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邯郸市是我国北方重要的重工业城市,该市以钢铁、焦化等高能耗、高污染企业为主的产业体系,严重污染了邯郸市的大气环境,影响了人们的生活质量和身体健康。近年来,虽然邯郸市政府和环保局在企业污染控制方面做了大量工作,大气环境质量得到了一定改善,但是由于历史欠帐较多,目前邯郸市的大气环境质量与人们的期望值仍然有一定差距。邯郸市所面临的情况在我国的很多城市中普遍存在,为此,需要政府作出更科学的环境管理决策、制定更合理有效的大气环境规划。本文以邯郸市大气污染源调查为基础,研究使用先进的MM5-CMAQ耦合模型系统创建大气环境管理平台并计算出邯郸市区大气环境容量,在此基础上制定了市区大气环境规划,为邯郸市政府的环境污染控制决策提供科学有效的依据,也为其它地方政府提供方法上的参考。
本文在详细调查邯郸市大气污染源基础数据的基础上,核算、建立了比较详细的邯郸市大气污染源排放清单,基础资料收集区域具体到乡镇,排放因子包括PM、SO2、NOx、VOCs、NH3等。利用MAPINFO系统对污染源排放进行网格化空间分配处理,为空气质量模型提供标准化的源清单输入数据。
根据邯郸市地形、地貌特点,选择利用先进的中尺度气象模型ARPS、MM5分别与区域空气污染传输模式CMAQ建立耦合模型系统。首先,对ARPS、MM5模拟的气象要素(气压、温度、风速)与相应观测数据进行对比分析,评价两模型在研究区域的应用情况,结果发现MM5较ARPS的模拟数据更接近观测值;然后,对ARPS-CMAQ和MM5-CMAQ两套模型系统模拟的空气质量结果与相关监测站点的监测数据进行对比分析,并参考MM5与ARPS的比较结果,从中选择出相对较优的气象-环境耦合模型系统MM5-CMAO。并将该系统与MAPINFO污染源处理系统连接,创建邯郸市大气环境管理平台。
应用该平台系统对研究区域邯郸市区的大气污染源清单进行逐步逐量削减,模拟计算得到邯郸市区PM10和SO2在80%、85%达标率的大气环境容量和相应的达标规划需要的污染物削减量,其中,大气环境容量分别为4.90万t/a、4.25万t/a和6.04万t/a、5.07万t/a,相应的污染物削减量分别为6.28万t/a、6.93万t/a和6.44万t/a、7.41万t/a。大气环境容量和相应污染物削减量的计算是邯郸市区大气环境达标规划污染物削减的基础和依据。
本文对邯郸市区的大气污染源排放特点进行了详细分析,发现其污染物排放总量较大,特别是工业无组织粉尘排放量大,且主要集中在钢铁、水泥、焦化等重工业行业。根据上述污染物排放特点,研究确定了邯郸市区钢铁、电力等主要行业的产业技术水平、清洁生产水平、污染物末端控制技术水平,同时分析了区域内施工扬尘、交通扬尘、汽车排放、裸地扬尘、居民燃煤等无组织尘的污染控制现状,并在此基础上制定出了邯郸市区大气污染物的可行性控制方案、单位污染物削减费用,确定了钢铁、水泥、焦化等主要行业企业各污染物的可行性削减量。
以费用最低为目标,以大气环境容量和达标需要削减污染物排放量为条件,以可行性削减量为约束,以不同污染源污染物削减费用为参数,确定了邯郸市区大气污染物削减线性优化规划模型,并应用Matlab软件求解,得到规划近期2010年邯郸市区80%达标率的大气环境优化规划结果,以此为基础进一步制定出规划远期2015年85%达标率的邯郸市区大气污染物削减方案。
根据近、远期规划方案对本次规划的投资费用进行了简要概算。规划近期投资费用总额约8.76亿元,年运行费用约5.16亿元;规划远期需追加投资费用约12.31亿元,追加运行费用约0.12亿元。同时,本文采用费用一效益法对规划投资产生的农业、人体健康、清洁生产等效益进行了分析,得到规划年的总效益约46.90亿元。
本文研究成果可用于区域大气环境控制的科学管理,并能筛选对区域大气环境质量影响较大的敏感源、模拟计算大气环境容量,并进一步制定区域大气环境达标规划控制方案,为政府部门提供科学决策依据。