環(huán)境影響評價中不同大氣估算模型對比分析研究

曹 鋒

大連理工加華環(huán)境科技有限公司

1 引言

《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》是環(huán)評工作中大氣影響預(yù)測與評價的重要指導(dǎo)性文件，本文介紹了新舊大氣導(dǎo)則中推薦的估算模型的特點，并以燃煤鍋爐房項目為例，比較了新舊兩種大氣估算模型對NO2污染預(yù)測結(jié)果的差異。

2 大氣估算模型

2.1 SCREEN3模型

SCREEN3 模型是《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》（HJ2.2-2008）中的大氣估算法規(guī)模型，該模型是一個單源高斯煙羽模型，由美國EPA 于1995 年推出，是基于ISC3 預(yù)測模式的環(huán)境空氣質(zhì)量估算模型，可計算點源、火炬源、面源和體源等污染源的最大地面濃度，以及建筑物下洗和岸邊熏煙等特殊條件下的最大地面濃度。該模型通過內(nèi)嵌的多種預(yù)設(shè)氣象組合條件，計算最不利氣象條件下大氣污染物在其下風(fēng)向軸線地面濃度，進而保守計算污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量的最大影響程度和范圍。

2.2 AERSCREEN模型

AERSCREEN 模型是《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》（HJ2.2-2018）中新一代的大氣估算法規(guī)模型，該模型是由美國EPA于2011年推出的基于AERMOD模式的單源估算模型，耦合了AERMOD 的 相 關(guān) 內(nèi) 核（AERMOD、AERMAP、MAKEMET、BPIPPRM等），能快速計算污染源最不利的氣象條件下的濃度結(jié)果。此外，AERSCREEN模型在估算復(fù)雜地形條件下大氣污染影響時，可調(diào)用項目區(qū)域的地形高程數(shù)據(jù)，與SCREEN3 模型的計算結(jié)果相比，能更好地貼近項目實際情況。

3 估算實例分析

3.1 源強參數(shù)

燃煤鍋爐房項目是典型的大氣污染影響型項目之一，以大連市某燃煤供暖鍋爐房項目為例，其鍋爐煙氣污染物中氮氧化物（以NO2計）的排放源強見表1。

表1 污染物排放源強情況

3.2 氣象參數(shù)

該項目位于遼寧省大連市主城區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀蠼y(tǒng)計資料，大連市近20 年全年平均氣溫為11.6℃，極端最高氣溫為36.6℃，極端最低氣溫為-18.8℃，多年平均風(fēng)速為3.3m/s。

3.3 估算參數(shù)

該項目周邊無高大建筑，周邊3.0km 范圍內(nèi)無大型水體，因此估算時不考慮建筑物下洗、海岸熏煙的影響。此外，為進一步了解項目所在區(qū)域地形高程數(shù)據(jù)對最終估算結(jié)果的影響，另按是否考慮地形設(shè)置不同估算情景，相關(guān)參數(shù)的具體設(shè)置情況見表2。

表2 AERSCREEN和SCREEN3模型的估算預(yù)測參數(shù)設(shè)置

3.4 結(jié)果比較

將估算所需參數(shù)分別輸入AERSCREEN 和SCREEN3 模型，最終計算得到污染物（NO2）的下風(fēng)向軸線最大落地濃度（Cmax）、最大濃度占標(biāo)率（Pmax），及其地面質(zhì)量濃度達標(biāo)準(zhǔn)限值10%時所對應(yīng)的最遠距離（D10%），具體計算結(jié)果見表3。

表3 AERSCREEN和SCREEN3模型的估算結(jié)果匯總

由表3可知，采用AERSCREEN模型在考慮項目所在區(qū)域地形數(shù)據(jù)的情況下，NO2在下風(fēng)向的最大軸線落地濃度和占標(biāo)率要遠大于采用SCREEN3 模型的計算結(jié)果；AERSCREEN 估算模式在不考慮地形數(shù)據(jù)時，NO2在下風(fēng)向的最大軸線落地濃度和占標(biāo)率則與SCREEN3 模型的計算結(jié)果差別不大。距污染源不同距離處的NO2最大落地濃度如圖1所示。

圖1 AERSCREEN模式和SCREEN3模式對NO2的估算預(yù)測結(jié)果

3.5 結(jié)果分析

根據(jù)分析，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因主要有以下幾個方面：（1）SCREEN3模式的氣象條件組合較少，僅可利用模型內(nèi)置的54種氣象組合，生成的不利氣象條件代表性較差；而AERSCREEN 模式則充分考慮了地表參數(shù)影響，通過設(shè)定項目所在區(qū)域的土地利用類型、氣溫等參數(shù)，調(diào)用MAKEMET程序生成邊界層參數(shù)數(shù)據(jù)和氣象廓線數(shù)據(jù)，使最終的計算結(jié)果與所在地具體氣象信息關(guān)聯(lián)性相對較好。（2）SCREEN3 模式雖然可以考慮地形高度和離地受體高度影響，但無法直接利用既有地形高程文件，需手動設(shè)置各坐標(biāo)點的高程，導(dǎo)致最終處理復(fù)雜地形的效果不理想；而AERSCREEN 模式可根據(jù)項目所處位置，通過調(diào)用AERMAP 程序生成項目區(qū)域的地形高程數(shù)據(jù)，能夠較為真實的反映項目區(qū)域的地形情況，在后續(xù)計算過程中充分考慮地形對污染物擴散的影響，改善了復(fù)雜地形條件下的模擬計算，因此其計算結(jié)果更貼近實際情況。（3）AERSCREEN模型在不考慮地形數(shù)據(jù)時，其計算結(jié)果與SCREEN3模型計算結(jié)果相近，說明項目周邊地形的合理設(shè)置對AERSCREEN模型的計算結(jié)果會有很大影響。

4 結(jié)論

研究表明，與SCREEN3模型相比，采用AERSCREEN模型計算的結(jié)果相對較大，這與AERSCREEN 模型考慮了項目所在地最不利的氣象條件和地形條件有重要關(guān)系，AERSCREEN模型最終的計算結(jié)果較為保守，也更接近于實際情況，與SCREEN3 模型相比更具有代表性。AERSCREEN 模型在不考慮地形數(shù)據(jù)時污染物擴散計算結(jié)果SCREEN3模型較為接近，說明項目周邊地形對AERSCREEN模型計算結(jié)果有很大影響。