南充市大气环境容量核定及影响评价

廖咏梅

（西华师范大学 生命科学学院，四川 南充637000）

1 引言

环境容量是指自然环境和环境组成要素对污染物的承受量和负荷量。在目前的环境容量研究中，主要开展的是区域环境要素中污染物的环境容量计算，它可得出污染物总量控制的关键参数并可作为环境目标管理的依据。从“九五”开始，我国已开始实行《全国主要污染物排放总量控制计划》，使环境质量管理从浓度控制逐步转为总量控制，国家环保总局从2002年起在全国范围内启动了113个重点城市的大气环境容量核定工作。南充市积极贯彻落实国家环保总局和省环保局的部署，在全市范围内进行了大气环境容量核定工作。通过环境容量核定，全面调查分析南充市大气环境现状，摸清了主要环境问题，提出了科学有效的控制方案，为南充市的环境管理、规划与决策提供科学依据。

2 控制区确定

根据《中华人民共和国大气污染防治法》、《环境空气质量标准》（GB3095－1996）、《环境空气质量功能区划分原则与技术方法》（HJ14－1996）并结合南充市地理环境、经济状况和发展规划来确定南充的大气环境功能区，总的规划面积为12479km2，其中一类功能区253km2，占全市幅员面积的2%，二类功能区12226km2，占全市幅员面积的98%，无三类功能区。

再根据《容量核定的8项技术说明》，南充市城区控制区按1000m×1000m网格化，得72个网格，制作出《南充市大气容量测算城区控制区网格图》。

3 监测点位的布设及南充市大气环境质量现状

3.1 监测点位的布设

南充市城区控制区设置5个空气质量监测点，其中石油学院监测点为清洁对照点，点位布设情况见表1。坐标以南充市大气容量测算城区控制区网格图左下角温家村为原点，原点经度106.05°，原点纬度30.07°。

表1 监测点位一览

3.2 城区控制区大气环境质量状况

南充市城区控制区5个环境空气监测点，分别对SO2、NO2、PM10进行监测，其环境空气主要污染物为可吸入颗粒物，其次为二氧化硫。污染受季节气候影响较大，污染季节变化顺序为：冬季＞春季＞秋季＞夏季。

4 污染源分析

此次大气容量测算以市区工业企业污染源调查为重点，并对市区学校、医院、宾馆、第三产业和居民的燃料结构进行统计调查；完成机动车情况调查。根据以上调查，筛选出区属、市属以上重点大气污染源企事业有85家，其中烟囱高度大于30m的点源有14家，第二类面源69家。85家企事业有锅炉41台（点源14台，第二类面源27台），窑炉36座（第二类面源），大灶6座（第二类面源），主要分布在城区控制区。由于南充市机动车排放污染程度S＜7，可不做线源分析。

5 A－P值法的应用

5.1 模型的选取

采用A值法计算城市的理想大气环境容量，城区控制区的环境容量在A值法的基础上，应用P值法或各类多源模式进行调整，得出实际环境容量。在城市划分中，南充市被划分为第四类城市，综合考虑容量核算基础工作薄弱等因素，南充市选取P值法进行城区控制区实际环境容量的计算。

5.2 AP值法气象条件确定

AP值法气象条件确定就是总量控制系数A值的确定。根据国家标准GB／T3840－91中的区域划分，各城市地理区域性总量控制系数（A值）统一按照A＝Amin＋0.1×（Amax－Amin）确定。南充市属于第6类地区，A值范围为2.8～4.2，计算后得出南充市总量控制系数A＝2.94。

5.3 理想环境容量计算

5.3.1 容量核定指标

按国家环保局下发的《城市大气环境容量核定技术报告编制大纲》的要求，结合南充市的实际情况，特选取SO2、PM10、NO2作为本次大气容量核定的指标。

5.3.2 城区控制区理想大气环境容量计算公式

用A值法公式求取城区控制区及其分区的理想大气环境容量：

式中：Q城区为城区控制区某种类污染物年允许排放总量限值，104t／年；A为地理区域性总量控制系数，104km2／年；S为城区控制区域总面积，km2；Si为城区控制区第1个分区面积，km2；Ci为第1个区域某种污染物的年平均浓度限值，mg／m3；C0为城区控制区的本底浓度。

5.4 城区控制区实际环境容量计算

P值法计算公式如下。各片区内某种污染物排放总量控制系数由式（2）计算：

式中：Aki为第i片区某种污染物排放总量控制系数，104t／年·km；Cki为GB3095－96等国家和地方有关大气环境质量二级标准的年日平均浓度限值，mg／m3；C0为区域背景年日平均浓度值，mg／m3；A为地理区域性总量控制系数，104km2／年。

总量控制区内面源（几何高度低于30m的排气筒排放或无组织排放源）大气污染物年排放总量限值由式（3）计算：

式中：Qbk为建成区内某种污染物面源年允许排放总量限值，104t；Qbki为第i片区面源某种污染物年允许排放总量限值，104t，其计算方法见公式（4）。b为面源排放总量下标。

各片区面源污染物排放总量限值按式（4）计算。

式中：Qbki为第i片区面源某种污染物年允许排放总量限值，104t；Qaki为第i片区某种污染物年允许排放总量限值，104t；a为面源排放分担率。查GB／T 3840－91中表1，取0.15。各片区点源污染物排放总量限值由式（5）计算：

式中：Qpki为第i片区内某种污染物点源允许排放率限值，t／h；Pki为第i片区内某种污染物点源排放控制系数，t／h·m2，计算方法见公式（6）。He为排气筒有效高度，m，计算方法见公式（11）。

点源排放控制系数按式（6）计算：

式中：Pki为第i片区内某种污染物点源排放控制系数，t／h·m2；βki为第i片区某种污染物的点源调整系数，计算见公式（7）；βk为总量控制区（建成区）内某种污染物的点源调整系数，计算方法见公式（8）；Cki为见公式（2）定义，但使用日平均浓度限值，mg／m3；P 为地理区域性点源排放控制系数，查GB／T 3840－91中表1，取中值62.5。各片区点源调整系数按式（7）计算：

式中：βki见公式（6）定义，若＞1则取＝1；Qaki为第i个片区某种污染物年允许排放总量限值，104t；n为片区总数；i为建成区内各片区分区的编号；a为总量下标；k为某种污染物下标；Qbki为见公式（3）定义；Qmki为第i功能区内某种污染物所有中架点源（几何高度大于或等于30m、小于100m的排气筒）年允许排放的总量，104t。总量控制区点源调整系数按式（8）计算：

式中：βk见公式（6）定义，若＞1则取＝1；Qak为建成区某种污染物年允许排放总量限值，104t；Qbk为见公式（3）定义；Qmk为总量控制区内某种污染物所有中架点源（见公式（7）定义）年允许排放的总量，104t；Qek为总量控制区内某种污染物所有高架点源（几何高度大于或等于100m的排气筒）年允许排放的总量，104t。各片区各点源污染物初始允许排放量由式（9）计算：

式中：Qpkii为第i片区内某种污染物点源允许排放率限值，t／h；Cki为见公式（6）定义；P 为地理区域性点源排放控制系数，查GB／T 3840－91中表1，取62.5。He为排气筒有效高度，m，计算方法见公式（11）。各功能区内大气污染物中架点源的年允许排放总量由式（10）计算：

式中：Qmki为第i片区内某种污染物中架源年允许排放总量限值，104t／年；Qppki为见公式（9）定义；8760为控制周期为1年，即8760h。排气筒有效高度按式（11）计算：

式中：H为排气筒距地面几何高度，m。ΔH 为烟气抬升高度，m。当烟气热释放率Qh大于或等于2100kJ／s且烟气温度与环境温度的差值ΔT大于或等于35K时，ΔH使用式（12）计算：

式中：n0为烟气热状况及地表状况系数；n1为烟气热释放率指数；n2为烟筒高度指数；Qh为烟气热释放率，kJ／s；H 为见公式（11）定义；Pa为大气压力，hPa，取邻近气象站年平均值；Qv为实际排烟率，m3／s；ΔT为烟气出口温度与环境温度差，K；TS为烟气出口温度，K；Ta为环境大气温度，K，取排气筒所在市（县）邻近气象台（站）最近5年平均气温；Va为烟囱出口处环境平均风速，m／s。

以排气筒所在市（县）邻近气象台（站）最近5年平均风速，按幂指数关系换算到烟囱出口高度的平均风速。

式中：V1为邻近气象台（站）Z1高度五年平均风速，m／s；Z1为相应气象台（站）测风仪所在的高度；Z2为烟囱出口处高度（与Z1有相同高度基准），m；m为查GB／T3840－91选取，大气稳定度为B时，城市风廓线幂指数值m取0.15。凡地面以上10m高处年平均风速Va小于或等于1.5m／s的地区使用式（17）计算抬升高度：

Qh为烟气热释放率，KJ／S，见公式（13）定义。

6 容量的确定

6.1 理想环境容量计算结果

通过公式（1），得出南充市的理想环境容量，结果见表2。

表2 南充市理想环境容量测算结果

由于城区控制区执行二级控制标准，城市控制区98.4%的面积执行一级控制标准，从计算结果可看出，受一级控制标准的限制，城市控制区SO2的容量较小。

6.2 实际环境容量计算结果

通过公式（5～17），可以得出城区控制区实际环境容量，见表3。

表3 南充市城区控制区实际环境容量

6.3 结果分析

6.3.1 SO2测算结果分析

在现有烟源布局不变、排放状况不变的情况下，城区控制区内SO2允许排放量是2738t／年。而实际排放量是3336.42t／年；其中点源允许排放量是1616t／年，实际排放量是2294.10t／年，面源允许排放量是1122 t／年，实际排放量是1042.32t／年，显然点源污染相对较突出。从近三年环境空气质量监测数据分析可知：城区控制区环境空气SO2有超标现象，在全年平均风速较低、气象条件不利时，污染物难于扩散，容易造成局部污染（表4）。

表4 城区控制区各类源SO2实际排放量和允许排放量比较

6.3.2 NO2测算结果分析

在现有点源、面源和线源布局不变的情况下，城区控制区环境空气NO2的允许排放量是5093t／年，实际排放量是763.7t／年，其中点源允许排放量是3596t／年，实际排放量是602.3t／年，面源允许排放量是1497t／年，实际排放量是161.4t／年，说明该市环境空气受NO2的污染较轻，容量资源还比较多，近三年的环境空气质量监测数据也表明了建成区NO2日均值无超标现象，且远低于标准值（表5）。

表5 城区控制区各类源NO2实际排放量和允许排放量比较

6.3.3 PM10测算结果分析

经测算，城区控制区PM10的允许排放量为6361t／年，而实际排放量为3386.46t／年，点源的允许排放量为4492t／年，而实际排放量为1340.60t／年；面源的允许排放量为1870t／年，而实际排放量为2045.86t／年，显然实际排放量超过允许排放量，这说明对环境空气PM10的贡献有相当大的部分来自面源（表6）。

表6 各类源PM10实际排放量和允许排放量比较

7 对策与建议

7.1 SO2排放量削减

由于城区控制区环境空气SO2有超标现象，且点源污染相对突出，因此针对点源制定如下削减方案。

南充美亚丝绸集团、太极南充制药厂等点源均规划进行煤改气，即可减排SO2300t／年；南充盐厂规划改为煤气混烧，如果排放量按削减30%计算，则SO2排放量可削减80t／年；南充成华矿机厂规划煤改电，可减排SO270t／年；南充炼油厂规划采取干气脱硫措施，如果排放量按削减30%计算，则SO2排放量可削减50t／年；其他点源均规划改进脱硫设施，进一步降低SO2排放量，如果排放量按削减20%计算，则这部分点源SO2排放量可削减300t／年；以上共计可削减800t／年。综上分析，城区控制区内点源的SO2排放量将控制在1500t／年左右。这个排放量处于点源实际环境容量之内。

7.2 PM10排放量削减

城区控制区PM10的削减主要应针对面源进行。面源实际排放量达2045.86t／年，而实际环境容量只有1870t／年，显然实际排放量超过允许排放量，根据以上PM10污染的特点制定削减方案如下。

（1）针对第一类面源。进行“三产业”煤改气工程和全市民用气改造工程，PM10排放量可削减80t／年。

（2）针对第二类面源。南充市大气污染治理规划要求所有燃煤锅炉、窑炉全部上除尘设施和对无组织粉尘排放源加强管理，如果按30%的除尘率计算，则这部分排放源PM10排放量可削减430t／年。

（3）针对扬尘。根据污染源分析，南充市城区控制区环境空气受扬尘污染较为突出，由于该市的基建位居四川省第二位（仅次于成都市），是造成南充市PM10超标的重要原因，但也是无法量化削减的。只能建议相关部门加大对扬尘污染的执法力度，通过控制扬尘来进一步削减PM10。由于无法量化削减量，故采取削减点源来平衡扬尘污染：点源（南充美亚丝绸集团、太极南充制药厂、南充盐厂、南充成华矿机厂）煤改气、煤改电，PM10排放量可削减260t／年；其他点源消烟除尘按30%的除尘率计算，则这部分PM10排放量可削减330t／年；点源合计可削减590t／年。

综上分析，城区控制区面源的PM10排放量一共可削减1100t／年，即将面源排放量控制在950t／年左右。这个排放量远小于面源的实际环境容量。可使PM10监测数据满足达标90%的保证率。

7.3 NO2排放量削减

通过容量测算，NO2容量较多，此次可不考虑削减。

7.4 结论

通过大气环境容量的核定及相应削减措施，南充城区空气质量均能达标，符合要求，见表7。

表7 城区控制区理想环境容量、实际环境容量及实际排放量汇总

［1］ 陆书玉.环境影响评价［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］ 国家环境保护总局.城市环境容量核定工作方案［R］.北京：国家环境保护总局，2003.

［3］ 国家环境保护总局.城市大气环境容量测算模型简介［R］.北京：国家环境保护总局，2003.