目标的重大举措。
《国务院关于环境保护若干问题的决定》中明确提出:要实施污染物排放总量控制,抓紧建立全国主要污染物排放总量指标体系和定期公布制度。
为此,国家决定在“九五”期间对废气或废水中排放的烟尘、二氧化硫、粉尘、化学耗氧量、石油类、氰化物、砷、汞、铅、镉、六价铬和工业固体废物排放量等12项指标实行排放总量控制。
从而使全国环境污染和生态破坏加剧的趋势得到基本控制,部分城市和地区的环境质量有所改善。
实施污染物排放总量控制,将促进产业结构优化、技术进步和资源节约,有利于推动经济增长方式的转变,有利于贯彻国家产业政策,有利于实现环境资源的合理配置,有利于提高治理污染的积极性。
为保证“九五”期间全国主要污染物排放总量控制计划的实施,并指导各地进行污染物排放总量控制(以下简称“总量控制”)工作,特编制本实施方案。
一、总量控制计划的分解落实“九五”期间全国主要污染物排放总量控制计划已经国务院批复,并下达到各省、自治区、直辖市,其中的排放总量基数是根据环境统计数据和排污系数确定的,是一种国家宏观控制指标。
采用国家宏观总量控制指标,一方面是使全国环境污染和生态破坏加剧的趋势能够得到基本控制;另一方面是将污染物排放总量的限值与各地国民经济发展规划相衔接,从引导改变经济增长方式、搞好工业布局、实施清洁生产、强化环境管理等方面进行排污总量的削减。
一、背景及目标随着我国经济的快速发展,环境污染问题日益严重,尤其是雾霾天气频发,严重影响了人民群众的生活质量和身体健康。
为贯彻落实国家关于大气污染防治的决策部署,结合本地区实际情况,特制定本专项治污减霾方案。
目标:通过实施本方案,力争在2025年前,使本地区空气质量明显改善,PM2.5年均浓度较2019年下降20%,空气质量优良天数比例达到80%以上。
二、主要任务1. 工业污染治理(1)加强工业源污染排放监管,对未达标排放的企业实施限期整改或停产整治。
(2)推广清洁生产技术,鼓励企业进行技术改造,降低污染物排放。
(3)严格控制新建、扩建项目,严把项目审批关,确保项目符合环保要求。
2. 机动车污染治理(1)加强机动车尾气排放监管,推广使用清洁能源车辆。
(2)加大对老旧机动车淘汰力度,鼓励淘汰排放不达标车辆。
(3)加强道路保洁,减少道路扬尘。
3. 建筑施工扬尘治理(1)严格落实“六个百分百”要求,即施工现场围挡100%、覆盖100%、硬化100%、洒水100%、冲洗100%、达标排放100%。
(2)加强对施工现场的监管,确保各项治污减霾措施落实到位。
4. 非道路移动机械污染治理(1)对非道路移动机械实施登记管理,加强排放监管。
(2)推广使用清洁能源非道路移动机械。
5. 非电行业污染治理(1)加强对生物质燃烧、秸秆焚烧等非电行业污染源的监管。
(2)推广使用清洁能源,减少生物质燃烧等污染。
三、保障措施1. 加强组织领导。
成立专项治污减霾工作领导小组,负责统筹协调、督促检查工作。
2. 强化责任落实。
明确各级政府、各部门、各企业的治污减霾责任,确保工作落到实处。
3. 加大资金投入。
加大财政资金投入,支持治污减霾工作。
4. 加强宣传教育。
广泛开展治污减霾宣传教育,提高全民环保意识。
5. 严格考核问责。
对治污减霾工作不力、成效不明显的地方和单位,严肃追究责任。
四、实施步骤1. 制定本方案,明确目标任务、主要任务、保障措施和实施步骤。
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请号 201910118354.9
(22)申请日 2019.02.16
(71)申请人 河南省环境保护科学研究院
地址 450000 河南省郑州市金水区顺河路1
号
(72)发明人 袁彩凤 时翔明 李祥华 肖军仓
张志 张清敏 王凯丽 张晓果
王婧
(74)专利代理机构 北京卓恒知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 11394
代理人 张权
(51)Int.Cl.
G06F 17/50
(2006.01)
G01N 33/00
(2006.01)
(54)发明名称
基于大气环境容量、环境质量及污染排放量
制定大气污染物减排方案的方法
(57)摘要
本发明涉及基于大气环境容量、环境质量及
污染排放量制定大气污染物减排方案的方法,本
发明以污染物排放在线监测数据、环境质量在线
监测数据以及基于WRF模型计算机程序化计算出
的大气环境容量数据为基础核算大气污染物减
排量,并最终生成大气污染物减排方案,并且由
于WRF模型可以计算预报未来一周内气象参数,
可以据此预报一周内的大气环境容量,因此使用
本发明技术方案的方法,可在重污染天气到来之
前提前制定减排方案,并可制定时间精度为1小
时的短期污染物减排方案,使得区域内的大气污
染减排方案处于动态控制,更加适用短期减排方
案的制定,完美契合可持续发展战略的部署,将
破坏降到最低,适合推广应用。
权利要求书3页 说明书7页 附图20页
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2019.05.21
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A
1.基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法,其特
征在于,分为以下几个步骤:
第一:计算污染物排放量数据:污染源排放污染物浓度、排气量等数据由安装在排气口
的传感器记录并传输至服务器,建立相应数据库,由数据库中获取所需参数从而计算出污
染物排放量数据,计算公式如下:
Mh=ρh×Vh,式中:Mh污染源每小时污染物排放量,单位:千克;ρh每小时污染物排放平均
浓度,单位:千克/立方米;Vh每小时污染物排放体积,单位:立方米;
第二:基于WRF模型计算污染物大气环境容量:基于WRF模型的计算机程序化计算大气
环境容量的方法,计算步骤如下:
步骤一:计算某一选定区域W污染物的大气环境容量,选定所要计算区域中心坐标为北
纬A,东经B,边长为X*Y的范围,计算时间长度为K年L月M日0时-23时,根据公式:
δ=[0.006918-0.399912cosθ0+0.070257sinθ0-0.006758cos2θ0+0.000907sin2θ0-
0.002697cos3θ0+0.001480sin3θ0]×180/π,式中:θ0=360dn/365,deg;δ—太阳倾角,deg;
dn—一年中日期序数,0,1,2……,364,得出所要计算区域K年L月M日的太阳倾角δ;
步骤二:将步骤一中求得的太阳倾角代入公式:
式中:h0—太阳高度角,deg;—当
地纬度,deg;t—北京时间,h;λ—当地纬度,deg;计算区域中心坐标为:北纬A,东经B,得出0
时-23时各个时间段内对应的太阳高度角h0,根据太阳高度角可知:K年L月M日昼间为c-d
时,夜间为g-h时,e-f时;
步骤三:查询地面气象sam文件得出网格点中心坐标为:北纬A,东经B,0时-23时各个时
间段内对应的总云量/低云量;
步骤四、由太阳高度角h0、总云量/低云量、以及昼夜情况查询太阳辐射等级表得出所要
计算区域中心坐标为:北纬A,东经B,0时-23时各个时间段内对应的太阳辐射等级;
步骤五:将以上数据参数由WRF模型运算完成输出所要计算区域点中心坐标为:北纬A,
东经B,0时-23时各个时间段内的风速U、干沉降速率Ud、降水速率R;
步骤六:由太阳辐射等级与风速的对应关系,查询大气稳定度等级表得出计算区域点
中心坐标为:北纬A,东经B,0时-23时各个时间段内的大气稳定度等级;
步骤七:结合地区序号表确定计算区域点中心坐标为:北纬A,东经B,所处的地区序号,
并且结合大气稳定度等级查询我国不同地区和在不同大气稳定度等级下所对应的as/bs数
值,求得计算区域点中心坐标为:北纬A,东经B,0时-23时各个时间段内对应的as/bs数值;
步骤八:综合计算区域点中心坐标为:北纬A,东经B,0时-23时各个时间段内对应的风
速以及0时-23时各个时间段内对应的as/bs数值,求得网格点中心坐标为:北纬A,东经B,地
转参数f以及0时-23时各个时间段内对应的大气混合层厚度H;
步骤九:大气环境容量Q的表达式表示为:
权 利 要 求 书
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