城市大氣環境容量分析與污染控制方法研究

楊青青

(中山市環境保護科學研究院,廣東中山 528400)

城市大氣環境容量分析與污染控制方法研究

楊青青

(中山市環境保護科學研究院,廣東中山 528400)

本文首先分析了廣州市的環境空氣質量的變化,后采用修正的A-P值法對廣州市的城市大氣環境容量進行了預測,考慮到其產業布局以及污染源的分布,最后提出了對空氣污染物控制的若干措施與建議。

城市環境 空氣質量 環境容量 污染控制

隨著當前社會經濟不斷發展以及城市化水平不斷得到提升,在珠三角城市化的推進過程中,廣州及周邊城市的污染情況越來越來嚴重,而空氣質量越來越差,特別是近幾年來霧霾越來越嚴重,受到全國人民的關注。

為了改善城市空氣質量,有效控制霧霾,必須要從對城市的污染源出發,對空氣污染物的排放進行控制。文中著重對廣州市的城市大氣環境容量做出預測,并分析本市的產業布局以及污染源的分布情況,提出了對本市的空氣污染物控制的一些措施與建議。

1 廣州市大氣環境現狀

1.1 近年廣州市環境空氣質量

廣州是一個省會城市,同時也是一個人口超過1000萬的大城市,也是非常發達的大都市。近幾來廣州經濟一直保持快速增長,在2001至2012年間全市GDP由原來的2685．76億元增長至13551.21億元,年均增長率差不多到達15.5%;而在機動車方面則從原來的143萬左右輛增加到250萬以上。同時在工業方面的規模在擴大,這些都給廣州空氣質量以及生態環境帶來了巨大壓力。分析近幾年的廣州空氣質量現狀可知(見圖1),2001至2012年間全市三種常規空氣污染物的濃度先升高后降低,相應地空氣質量由惡化到改善,最后比較穩定。由圖可知,從2006年開始廣州空氣質量有了一定的好轉,一些主要污染物濃度的逐步下降,但NO2、PM10這兩種污染物濃度下降并不十分明顯,NO2與PM10做為城市空氣的主要特征污染物,它給空氣質量控制帶來了嚴峻的形勢。

廣州市大氣污染有著明顯的時空變化規律,由于受到地形和氣象條件的影響,在夏季期間污染物濃度一般要比平時偏低,春季和冬季染物濃度則比較嚴重,原因是相對穩定的大氣層它對污染物的擴散非常不利,而這兩個季節城區內NO2濃度要遠遠高于郊區地方。但總的來說,廣州市出現灰霾天氣呈現下降趨勢,在變化規律上也是與PM10濃度一致的。

1.2 2013年環境空氣質量

根據廣州市環保局發布的2013年廣州市環境質量狀況,廣州2013年全年空氣質量達標天數260天,達標天數比例為71.2%。達標的260天中,優81天,良179天,而輕度污染為90天,中度污染15天。廣州市29個信息發布空氣監測點達標天數比例在48.2%～82.3%之間,均未出現嚴重污染。達標比例最高的是增城荔城測點,其次為從化街口測點,達標比例最低的是黃沙路邊站和楊箕路邊站測點。

圖1 廣州市歷年大氣污染物濃度變化

2013年公報顯示,廣州市環境空氣六項主要監測指標中有三項指標濃度上升:細顆粒物(PM2.5)53微克/立方米,同比上升3.9%;二氧化氮(NO2)平均濃度為52微克/立方米,同比上升6.1%;可吸入顆粒物(PM10)72微克/立方米,同比上升4.3%;分別超過國家二級標準0.51倍、0.30倍、0.03倍。

2013年12月,全國大范圍出現持續時間較長的嚴重灰霾,廣州市也出現了長時間靜、穩天氣,污染物不斷在近地面堆積,導致污染物濃度較大幅度上升。同時,秋冬季節氣候干燥,降水時間短,揚塵污染比較明顯。12月,廣州市PM10和PM2.5濃度比上年同期分別上升53.6%和43.9%,致使全年濃度同比有所上升。

2 廣州市環境空氣容量

在進行城市大氣污染預測與容量控制研究中,一般有基礎工作研究、模型計算以及降低污染方案與優化等。

2.1 研究準備

研究準備工作一般包括對基礎數據進行收集以及整理分析,具體有對污染因子和基準年的確定、污染源清單的編制與模化、污染源的調查、城市建設與發展規劃、大氣污染現狀資料的收集和分析以及其他相關資料的收集與整理。在研究準備工作中工作量大,整理的數據資料也要盡量做到詳細。特別是對污染源的調查和清單編制,只有做這樣才能得到更精確的容量計算結果。在進行定位污染源以及把握污染源排放源時,要充分分析城市的特點以及經濟狀況,對污染源排放進行劃分。此處,對城市氣象資料以及大氣污染現狀數據也要充分掌握,因為這也是容量計算的一關鍵因素,對于歷史數據資料數據進行分析時,最好是從逐年、逐月、逐日和逐時,做到充分對污染和氣象變化狀況進行反映。

2.2 環境容量分析

對于一般城市大氣環境基本環境容量的計算公式以下:

其中,Si是相應控制區面積大小單位取(平方千米);Cb為污染物質的本底濃度(進入到該區域上風向邊界氣流中);

2.3 結果分析

大多數的大氣擴散模型都有著不同的特點,在對各種不同的因素也有著相應的考慮方式,同時在確定不確切性因素的假設以及參數時,往往會導致計算結果與實際情況有一定的誤差。此外,由于各個城市的地理條件以及氣象影響因素不同,在使用不同的模型進行模擬時往旆也會得到不同的結果。因此,要得到更加精確的結果,就應該進行比較模型的性能以及精確度,選出與城市特點相符合的模型進行應用計算。

3 廣州市空氣污染控制對策

然而城市大氣環境容量做為一種有限的環境資源,必須要掌握好進而合理地有效地去利用這一環境資源,要使其充分地為國民經濟發展提供服務。因此,開展城市大氣污染預測和容量控制的研究就變得非常有必要了,要開展城市大氣污染預測和容量控制的研究,首先要通過對城市大氣環境容量的確定,再進行城市大氣污染源的削減計劃進行制定以及最佳工業布局優化方案的制定,進而得到改善城市空氣質量的最佳方法和途徑。只有這樣才能使到城市經濟環境得到改善,城市居民身體健康得到保障,才能給國家的經濟效益起來很好的推動作用。

3.1 控制工業污染

(1)市政府要有計劃、有步驟地將污染工業逐漸遷離市中心。對一些短時間內不可能遷出的要加強它們的大氣污染控制技術,在以后的生產過程要加大對其監控管理力度,做到將污染程度降到最低。(2)治標要治本,必須要從污染源的治理入手,督促企業提高生產工藝,開辟治理污染的新途徑,減少污染物質的排放。同時可以采用閉路循環方式,進行綜合利用。(3)加大對可再生資源的開發和利用。一般情況下,可再生資源比較廉價,同時又是可收獲并可以再生的永不枯竭。可再生資源還具有生物可降解性的特點,與石油化工原料相比,其污染更小,非常適合環境保護原則。

3.2 加強對機動車排放管理

(1)機動車排放所造成的污染有汽油的使用有很大的關系,而提前實施“歐3”標準對城市大氣環境具有特殊的實際意義,相比于之前的“歐2”標準而言,其主要是加強了對NOx產生的限制,而HC和CO則沒有什么變化,這非常符合廣州這樣NOx污染嚴重的城市。

(2)加速淘汰、轉移以及改造一些不合標的在用車。目前一些舊車沒有排放控制裝置屬于高排放源,有些在用車就算有排放控制,但隨著車身老化,在平時排放裝置保養不當,造成排放惡化,對于這類車應采取淘汰或改造的措施。同時更大力度發展電車以及LPG等清潔燃料車。

3.3 制定污染源消減方案

在進行模擬計算后確定城市的現狀容量,對城市的現狀容量以及最大允許容量差距進行比較,再通過得出的污染排放的消減率來進行制定城市污染排放的布局方案,并以得到最優的染排放的布局方案為最終目的。

污染物化學轉化清除量其公式如下:

4 結語

要做好城市大氣污染控制與管理工作,進行城市大氣污染預測與容量控制研究能起到關鍵的作用。明確城市的大氣環境容量,對于城市建設與發展有著深遠的意義。然而工業布局是否合理直接決定著有限的大氣環境容量能否得到有效的利用,一個合理、科學的工業布局不僅可以充分利用好環境容量資源,同時促進城市建設的發展。

[1]袁東.我國大氣污染現狀、危害與防治對策[J].商品與質量,2011.12.

[2]劉振山.ADMS大氣擴散模型[M].全國重點城市大氣環境容量核定培訓教材,2003.

[3]蔣維楣,曹文俊,蔣瑞賓.空氣污染氣象學教程[M].氣象出版社,1993.