大气环境容量

大气环境容量测算研究（20152207014 环境工程建文）摘要：中国城市的大气污染相当严重，对城市大气污染物实施总量控制将是控制城市大气环境管理污染的主要手段。

人们对空气污染问题的关注促进了空气质量数值模式的发展，至今空气质量模式已经发展了三代。

目前，国外常用的模式有ISC3，ADMS，AERMOD，Models-3，CAPPS等。

本文主要介绍国外应用的一些大气环境容量模型，了解各种模型的应用效果，根据实际问题的需求选择合适的空气质量模式，为测算地区环境容量提供依据。

关键词：大气，环境容量，模型Abstract: The people's concern to the air pollution problem promoted the development of air quality numerical model. Up to the present, the air quality model has already developed for three eras. Currently, the common models contain ISC3, ADMS, AERMOD, Models-3, CAPPS etc in domestic and international. The right model should be selected by actual problem. The calculation models for the atmospheric capacity are introduced in this paper, and the applicability of all kinds of models is analyzed. According to the need of actual situation choose relevant air quality model, providing rationale for calculating regional environmental capacity.Key words: Atmosphere; Environmental capacity; Model.一、前言随着我国工业、交通和建筑业的蓬勃发展，以二氧化碳、氮氧化物和悬浮颗粒物为主的大气污染日趋严重，已经成为我国政府和社会共同面临的严峻问题。

1武汉市大气环境容量大气环境容量是指在满足大气环境目标值（即能维持生态平衡并且不超过人体健康要求的阈值）的条件下，某区域大气环境所能承纳污染物的最大能力，或所能允许排放的污染物的总量。

前者常被称为自净介质对污染物的同化容量；而后者则被称为大气环境目标值与本底值之问的差值容量。

它们的大小取决于该区域内大气环境的自净能力以及自净介质的总量。

若超过了容量的阈值，大气环境就不能发挥其正常的功能或用途，生态的良性循环、人群健康及物质财产将受到损害。

研究大气环境容量可为制定区域大气环境质量标准、控制和治理大气污染提供重要的依据。

1.1武汉市空气质量功能区划根据《环境空气质量杯准》（GB3095-1996），结合武汉市实际情况，确定武汉市环境空气质量功能区类别范围及其执行的环境质量标准如下：表1-1 武汉市环境空气质量功能区类别功能区类别区域范围辖区面积（km2）执行的环境质量标准一类区沉湖湿地珍稀水禽自然保护区、嵩阳森林公园、九真山森林公园蔡甸区141.13一级标准龙泉山风景区、青龙山森林公园江夏区26.81木兰生态旅游区黄陂区947.00道观河风景旅游区新洲区47.88二类区除一类和三类功能区以外的地区全市7331.59 二级标准三类区青山工业区青山区三级标准葛店工业区洪山区备注①一类区与二类区相邻的地区向二类区扩展300 米为缓冲带，执行一级标准；②一类区与三类区相邻的地区向三类区扩展500 米为缓冲带，执行一级标准；③二类区与三类区相邻的地区向三类区扩展300 米为缓冲带，执行二级标准。

注：武汉市自2013 年开始执行《环境空气质量标准》（3095-2012），新标准规定三类区并入二类区执行新的二级标准1.2武汉市空气质量监测系统目前武汉市城区拥有10 个国家环境空气自动监测点（9 个环境空气质量评价点和1 个对照点），分别是汉口花桥、武昌紫阳、沌口新区、汉口江滩、吴家山、东湖梨园、汉阳月湖、东湖高新、青山钢花和沉湖七壕（对照点），具备SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO 和O3的监测能力。

工业园区大气环境容量的计算问题研究杨俊艾培顺(云南东陆环保工程有限公司,云南昆明650091)随着人类社会工业化的不断发展,源源不断地向周围大气环境排放污染物质,对大气环境产生影响,导致环境质量下降。

在大气环境污染治理的过程中,一方面要对排放的污染物进行治理,实现达标排放;另一方面还必须将环境体系中污染物负荷总量控制在自然环境的承载能力范围内。

研究、计算大气环境体系中环境容量的大小,不仅可以指导环境污染治理中实现大气污染物总量控制的目标,还可以根据环境体系的实际情况,合理利用大气环境容量资源,在保护环境的前提下,降低环境治理的成本,是促进社会经济的可持续发展和实现“三效益”协调发展的重要途径[1]。

一般来说,工业园区大气污染的排放量在整个城市工业废气污染物排放总量中占有很大的比重,因此在制定城市规划与实行总量控制过程中,人们首先要探讨的是工业园区排放总量和容量问题。

目前在工业园区规划环评工作中,由于环境容量计算难度较大,尚未形成具体的规范。

目前常用的A-P值法、多源模型法和模拟法等,存在着涉及参数较多、取值难、计算量大、误差大等问题。

本文作者参与了云南大学科技咨询发展中心完成的《武定工业园区规划环评报告书》[2]、《牟定工业园区规划环评报告书》[3]和《姚安工业园区规划环评报告书》[4]以及参阅了昆明理工大学完成的《大理创新工业园区规划环评报告书》[5]等工作的实践,对大气污染物环境容量使用的A-P法及计算结果进行分析,并阅读了大量文献资料,在征求专家学者意见后,对A-P值法用于工业园区大气环境容量计算的适用性提出质疑,并提出了自己的一些见解。

1大气环境容量简介环境容量是指遵循环境质量标准,在一定的范围内,环境所能承纳的最大污染物负荷总量。

它是污染物质的特性和自然环境的特性产生的结果,是反映以水热平衡规律、化学元素在自然环境中的迁移转化规律和生物与环境之间的物质能量交换规律为基础的综合性指标[6]。

用A-P值法计算城市大气环境容量核算本节用A-P值法计算AA区大气环境容量,即污染物最大允许排放量，并提出总量控制方案。

污染物指标为PM10、SO2、NO2。

由于对一定区域、一定污染源结构和环境目标条件下，A-P值法计算的环境容量仅与控制区面积、环境背景、污染源结构和排放方式有关，考虑到规划年污染源结构和排放方式存在不确定性，因此本次环境容量核定假定环境背景浓度和污染源结构、排放方式不变，在此前提下，规划环境容量与现状环境容量一致。

为此只对现状环境容量进行核定。

1 AA区的地形、地貌和气象特点：1.地形、地貌：AA区地处成都平原东部边缘及龙泉山背斜西北部，总的地势东南高、西北低。

区境可分为低山、浅丘、平原三个地貌区，东南部低山区地势最高，相对高差370米，面积占全区26.28%，中部浅丘区起伏不大，相对高差50米，面积占全区36.49%，西北部平原区地势最低，地表平坦，相对高差40米，面积占全区37.23%。

2.气象:AA区属内陆亚热带湿润季风气候区，其特点是四季分明，气候温和，雨量较充沛，日照偏少，无霜期长。

春季雨少而旱；夏季较热多暴雨而涝，也有伏旱出现；秋季气温下降快，多连绵雨；冬季短而干燥多雾。

本区多年平均气温在19℃~16.7℃之间，平坝年平均16.2℃。

七月平均最高气温25.9℃，一月平均气温5.6℃，极端最高气温为36℃，极端最低气温为-5.4℃，稳定通过0℃的平均年积温为5932.2℃，日平均气温稳定通过10℃的积温为5101.0℃，平均日照时数为1238.9小时，全年无霜期273~279天，区境内的平坝、丘陵、低山气候略有差异，丘陵平均气温比平坝高0.3℃，比低山区高0.7℃，平坝区年平均气温高于低山区0.4℃。

降水量，全区多年平均降水量925.4mm 左右，东南方的低山区高于中部浅丘区，浅丘区又高于西北区的平坝，但地区全年差异全年在20~50mm 左右。

降水多集中在6—9月，月降水量均在100mm 以上。

应用多源模式核定重点城市大气环境容量技术验收导则（征求意见稿）本要求根据国家环境保护总局的“城市大气环境容量核定工作方案”中的基本要求、基本方法、技术路线和主要内容，给出采用多源模式计算城市大气环境容量的具体要求和必要的研究内容，作为核定验收的一个依据，同时也可以作为报告书的大纲。

一、城市概况1.1城市基本情况介绍内容包括：区划、人口分布、地势、河流、气候、经济发展状况、居住环境，道路交通等。

1.2城市燃料结构，燃料消耗数量。

二、大气环境容量规划区的确定和划分2.1 城市大气环境容量规划区的确定给出城市大气环境规划区和建成区基本情况及区域图，图中要给出监测点位置图，主要污染源位置。

确定大气容量规划区和大气环境规划区的类型功能，进一步说明如何划分。

2.2基准控制点基准控制点的选取原则、点位和数量2.3大气容量规划区的网格化划分根据大气容量规划区的大小，确定基本网格长度。

将大气容量规划区初始网格化。

三、大气污染源数据收集和分析大气容量规划区内的大气污染源可以分为点源、面源（体源）、线源。

报告中给出污染源划分原则和方法，并且给出点源清单、面（体）源清单、线源清单。

3.1点源具体调查内容有：（1）源号（2）序号（3）单位名称（4） x坐标（可以给网格坐标，也可以给出绝对距离，以下所有x，y相同）（5）y坐标（6）海拔高度，m（平原地区可缺此项）（7）排放源高（烟囱高度），m（8）烟气流速， m/s（9）出口直径， m（10）烟气温度， K（最好用绝对温标）（11）燃料类型（12）so2源强（最好同时给出t/a， kg/h， mg/s，因为上报的是容量是t/a，大气污染物排放标准限值用的是kg/h，模式计算用的是mg/s，以下相同）（13）so2源强日时变化类型和年日变化类型（14） no x源强（15） no x源强日时变化类型和年日变化类型（16） pm10源强（17） pm10源强日时变化类型和年日变化类型3.2线源具体调查内容有：（1）源号（2）序号（3）道路名称（4）车辆类型（5）车流量（6）分段线源x坐标x0-x1，x1-x2，x2-x3……（7）分段线源y坐标y0-y1，y1-y2，y2-y3……（8）分段no x源强（9）分段 pm10源强（10）no x源强日时变化类型（11） pm10源强日时变化类型3.3面源具体调查内容有（1）源号（2）序号（3）面源中心点的x坐标（4）面源中心点的y坐标（5）面源中心点的海拔高度，mm（平原地区可缺此项）（6）面源源高，m（7）so2源强（8）no x源强（9）pm10源强四、基准控制条件4.1若采用采暖月、采暖季的气象资料作为基准控制条件，在报告中明确，是采用气象资料整理成为大气稳定度、风向、风速联合频率作为基准控制条件，还是采用这些逐时的气象资料作为控制基准条件，并且准备有关资料待查。

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。

环境容量与污染物排放总量如何控制？一、区域环境容量分析(一)熟悉大气环境容量的基本概念、计算方法及在EIA中的运用1.大气环境容量的基本属性：在给定的区域内，达到环境空气保护目标而允许排放的大气污染物总量，就是该区域大气污染物的环境容量。

特定地区的大气环境容量与以下因素有关：⑴涉及的区域范围与下垫面复杂程度。

⑵空气环境功能区划及空气环境质量保护目标。

⑶区域内污染源及其污染物排放强度的时空分布。

⑷区域大气扩散、稀释能力。

⑸特定污染物在大气中的转化、沉积、清除机理。

2.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Si。

④第i个功能区的污染物控制浓度(标准浓度限值)ci。

⑤第i个功能区的污染物背景浓度cib。

⑥第i个功能区的环境质量保护目标ci0。

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》(GB/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)：ci＝ci0-cib。

③确定各个功能区总量控制系数Ai值：Ai＝A×ci。

④确定各个功能区允许排放总量：file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif。

⑤计算总量控制区允许排放总量Qa：file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif。

允许排放总量Qa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。