基于修正A值法的盤錦市大氣環境容量核算

王 儉路 冰夏廣鋒

（1遼寧大學環境學院 遼寧沈陽 110036 2遼寧省環境科學研究院 遼寧沈陽 110061）

1 引言

大氣環境容量是指為了保障人類正常生產生活和生態系統平衡的條件下，在滿足空氣質量標準的前提下大氣環境所能容納污染物的最大量。區域環境容量是指在有限的區域內，考慮污染物的背景濃度(外來污染影響和自然本底濃度)，在現狀污染源排放格局條件下，根據當地實際氣象條件，建立污染源排放量與空氣質量直接的響應關系，分析在環境功能的要求下，區域內所允許排放的污染物最大量[1]。

盤錦市是遼寧省的主要化工城市，總面積4071km2，總人口128.7萬人，城鎮化率為83.6%。近年來，由于城市發展、城市化進程加快，導致能源消耗的急劇攀升，盤錦市大氣環境已明顯表現出的復合型污染特征。同時由于緊鄰遼寧省中部城市群與京津冀地區，城市之間所排放的大氣污染物相互作用、相互影響，使得盤錦地區大氣污染物濃度超標現象頻發，大氣污染形勢十分嚴峻，細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）等污染物濃度超出國家環境空氣質量標準的幅度較大。遼寧省政府和盤錦市政府高度重視大氣污染防治工作，為了有效改善大氣環境質量，為大氣污染防治精細化管理提供科學依據開展盤錦市大氣污染物環境容量核算研究。

2 盤錦市大氣環境容量估算方法

2.1 A值法模型

A值法是計算大氣環境容量的主要方法之一，該方法是根據大氣污染物擴散稀釋規律，以大氣環境質量控制標準為控制目標，使用控制區排放總量允許限值和點源排放允許限值來計算大氣環境容量[2]。其中，A值的取值大小對確定區域大氣污染物允許排放量有著重要的影響。《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》（GB／3804—91）[3]中，將全國行政區分成幾個氣候條件大致相似的區域，分別確定不同區域內A的取值范圍。由于我國地域遼闊、地形復雜，各地區氣候差異顯著、大氣擴散能力相差明顯，分成幾個氣候區的做法顯然過于籠統。為此，本文依據單箱模型中A值法的基本原理，提出了A值的修正方法，并計算了盤錦市各區縣A值和大氣環境容量，將其與污染源排放量標準進行比較，以為盤錦市大氣污染物排放的總量控制提供科學依據[4]。

A值法簡單方便，曾廣泛應用于全國各城市大氣環境容量的核算中，但是由于A值法中環境容量僅與A值、區域面積和環境背景值有關，不能清晰地表明污染物排放與環境質量間的對應關系，而且A值取值的主觀性較大，容易造成所計算的環境容量與實際偏差較大[5]。

A值法模型屬于箱模型，該模型基本原理是將總量控制區上空的空氣混合層視為承納地面排放污染物的一個箱體。具體計算模式如下：

式中，Qa,k為總量控制區某種污染物年允許排放總量限值,104t；Qa,k,i為i功能區某種污染物年允許排放總量限值，104t；n為能區總數；i為量控制區內各功能分區的編號；a為量下標；k為某種污染物下標。

式中，S為總量控制區總面積，km2；Si為第i功能區面積，km2；Ak,i為第i功能區某種污染物排放總量控制系數，單位為104t·a-1·km-2。

考慮到控制區內邊緣地帶污染源對周邊環境的污染，總量控制區總面積的計算值應大于總量控制區實際面積，因此需將總量計算公式調整為

擴散的范圍由控制區邊緣處煙源的最大落地濃度距離而定，一般以控制區邊緣處污染源煙囪高度為30 m考慮，則總量計算區范圍以總量控制區邊緣再向外擴展1 km計。

式中，Ck,i國家和地方有關大氣環境質量標準所規定的與第i功能區類別相應的年日平均濃度限值，mg/m3；C0當地背景年日平均濃度，mg/m3；A為地理區域性總量控制系數，104/km2，遼寧省A值范圍為5.6-7.0

2.2 修正A值法模型

上述A值法沒有考慮干濕沉積和化學轉化過程中的變動環境容量，而只計算了輸送和擴散過程的基本環境容量。因此可能會產生較大誤差，使得核算出的污染物允許排放量限值小于實際環境容量，不利于環境的總量控制。因此，區域容量計算可簡化為A值法計算的基礎上，再根據表2按區域面積大小計算變動環境容量后進行疊加調整[6]。修正后計算公式如下：

式中，VE為為通風系數 VE=uˉHi，m2/s；U 為混合層內平均風速，m/s；Hi為混合層高度，m。基于MM5-CALMET模型測算的單位網格上的通風系數；g為保險系數。

3 盤錦市修正A值法容量核算

3.1 背景值確定

背景值主要反映區域內不可控源（如天然源等）和區域外污染源對區域內的影響，背景值的大小對大氣容量計算結果具有重要影響[7]。考慮到本次研究所用的污染源普查數據涵蓋了工業源、城鎮面源、移動源等主要大氣污染源類型，參考城市環境容量核定中的背景值及盤錦市清潔區點位的監測值，本次研究設定 SO2、NO2、PM10 的背景濃度分別為 0.013mg/m3、0.018mg/m3、0.037mg/m3。

3.2 大氣環境功能區劃

盤錦市已明確區域的環境空氣質量功能分區，其中遼河口自然保護區的緩沖區和實驗區、海域的灘地、疙瘩樓水庫大部分水域等，面積970.6平方公里為一類功能分區，空氣環境質量執行《環境空氣質量標準》一級標準。其它城市地區為二類功能分區，空氣環境質量執行《環境空氣質量標準》二級標準。

3.3 環境容量計算結果

根據修正A值法計算得出盤錦市SO2的環境容量為81915.56t/a，NO2環境容量為 90632.71t/a、PM10 環境容量為75786.62t/a，各功能區及各區域環境容量見表3。

表3 利用A值法計算的各鄉鎮環境容量

2012年盤錦市二氧化硫排放量37099.78噸，氮氧化物排放量20443.92噸，煙塵排放量11756.40噸。盤錦市各區縣污染物排放量如下表4。

表4 盤錦市各鄉鎮工業廢氣排放情況

由于盤錦市主要工業園區集中在雙臺子區和興隆臺區。這兩個區域的剩余環境容量根據表3與各區域污染排放量表4的比較，得到這兩處工業園區的剩余環境容量，見表5。

表5 盤錦市部分區域剩余環境容量（t/a）

由上表可知，這兩個地區除了興隆臺區PM10，其他污染物已經沒有剩余環境容量，不能再在此區域范圍內開設工業園區，還要注意周邊地區的傳輸影響。

結語

（1）本文以箱式模型為基礎，推導出了大氣環境容量宏觀總量控制A值的計算公式，并利用遼寧省省氣象臺近年的氣象資料，計算了盤錦市各區縣的A值，計算結果表明除雙臺子區A值大于國標A值外，其余各區縣A值小于國標A值。

（2）在新的國家《空氣質量標準》（GB3095—2012）要求下，盤錦市 SO2，NOx，PM10的理想環境容量分別為 81915.02 t/a,90632.28t/a,75786.62t/a。

（3）建立科學合理的監測點至關重要，尤其是清潔對照點的確定。在本次研究中環境的背景值選取中主要參照清潔區鼎翔監測值，在60-70%的保證率下選取，針對于SO2和NO2的質量濃度有較好的意義，但對于顆粒物PM10的研究會存在一定的誤差。

（4）盤錦市城市環境空氣以煤煙、機動車尾氣和揚塵混合型污染為特征。采暖期以燃煤燃燒形成的煙塵污染為主，采暖期煤炭消耗量約占全年40-50%；春、秋兩季受大風天氣影響，以揚塵污染為主；夏季氣壓低、風速小，以機動車尾氣污染為主。盤錦市目前的首要污染物是PM10，細粒子來源復雜，控制起來難度較大，顆粒物的來源工業污染比重較少，約40%左右，來源風沙塵、道路揚塵、海鹽等開放源類比重較大，顆粒物污染控制前景不容樂觀，顆粒物污染是盤錦市環境空氣質量改善的瓶頸。

[1]王宏超,王曉輝.基于A值法的區域大氣環境容量研究——以寧國市工業區為例[J].廣東化工,2017,44(24)：76-77+83.

[2]李延宏,王瑛瑛.大氣環境容量計算方法A值法的修正探討[J].青海環境,2017,27(02)：95-97.

[3]胡藝文.黑龍江省大氣PM_(2.5)環境容量測算研究[D].哈爾濱工業大學,2017.

[4]陳云強,崔蕾,孫明.川南經濟區年大氣環境容量核算的初步研究[J].成都信息工程大學學報,2017,32(01)：74-77.

[5]環境保護部.發展改革委.財政部.重點區域大氣污染防治“十二五”規劃.北京：環境保護部，發展改革委，財政部，2012.

[6]汪建,丁世敏,封享華,熊竹,敬小英,羅曼琳.區域大氣環境容量及其區域配置研究[J].環境科學與管理,2016,41(05)：55-58.

[7]李文慧,陳潔,王繁強,毛明策.基于修正A值法的西安市大氣環境容量與剩余容量估算[J].安全與環境工程,2013,20(04)：71-75.資助項目國家水體污染控制與治理科技重大專項(2015ZX07202-012).