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摘要：近年来，我国大气环境质量急速恶化，开展大气环境容量核算及污染物总量分配研究工作，是落实大气污染防治行动计划的必然要求。以沙洋县官垱产业城为研究对象，通过A-P值法估算大气环境容量，再综合考虑研究区域内污染源分布情况，调整后的SO2、NO2、PM10环境容量能满足该产业城近期发展需求，将为后期的城市规划和环境管理提供依据。
关键词：大气污染防治;大气环境容量;总量分配;A-P值法
中图分类号：X51 文献标志码：A 文章编号：1008-4657（2020）05-0088-04
0 引言
近年来，随着全国工业化和城镇化的快速推进，石油、煤炭等化石能源消耗显著增加，其燃烧产生的废气诱发全国大范围的雾霾，恶劣的空气质量对人体健康产生较大危害[1-3]。频发的大气环境污染表明，人类社会对大气环境的污染已超过大气环境容量的最大限值，大气中的各类污染物包括次生污染物已远远超过了大气生态环境本身的自我净化能力。在学习借鉴国外先进的大气污染防治经验基础上，我国正逐步推进基于大气环境容量的污染物总量控制这一污染治理方式[4]。
大气环境容量是指以特定的某一地区为研究对象，在一定的污染源空间结构下，根据该地区生态环境的自我净化能力，为达到环境空气质量功能区划所规定的标准限值，所允许的大气污染物最大排放量[5]。大气环境容量估算是污染物总量控制的基础[6]，它既能对现有污染源进行控制和消减，还能从空间结构上指导污染源合理布局，最终促进环境与经济社会的协调发展[7]。
我国大气环境容量核算方法主要有A-P值法、目标函数法和模型模拟法三种，其中A-P值法具有简化区域气象条件，操作简单的优点，应用广泛[8]。本文通过A-P值法估算沙洋县官垱产业城的大气环境容量，在综合考虑产业城区域内污染源分布情况的基础上，对排放总量进行模拟分配，实现研究区域内污染物排放总量控制。
1 研究对象
沙洋县官垱产业城规划面积约2.85 km2，本次研究以规划建设用地的2.85 km2作为总量控制区。总共分9个控制区，各控制区面积如表1所示。研究区域环境空气质量执行《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级标准，分别为SO2：0.06 mg/m3、NO2：0.04 mg/m3、PM10：0.07 mg/m3。
2 研究方法
大气环境容量采用A-P值法进行计算。A-P值法具有易操作、适用性强的优点[9]，已成为当前流行的区域大气环境容量估算模型。
2.1 大气环境容量估算方法[10]
2.1.1 各功能区的大气环境容量模型方程
式中，Qaki为第i功能区某污染物年允许排放总量，单位104 t/a;A为地理区域性总量控制系数，单位104 km2/a;Cski为第i类功能区某种污染物环境空气质量目标（年平均浓度），单位mg/m3;Cbki为第i类功能区某种污染物大气环境背景浓度（年平均浓度），单位mg/m3;Si为第i类功能区面积，单位km2;S为总量控制区总面积，单位km2。
2.1.2 总量控制区污染物排放量限值模式
式中，Qak为总量控制区某种污染物年允许排放总量限值，单位104 t;Qaki为第i功能区某种污染物年允许排放总量限值，单位104 t;n为功能区总数;i为总量控制区内各功能分区的编号;a为总量下标;k为某种污染物下标。
2.1.3 各功能区低架源（排气筒<30 m或无组织排放源）大气污染物年排放总量限值计算
2.1.4 总量控制区内低架源（几何高度低于30 m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计算方法
式中，Qbk为总量控制区某种污染物年允许排放总量限值，单位104 t。
2.1.5 总量控制区内点源（几何高度大于等于30 m的排气筒）污染物排放速率限值
式中，QPki为第i功能区内某种污染物点源允许排放速率限值，单位t·h-1;Pki为第i功能区内某种污染物点源排放控制系数，单位t·h-1·m-2;He为排气筒有效高度，单位m。
2.1.6 点源排放控制系数确定
式中，βki为第i功能区某种污染物的点源调整系数;βk为总量控制区内某种污染物的点源调整系数;Cki为规定的第功能区某种大气污染物的日平均浓度限值，mg/m3;P为地理区域性点源排放控制系数，根据评价区所处地理位置确定。
2.1.7 各功能区点源调整系数计算
式中，βki为第i功能区某种污染物的点源调整系数（若βki>1，则取βki=1）;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30 m、小于100 m的排气筒）年允许排放的总量，单位104 t。
2.1.8 总量控制区点源调整系数计算
式中，βk为总量控制区内某种污染物的点源调整系数（若βki>1，则取βk=1）;Qmk为第i功能區内某种污染物所有中架点源年允许排放的总量，单位104 t;Qhk为第i功能区内某种污染物所有高架点源（几何高度大于等于100 m的排气筒）年允许排放的总量，单位104 t。
2.2 计算参数
根据我国总量控制系数A、点源控制系数P、低源分担率α系数表，经查询，湖北省总量控制系数A为3.5～4.9，低源分担率α为0.25，点源控制系数P值范围分别为50～100、50～150[10]。本次研究系数A取值4.25，系数α为0.25，总量控制区和非总量控制区P分别为62、75。 2.3 污染物背景值
核算大气环境容量时须考虑污染物背景值的叠加影响。按照《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ2.2-2018）中有关规定，将区域大气环境质量现状监测数据获取的日均浓度换算成年均浓度作为背景值，换算成年均浓度后的结果见表2。
3 结果与分析
3.1 大气环境容量计算结果
根据上述公式及相应计算参数，估算出研究区域的大气环境容量，计算结果见表3。
3.2 污染物排放总量分配
按照大气环境容量的定义，区域污染源排放的大气污染物总量不得超过自身的最大环境容量[8-9]。因此，9个控制区大气污染物排放总量必须依据其排放总量限值进行调整和分配。按照区域环境质量目标不变的原则，类比同类产业园区[11]，建议总量调整和分配的系数如下：
（1）绿化与广场用地、水域等控制区大气污染物排放量调整系数为1/3;
（2）道路与交通设施用地、物流仓储用地、公共管理与公共服务设施用地等控制区的大气污染物排放量调整系数为1/3;
（3）居住区、商服用地等控制区的大气污染物排放量调整系数为1/4;
按上述系数调整后的大气环境容量按面积在其它区域进行等比例分配，调整后的大气污染物环境容量见表4。
4 结语
经计算，调整后的SO2、NO2、PM10的环境容量将为后期的城市规划和环境管理提供依据，能满足该产业城近期发展需求。
由于大气环境容量受到诸多因素的影响，包括大气环境功能区标准划分、当地气象条件、污染物的扩散速度、点源的污染贡献等，建议：（1）建立区域内污染源排放清单，摸清污染源空间分布，优化工业布局和经济能源结构，在保证实现经济发展的目前下，优先发展资源输出少，排污量小的项目;（2）加强机动车管理，严格执行尾气排放标准，减少移动源污染，加大移动源总量控制，科学合理协调交通信号系统，最大限度地降低移动源尾气排放;（3）做好城市绿化，降低面源和低架源对大气环境的污染，加强对重点工业污染源大气污染物的治理。
参考文献：
[1] 柴发合，王淑兰，云雅如，等.贯彻《大气污染防治行动计划》力促环境空气质量改善[J].环境与可持续发展，2013，38（6）：5-8.
[2] 应琛，刘绮黎.治霾的决心[J].新民周刊，2014（5）：43.
[3] 周桔.大气环境污染的健康效应研究回顾[J].中国科学院院刊，2013，28（3）：371-377.
[4] 仇慧.大气环境容量核算与污染物总量控制研究[D].重庆：重庆大学，2016.
[5] 张迎珍.大气污染物总量控制方法的研究[J].环境污染治理技术与设备，2002（6）：40-42.
[6] 蔡旭晖，陈家宜，康凌.大气扩散的随机游走烟团模式及应用[C].第八届全国大气环境学术会议.昆明：中国环境科学学会大气环境分会，2000：58-63.
[7] 徐盛荣.哈尔滨市大气环境容量测算方法[J].北方环境，2005（1）：81-83.
[8] 蔡治平，阎茹.区域环境影响评价中大气环境容量的计算方法[J].武汉工程大学学报，2008（1）：26-29.
[9] 邓熙.工业园区域開发生态影响及总量控制典型研究方法分析[J].环境，2009（S1）：79-81.
[10] 谭昌岚.大气污染物总量控制方法研究与应用[D].大连：大连理工大学，2005.
[11] 李楚云.兰溪陶瓷产业园环境影响跟踪评价研究.[D].武汉：华中师范大学，2019.
[责任编辑：许立群]
关键词：大气污染防治;大气环境容量;总量分配;A-P值法
中图分类号：X51 文献标志码：A 文章编号：1008-4657（2020）05-0088-04
0 引言
近年来，随着全国工业化和城镇化的快速推进，石油、煤炭等化石能源消耗显著增加，其燃烧产生的废气诱发全国大范围的雾霾，恶劣的空气质量对人体健康产生较大危害[1-3]。频发的大气环境污染表明，人类社会对大气环境的污染已超过大气环境容量的最大限值，大气中的各类污染物包括次生污染物已远远超过了大气生态环境本身的自我净化能力。在学习借鉴国外先进的大气污染防治经验基础上，我国正逐步推进基于大气环境容量的污染物总量控制这一污染治理方式[4]。
大气环境容量是指以特定的某一地区为研究对象，在一定的污染源空间结构下，根据该地区生态环境的自我净化能力，为达到环境空气质量功能区划所规定的标准限值，所允许的大气污染物最大排放量[5]。大气环境容量估算是污染物总量控制的基础[6]，它既能对现有污染源进行控制和消减，还能从空间结构上指导污染源合理布局，最终促进环境与经济社会的协调发展[7]。
我国大气环境容量核算方法主要有A-P值法、目标函数法和模型模拟法三种，其中A-P值法具有简化区域气象条件，操作简单的优点，应用广泛[8]。本文通过A-P值法估算沙洋县官垱产业城的大气环境容量，在综合考虑产业城区域内污染源分布情况的基础上，对排放总量进行模拟分配，实现研究区域内污染物排放总量控制。
1 研究对象
沙洋县官垱产业城规划面积约2.85 km2，本次研究以规划建设用地的2.85 km2作为总量控制区。总共分9个控制区，各控制区面积如表1所示。研究区域环境空气质量执行《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级标准，分别为SO2：0.06 mg/m3、NO2：0.04 mg/m3、PM10：0.07 mg/m3。
2 研究方法
大气环境容量采用A-P值法进行计算。A-P值法具有易操作、适用性强的优点[9]，已成为当前流行的区域大气环境容量估算模型。
2.1 大气环境容量估算方法[10]
2.1.1 各功能区的大气环境容量模型方程
式中，Qaki为第i功能区某污染物年允许排放总量，单位104 t/a;A为地理区域性总量控制系数，单位104 km2/a;Cski为第i类功能区某种污染物环境空气质量目标（年平均浓度），单位mg/m3;Cbki为第i类功能区某种污染物大气环境背景浓度（年平均浓度），单位mg/m3;Si为第i类功能区面积，单位km2;S为总量控制区总面积，单位km2。
2.1.2 总量控制区污染物排放量限值模式
式中，Qak为总量控制区某种污染物年允许排放总量限值，单位104 t;Qaki为第i功能区某种污染物年允许排放总量限值，单位104 t;n为功能区总数;i为总量控制区内各功能分区的编号;a为总量下标;k为某种污染物下标。
2.1.3 各功能区低架源（排气筒<30 m或无组织排放源）大气污染物年排放总量限值计算
2.1.4 总量控制区内低架源（几何高度低于30 m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计算方法
式中，Qbk为总量控制区某种污染物年允许排放总量限值，单位104 t。
2.1.5 总量控制区内点源（几何高度大于等于30 m的排气筒）污染物排放速率限值
式中，QPki为第i功能区内某种污染物点源允许排放速率限值，单位t·h-1;Pki为第i功能区内某种污染物点源排放控制系数，单位t·h-1·m-2;He为排气筒有效高度，单位m。
2.1.6 点源排放控制系数确定
式中，βki为第i功能区某种污染物的点源调整系数;βk为总量控制区内某种污染物的点源调整系数;Cki为规定的第功能区某种大气污染物的日平均浓度限值，mg/m3;P为地理区域性点源排放控制系数，根据评价区所处地理位置确定。
2.1.7 各功能区点源调整系数计算
式中，βki为第i功能区某种污染物的点源调整系数（若βki>1，则取βki=1）;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30 m、小于100 m的排气筒）年允许排放的总量，单位104 t。
2.1.8 总量控制区点源调整系数计算
式中，βk为总量控制区内某种污染物的点源调整系数（若βki>1，则取βk=1）;Qmk为第i功能區内某种污染物所有中架点源年允许排放的总量，单位104 t;Qhk为第i功能区内某种污染物所有高架点源（几何高度大于等于100 m的排气筒）年允许排放的总量，单位104 t。
2.2 计算参数
根据我国总量控制系数A、点源控制系数P、低源分担率α系数表，经查询，湖北省总量控制系数A为3.5～4.9，低源分担率α为0.25，点源控制系数P值范围分别为50～100、50～150[10]。本次研究系数A取值4.25，系数α为0.25，总量控制区和非总量控制区P分别为62、75。 2.3 污染物背景值
核算大气环境容量时须考虑污染物背景值的叠加影响。按照《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ2.2-2018）中有关规定，将区域大气环境质量现状监测数据获取的日均浓度换算成年均浓度作为背景值，换算成年均浓度后的结果见表2。
3 结果与分析
3.1 大气环境容量计算结果
根据上述公式及相应计算参数，估算出研究区域的大气环境容量，计算结果见表3。
3.2 污染物排放总量分配
按照大气环境容量的定义，区域污染源排放的大气污染物总量不得超过自身的最大环境容量[8-9]。因此，9个控制区大气污染物排放总量必须依据其排放总量限值进行调整和分配。按照区域环境质量目标不变的原则，类比同类产业园区[11]，建议总量调整和分配的系数如下：
（1）绿化与广场用地、水域等控制区大气污染物排放量调整系数为1/3;
（2）道路与交通设施用地、物流仓储用地、公共管理与公共服务设施用地等控制区的大气污染物排放量调整系数为1/3;
（3）居住区、商服用地等控制区的大气污染物排放量调整系数为1/4;
按上述系数调整后的大气环境容量按面积在其它区域进行等比例分配，调整后的大气污染物环境容量见表4。
4 结语
经计算，调整后的SO2、NO2、PM10的环境容量将为后期的城市规划和环境管理提供依据，能满足该产业城近期发展需求。
由于大气环境容量受到诸多因素的影响，包括大气环境功能区标准划分、当地气象条件、污染物的扩散速度、点源的污染贡献等，建议：（1）建立区域内污染源排放清单，摸清污染源空间分布，优化工业布局和经济能源结构，在保证实现经济发展的目前下，优先发展资源输出少，排污量小的项目;（2）加强机动车管理，严格执行尾气排放标准，减少移动源污染，加大移动源总量控制，科学合理协调交通信号系统，最大限度地降低移动源尾气排放;（3）做好城市绿化，降低面源和低架源对大气环境的污染，加强对重点工业污染源大气污染物的治理。
参考文献：
[1] 柴发合，王淑兰，云雅如，等.贯彻《大气污染防治行动计划》力促环境空气质量改善[J].环境与可持续发展，2013，38（6）：5-8.
[2] 应琛，刘绮黎.治霾的决心[J].新民周刊，2014（5）：43.
[3] 周桔.大气环境污染的健康效应研究回顾[J].中国科学院院刊，2013，28（3）：371-377.
[4] 仇慧.大气环境容量核算与污染物总量控制研究[D].重庆：重庆大学，2016.
[5] 张迎珍.大气污染物总量控制方法的研究[J].环境污染治理技术与设备，2002（6）：40-42.
[6] 蔡旭晖，陈家宜，康凌.大气扩散的随机游走烟团模式及应用[C].第八届全国大气环境学术会议.昆明：中国环境科学学会大气环境分会，2000：58-63.
[7] 徐盛荣.哈尔滨市大气环境容量测算方法[J].北方环境，2005（1）：81-83.
[8] 蔡治平，阎茹.区域环境影响评价中大气环境容量的计算方法[J].武汉工程大学学报，2008（1）：26-29.
[9] 邓熙.工业园区域開发生态影响及总量控制典型研究方法分析[J].环境，2009（S1）：79-81.
[10] 谭昌岚.大气污染物总量控制方法研究与应用[D].大连：大连理工大学，2005.
[11] 李楚云.兰溪陶瓷产业园环境影响跟踪评价研究.[D].武汉：华中师范大学，2019.
[责任编辑：许立群]