基于空氣質量改善目標的產業園區選址研究

陳旭東

（山西晉環科源環境資源科技有限公司 山西太原 030002）

引言

產業園區作為區域經濟發展的主要載體，對周邊城市產生一定環境壓力[1][2]，成為區域主要的污染源集聚區，合理確定產業布局成為保障區域環境空氣質量持續改善的首要任務。根據區域環境空氣質量改善目標優化產業園區布局，是堅持環境質量底線[3]，促進區域產業結構和用地結構調整的重要依據[4]。

1 比選方法

1.1 熵權法

熵權法是申農和維納將熵的概念運用到信息論中，將通信過程中信息源信號的不確定性稱為信息熵。熵權法的基本思路是按照選取指標的差異性大小來確定客觀的權重值。一般來說，某個指標的信息熵越小，變異的程度越大，在綜合評價中的權重也就越大，反之亦然。

熵權法通過對主觀指標選取，相對客觀的以數據差異作為權重，協調了主客觀關系，較好實現目標導向和問題導向的統一[5][6][7]運用熵權法結合環境空氣質量評價探索較少，汪濤等人對熵權法與灰色聚類法相結合開展了城市道路環境空氣質量綜合評價[8]，王花麗以熵權法開展了城市公共空間微環境質量評價研究[9]，蔣余希等人和李勇叢等人通過熵權法確定權重開展了城市環境空氣質量綜合評價[10][11]。較成熟的法定預測模型可以為產業園區集聚的大氣環境影響提供科學數據。同時，各級政府部門制定的環境空氣質量改善目標為產業園區選址提供了重要而有效的比選標尺。

在此基礎上，將熵權法運用于產業園區多選址方案的環境空氣影響比選，有利于進一步實現區域環境空氣改善多目標與選址方案綜合評價相結合，實現對產業園區選址的優選。

1.2 路線和步驟

1.2.1 技術路線

以環境空氣影響為主導產業園區選址比選，首先要根據區域環境空氣質量改善目標結合產業污染特征，確定大氣環境影響預測因子；其次，開展各選址方案的大氣環境影響預測，利用預測結果構建評價矩陣；第三，用極值法進行數據標準化處理，將環境空氣質量改善目標作為評價極小值，利用信息熵數據不為負特性，剔除標準化數據小于零的選址方案（不達目標方案）；第四，測算數據比重、熵值及權重；第五，利用各評判指標權重，綜合評價選址方案，確定最優選址方案。具體技術路線見圖1。

圖1 基于空氣質量改善目標的產業園區選址技術路線

1.2.2 比選步驟

一般而言，熵權法綜合評價方法包括：構建評價矩陣、數據標準化、計算求各指標的信息熵、確定各指標權重和綜合評價等步驟。

（1）確定空氣質量改善目標指標

綜合考慮產業園區所在區域環境質量改善要求和產業園區特征污染物，確定環境質量改善目標，一般應包括區域環境空氣質量改善、主要污染物排放量下降和特殊敏感目標保護要求等。其中，環境空氣質量改善和主要污染物排放量下降應包括二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等納入總量控制的污染物，分別從關心點污染物濃度降低和區域污染物削減量考慮。特殊敏感目標建議考慮區域受影響人口程度，如有需要兼顧自然保護區、風景名勝區等生態敏感區域。

（2）開展大氣環境影響預測

根據產業園區產業規劃內容，估算主要大氣污染物排放量，明確主要大氣污染源源強及相關排放參數。根據產業源強多方案選址，分析區域大氣污染物減排潛力，分別從區域淘汰落后產能、鍋爐及工業爐窯提標改造、清潔能源改造和交通運輸清潔化等方面估算區域污染物削減量，明確主要削減源源強和相關排放參數。

在上述基礎上，選取合理模型開展多方案大氣環境影響預測。鑒于產業園區的發展規模、空間布局和環境影響范圍尺度較大，并需要考慮一次污染物和二次PM2.5，預測模型建議采用CALPUFF 或光化學網絡模型（CMAQ 等）[12]。預測結果應獲得產業規劃和區域削減措施實施后，預測范圍內各城市等敏感目標污染物濃度的貢獻率、影響人口數量、影響面積等參數。

（3）構建評價矩陣

為便于比選預測結果，評價指標盡量使用相對值，將m 個方案和n 個評價指標以矩陣形式列出，形成評價矩陣R=（rij）m×n。

（4）基于環境改善目標的數據處理

開展熵權法評價，應結合評價目標的取向，對評價矩陣數據進行標準化處理[13]。由于環境空氣質量改善程度、污染物削減倍數和敏感目標影響程度均屬于單方向評價目標，具有線性特征，因而宜采用極值法進行數據標準化處理。

將該市環境空氣質量改善程度、污染物削減倍數目標、影響人口和面積的最小方案作為極小值，將評價指標的最大值作為極大值。當預測環境空氣質量改善程度和污染物削減倍數低于改善要求或削減要求，標準化處理后的數據為負數，可作為無效數據進行剔除。

對指標Xi=｛x1，x2，…，xn｝進行準化處理。假設數據標準化后的值為Y1，Y2，…，Yn。

（5）計算信息熵和權重，開展綜合評價

根據信息論中信息熵的定義，計算各指標數據的信息熵，并確定各指標權重。根據信息熵的計算公式，計算各個指標的信息熵為E1，E2，…，En

根據指標權重和評價矩陣，對m 個方案的評價值V 進行計算

2 案例研究

2.1 產業園區概況

某市擬整合市域分散布局的落后鋼鐵、焦化產能，擬規劃千萬噸級鋼鐵產業園區，并配套相應的廢鋼回收、棒材、線材加工等產業，發展下游裝備制造產業，配套工業固廢綜合利用產業?，F初步確定有一定產業基礎和環境容量的A、B、C、D 四個產業園區選址方案。產業園區環境影響評價范圍分布有設區城市建成區、縣城、鄉鎮及村莊等敏感目標。

2.2 區域環境空氣質量改善目標

該市位于國家大氣污染防治重點區域汾渭平原，二氧化硫、氮氧化物年均值達到環境空氣二級質量標準，顆粒物超標，區域為環境空氣質量不達標區。該市根據區域環境空氣質量改善需要，初步設定未來5 年，城市建成區的二氧化硫和氮氧化物年均值濃度下降5%以上，細顆粒物年均值濃度下降10%以上，主要污染物排放量實現2 倍量以上削減，持續改善區域環境空氣質量。

2.3 環境影響預測

根據不同的規劃工業園區選址設定了四種預測方案，參考環境影響評價技術導則大氣環境（HJ2.2-2018），采用CALPUFF 模型預測。主要預測因子選擇二氧化硫、二氧化氮、細顆粒物。預測參數包括：園區建設新增污染物排放量、區域污染物削減量、預測因子年均值貢獻率、削減源年均濃度貢獻率、細顆粒物10%占標率的影響范圍和人口數量。

預測分析結果表明：區域二氧化硫、氮氧化物污染控制較好，年均值達標，可吸入顆粒物超標嚴重；采取區域削減措施后，二氧化硫改善的貢獻率在3%左右，氮氧化物改善的貢獻率約在3-5%，可吸入顆粒物改善的貢獻率約在10-20%；4 個產業園區選擇方案實施后，對所在區域4 縣的污染物貢獻率進行預測，二氧化硫和氮氧化物在2.44%以下，可吸入顆粒物差異較大在0.76-17.64 之間。

2.4 熵權法比選

2.4.1 構建評價矩陣

根據環境質量改善目標和預測數據，構建4 種選址方案的評價矩陣。鑒于區域細顆粒物改善壓力，考慮到規劃新增污染物相等，選取評價因子包括：主要污染物濃度下降比例、污染物削減倍數和削減源細顆粒物影響程度等3 方面8 個因子。具體內容見表1。

表1 產業園區選址方案評價矩陣

2.4.2 標準化

用極值法進行數據標準化處理，將該市環境空氣質量改善目標作為極小值，將評價指標的最大值作為極大值。當預測環境空氣質量改善結果低于改善目標，標準化處理后的數據為負數。標準化處理結果表明：選址A 的細顆粒物環境質量濃度下降程度、氮氧化物和細顆粒物削減倍數均為負數，選址B 的環境質量濃度下降程度均為負數。選址A 和選址B 不能達到區域環境空氣質量改善目標，應予以剔除。

2.4.3 熵值與權重計算

對標準化處理后數值進行熵值和權重計算。計算結果表明：污染物濃度下降比例權重0.336、污染物削減倍數0.380、削減源細顆粒物影響程度0.284。其中，污染物削減倍數對區域選址影響較大，細顆粒物和二氧化氮的削減是重要權重因子。具體結果見表2。

表2 產業園區選址方案權重值計算結果表

2.4.4 綜合評分

根據權重值和評價矩陣的數據進行綜合評分。其中，選址B 綜合得分20.527，選址C 綜合得分18.217。2 個選址方案中，最優選址方案為選址B 。其中，削減源細顆粒物影響程度反映削減措施落實的有效程度是主要影響指標。具體內容見表3。

結語

案例表明，利用熵權法對產業園區多選址方案的大氣環境影響預測結果進行了綜合評分，既能反映環境質量底線的實際意義，又可以實現多目標的綜合評價，較客觀、簡便確定選址的優選方案。

熵權法的評價指標選取需要較全面的反映區域環境質量改善目標，反映主要生態環境主要矛盾。評價指標直接利用預測結果不一定適宜評價，建議采用比例、占標率等相對值更有利于熵權法的應用。在構造評價矩陣時，鑒于環境空氣主要污染物濃度總體下降的要求，宜按照極小值進行標準化處理。