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投稿指南区域污染物总量计算实证研究
陈 鹏 邓朝生 (东北师范大学环境科学系，长春 130024)
摘要 以长春市经济技术开发区为例，将容量总量控制和“浓度达标”排放相结合，采用宏观控制A—P值法计算气态污染物允许排放总量，并将其合理地分配到源。结果表明：⑴ 2005年、2010年、2020年开发区内烟尘和SO2的允许排放总量在2000年的基础上将分别增加31%、27%、22%。⑵ 高架源允许排放总量约是低架源的3倍。依据30、35、40、45、50、55和100m等烟囱高度处污染物的允许排放量，考虑到开发区内冬季采暖期烟尘浓度严重超标的状况，建议最好将各企业的烟囱高度控制在50m左右。
关键词：气态污染物 总量控制 A—P值法 经济技术开发区 长春
1 概述
区域环境影响评价属于战略环境影响的形式，直到20世纪90年代以来才在世界范围内引起普遍关注，因此对其研究尚处于起步阶段，中国区域环评的实例更少。总量控制作为区域环评的重要组成部分，确有研究的必要。
所谓区域污染物总量控制，是在污染严重、污染源集中的区域或重点保护的区域范围内，通过有效的措施，把排入这一区域的污染物总量控制在一定的数量之内，使其达到预定环境目标的一种控制手段。总量控制既是实现环保目标的切实保证，也是环境与发展综合决策机制的客观基础[1]。
目前，总量控制大体上可分为3种类型：(1) 容量总量控制，即把允许排放的污染物总量控制在受纳环境具体功能所对应的环境标准范围内。容量总量控制的“总量”系受纳环境中的污染物不超过环境标准所允许的排放限额。其特点是将污染物的控制水平与环境质量直接联系。所以，它是较为科学的总量控制。(2) 目标总量控制，即把允许排放污染物总量控制在管理目标所规定的范围内。目标总量控制的“总量”指污染源排放的污染物不超过管理上认为规定能达到的允许限额。目标总量控制是根据环境目标提出的污染物排放总量和削减的控制，是根据污染现状及环境规划所制定的，所以它是较为实用的、初级阶段的总量控制。(3) 行业总量控制，即从行业生产工艺着手，通过控制生产过程中资源、能源的投入种类与数量来预防污染物的产生，使排放的污染物总量限制在管理目标所规定的限额之内。行业总量控制是基于清洁生产的发展水平[2]。
2 长春经济技术开发区大气污染物总量计算方法
长春经济技术开发区是一个集中多种工业门类的开发区，面积为49.32km2。由于开发区是长春市的1个区域，不能忽略周围地区对它的影响，所以将长春市面积作为总控区面积，长春经济技术开发区为其中的1个子区。
由于长春市环保局制定的长春市主要污染物总量控制计划仅对长春市3个开发区（净月、高新、经济）下达了总的污染物控制指标值，而没有对长春经济技术开发区单独分解下达明确的主要污染物控制指标值，这就给总量控制带来了一定的难度。本文将容量总量控制和“浓度达标”排放相结合，采用宏观控制A-P值法计算气态污染物允许排放总量，并将其合理地分配到源。
2.1 总控区子区污染源调查
根据GB/T13201-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》有关条款规定，将总控区内污染源先分为点源（几何高度H≥30m的排气筒）和面源（几何高度H<30m的排气筒），再细分为高架点源（几何高度H≥100m的排气筒）和中架点源（几何高度30m<H<100m的排气筒）。
根据上述污染源划分原则，进行总控区内污染源调查，并对各类点源计算出排气筒有效高度He(见表1)。
表1 点源调查统计
|
点源类型 |
排气筒高度（m） |
平均有效高度（m） |
子区点源数(个) |
|
中架点源 |
30 35 40 45 50 55 |
42 49 56 63 70 77 |
4 3 3 1 1 2 |
|
高架点源 |
100 120 160 |
140 168 224 |
1 1 2 |
2.2 总量控制区点源允许排放总量计算方法
“十五”期间大气污染物总量控制指标分为3项：烟尘、SO2和工业粉尘。由于开发区内工业粉尘的排放量很小，所以大气污染物总量控制只考虑烟尘和SO2。
采用地理区域性总量控制系数A值法进行计算，计算模式如下：
式中，Qasi——开发区子区污染物允许排放量（万t/年）；
Asi——开发区子区污染物排放控制系数[万t/(年·km2）]；
S、Si——总控区及子区面积（km2），S =143.03km2, Si=49.32km2 ；
A——地理区域性总量控制系数，A=5.6；
Csi——第i个子区空气质量标准，取烟囱排放污染物的最大浓度。
由于2005年、2010年、2020年没有现成的标准可循，因此可在2000年Csi的基础上，根据工业产值、能源消耗弹性系数以及除尘和脱硫效率的变化来确定系数，从而得到2005年、2010年、2020年的TSP和SO2的 Csi(见表2)。
这里TSP是包括扬尘的排放总量，而对于烟尘的排放总量应是扣除扬尘的量。采暖期(150d)的年平均风速为4.3m/s，扬尘百分数为50%；非采暖期(200d)的年平均风速为4.1m/s，扬尘百分数为75%。由组合赋权法可求得年扬尘百分数为64%。
表2 污染物的最大排放浓度 (mg/m3)
|
年份 |
TSP |
|
SO2 | ||
|
Csi |
系数 |
|
Csi |
系数 | |
|
2000 |
0.200 |
|
|
0.0600 |
|
|
2005 |
0.262 |
1.31 |
|
0.0786 |
1.31 |
|
2010 |
0.254 |
1.27 |
|
0.0762 |
1.27 |
|
2020年 |
0.244 |
1.22 |
|
0.0732 |
1.22 |
2.3 面源允许排放总量计算方法
按面源分担率计算面源允许排放量，计算模式如下：
式中，Qbs——子区污染物面源允许排放量（万t/年）；
Qas——子区污染物总允许排放量(万t/年)；
2.4 污染物允许排放总量分配到源的计算方法
点源允许排放量分配计算采用A值法与P值法配合，可以计算出每个点源的允许排放率或排放量。计算模式如下：
式中，qpsi——第i个子区内某点源允许排放率或量（t/h），年允许排放量为T×qpsi；
psi——子区内污染物某点源控制系数[t/(a·km2)]；
βsi ——子区内污染物某点源调整系数，βsi=1；
βs——总量控制区内某种污染物的点源调整系数，βs应取1；
p——地理区域点源控制系数，p =120；
Qmsi ——子区内所有中架点源污染物允许排放总量（万t/s）；
Qhs——所有高架点源污染物允许排放总量（万t/s）；
T——控制周期，全年控制，T=0.876×104h；
He——点源排气筒有效高度（m）；
n——排气筒个数。
3 结果与讨论
3.1 计算结果
将各参数代入上面的公式，得到开发区内点源和面源污染物允许排放总量（见表3）、总控区中架点源与高架点源允许排放量（见表4）、各排气筒高度下的污染物允许排放量（见表5）。
表 3 点源和面源污染物允许排放总量（万t/年）
|
年份 |
烟尘 |
|
SO2 | |||
|
点源 |
面源 |
|
点源 |
面源 | ||
|
2000 1.663 0.416 1.386 0.347 | ||||||
|
2005 2.178 0.545 1.815 0.454 | ||||||
|
2010 2.112 0.528 1.760 0.440 | ||||||
|
2020年 2.029 0.507 1.690 0.423 | ||||||
表 4 中架点源与高架点源允许排放量（万t/s）
|
年份 |
烟尘 |
|
SO2 | ||
|
中架点源 |
高架点源 |
|
中架点源 |
高架点源 | |
|
2000 0.265 0.742 0.221 0.618 | |||||
|
2005 0.347 0.972 0.289 0.810 | |||||
|
2010 0.336 0.942 0.280 0.785 | |||||
|
2020 0.323 0.905 0.269 0.754 | |||||
表 5 各排气筒高度下的污染物允许排放量（t/年）
|
排气筒高度(m) |
年份 | |||||
|
2000 |
2005 |
2010 |
2020 | |||
|
|
30 |
烟尘 |
133.51 |
174.90 |
169.56 |
162.88 |
|
SO2 |
111.26 |
145.75 |
140.30 |
135.74 | ||
|
35 |
烟尘 |
181.72 |
238.06 |
230.79 |
221.70 | |
|
SO2 |
151.44 |
198.38 |
192.32 |
184.75 | ||
|
40 |
烟尘 |
237.35 |
310.93 |
301.43 |
289.57 | |
|
SO2 |
197.79 |
259.11 |
251.20 |
241.31 | ||
|
45 |
烟尘 |
300.40 |
393.52 |
381.51 |
366.49 | |
|
SO2 |
250.33 |
327.94 |
317.92 |
305.41 | ||
|
50 |
烟尘 |
370.86 |
485.83 |
470.90 |
452.45 | |