地表參數(shù)選取對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的影響

譚　娟，楊永宏，丁祖高

(1.云南省環(huán)境工程評(píng)估中心，云南 昆明 650032；2.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

地表參數(shù)選取對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的影響

譚娟1，楊永宏1，丁祖高2

(1.云南省環(huán)境工程評(píng)估中心，云南 昆明 650032；2.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

摘要：采用實(shí)際案例進(jìn)行預(yù)測(cè)，分析不同地表參數(shù)選取情況下對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，研究結(jié)果表明：各污染物最大落地濃度占標(biāo)率的變化程度在0.045%～27.04%，地表參數(shù)的選取對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果有一定影響，環(huán)評(píng)預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇合適的地表參數(shù)才能真實(shí)、客觀地反映環(huán)境影響程度。

關(guān)鍵詞：環(huán)境影響評(píng)價(jià)；大氣預(yù)測(cè)；地表參數(shù)；預(yù)測(cè)影響

1研究背景

大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要組成部分，根據(jù)《HJ 2.2-2008環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》[1]的相關(guān)要求，對(duì)于大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)為二級(jí)以上的建設(shè)項(xiàng)目，需采用進(jìn)一步預(yù)測(cè)模式對(duì)大氣污染源進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，導(dǎo)則中推薦的進(jìn)一步預(yù)測(cè)模式主要包括AERMOD、ADMS、CALFULL三種，而在日常環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中，較普遍使用的是AERMOD模式系統(tǒng)。

AERMOD模式系統(tǒng)屬于穩(wěn)態(tài)煙羽擴(kuò)散模式，適用于大氣評(píng)價(jià)范圍≤50km的建設(shè)項(xiàng)目的一、二級(jí)評(píng)價(jià)，可用于模擬大氣污染源(包含點(diǎn)源、面源、線源、體源)的年平均、日平均和小時(shí)平均濃度分布情況。該模式不僅適用于農(nóng)村地區(qū)，也適用于城市區(qū)域，對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目所處的簡單地形、亦或復(fù)雜地形均能開展環(huán)境影響程度的直觀演示。

通過多年的大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作開展情況，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)預(yù)測(cè)參數(shù)，如污染源強(qiáng)、氣象參數(shù)、區(qū)域地形條件、地表特征等因子選取發(fā)生變化時(shí)，大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)明顯偏差。本研究采用實(shí)際案例進(jìn)行預(yù)測(cè)，分析不同地表參數(shù)選取情況對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，進(jìn)而提出完善環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果的建議和措施。

AERMOD模式系統(tǒng)中的地表參數(shù)主要為地表反照率、波文比及地表粗糙度三種，是決定機(jī)械湍流和邊界層穩(wěn)定性的重要因子[2]。實(shí)際預(yù)測(cè)過程中，通過地表類型及地表濕度的選擇，可以得出項(xiàng)目區(qū)各個(gè)時(shí)段、各個(gè)扇區(qū)的地表特征參數(shù)，據(jù)此可計(jì)算項(xiàng)目區(qū)大氣污染物的湍流擴(kuò)散過程。

2案例分析

某公司擬新建一個(gè)銅渣處理與綜合利用項(xiàng)目，選址位于該縣工業(yè)園區(qū)A片區(qū)的B村西側(cè)，生產(chǎn)規(guī)模為年處理含銅廢渣96萬t，建成年產(chǎn)銅精礦(含銅12%)2萬t、鐵精粉41.95萬t、氧化鉛鋅4萬t、建材(加氣混凝土、蒸壓磚)75萬t的生產(chǎn)線。

項(xiàng)目主要包括浮選系統(tǒng)和尾渣處理系統(tǒng)，建設(shè)內(nèi)容主要有原料運(yùn)輸系統(tǒng)、磨礦車間、浮選車間、精礦濃縮壓濾車間、尾渣脫水車間、回轉(zhuǎn)窯車間、磁選車間、建材車間等，同時(shí)配備相應(yīng)的供排水系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、污水處理站等。

根據(jù)工程分析，項(xiàng)目有組織廢氣排放源主要為浮選系統(tǒng)原料配料廢氣(G1)、煤粉制備工段除塵廢氣(G2)、回轉(zhuǎn)窯各原輔料配料除塵廢氣(G3)、回轉(zhuǎn)窯煙氣(G4)、回轉(zhuǎn)窯窯渣出渣以及冷卻廢氣(G5)和建材車間上料、球磨及車間廢氣(G6)，分別經(jīng)除塵(G1、G2、G3、G5、G6)和除塵脫硫(G4)后經(jīng)煙囪排放，共設(shè)置不同高度、不同直徑的煙囪6個(gè)；無組織廢氣主要為兩部分，一部分為原料上料、配料過程中未被設(shè)置的集氣罩收集的粉塵，另一部分為原料在轉(zhuǎn)運(yùn)工序過程中，特別是在建材車間轉(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生的無組織排放粉塵。

項(xiàng)目產(chǎn)生的大氣污染因子主要有常規(guī)污染物煙(粉)塵、SO2、NOx以及特征污染物Pb、As、Zn、Cd，周邊的環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)中距離廠界最近的為東北10m處的B村，共計(jì)48戶、165人，其余環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)均距離廠界>1.2km。

項(xiàng)目位于該縣工業(yè)園區(qū)的A片區(qū)，大氣評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的工業(yè)企業(yè)主要從事石灰石開采和飼料添加劑、鈦白粉的生產(chǎn)，大氣污染物主要為SO2、NOx，排放量相對(duì)較少。

3預(yù)測(cè)方案

項(xiàng)目距離該縣氣象站<50km，常規(guī)氣象資料使用該氣象站提供的2013年地面氣象資料，包含2013年全年逐日的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、總云量、低云量資料；高空氣象資料采用AERMOD預(yù)測(cè)軟件自帶的臨近50km范圍內(nèi)C市某站點(diǎn)的高空氣象資料。

根據(jù)擬建項(xiàng)目廢氣排放特點(diǎn)，正常排放情況下預(yù)測(cè)因子為SO2、NO2、PM10、砷、鉛、鎘。預(yù)測(cè)內(nèi)容主要針對(duì)2013年全年逐次小時(shí)氣象條件下，環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)、評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的最大地面小時(shí)濃度、最大地面日平均濃度以及最大地面年平均濃度，并分別繪制典型小時(shí)平均濃度等值線分布圖、典型日平均濃度等值線分布圖和年均濃度等值線分布圖。

預(yù)測(cè)模式采用石家莊環(huán)安科技公司開發(fā)的AERMOD大氣預(yù)測(cè)軟件，模式系統(tǒng)包括AERMOD(大氣擴(kuò)散模型)、AERMET(氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理器)和AERMAP(地形數(shù)據(jù)預(yù)處理器)。

預(yù)測(cè)模式相關(guān)參數(shù)選?。孩僭谟?jì)算平均濃度時(shí)，不考慮SO2的化學(xué)轉(zhuǎn)化；②地形參數(shù)按云貴地區(qū)地形格柵(Grid)文件生成模型所需的數(shù)字高程(Dem)文件，其中經(jīng)AERMAP處理的范圍為9.1km×12.5km；③背景濃度采用現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)濃度，小時(shí)平均濃度疊加現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)的小時(shí)濃度最大值，日平均濃度相應(yīng)疊加現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)的日均濃度最大值。

針對(duì)地表參數(shù)選擇，本研究提出兩個(gè)地表參數(shù)選取方案分別進(jìn)行預(yù)測(cè)。

方案一：考慮到項(xiàng)目區(qū)為工業(yè)園區(qū)，將地面分扇區(qū)數(shù)設(shè)置為1，扇區(qū)的地表類型定義為城市，根據(jù)扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的地表類型生成地表參數(shù)，粗糙度按照AERMET通用地表類型選取。

方案二：考慮到該工業(yè)園開發(fā)強(qiáng)度不高，項(xiàng)目區(qū)周邊土地利用現(xiàn)狀主要為耕地，將地面分扇區(qū)數(shù)設(shè)置為4，分別為0～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°，并將0～90°、90°～180°扇區(qū)的地表類型定義為耕地，180°～270°扇區(qū)的地表類型定義為城市，270°～360°扇區(qū)的地表類型定義為針葉林，然后根據(jù)扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的地表類型生成地表參數(shù)，粗糙度按照AERMET通用地表類型選取。

4預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)預(yù)測(cè)方案，本研究對(duì)SO2、NO2、PM10、砷、鉛、鎘6種大氣污染物的環(huán)境影響分別進(jìn)行了預(yù)測(cè)，本文重點(diǎn)選取SO2的小時(shí)濃度、日均濃度、年均濃度預(yù)測(cè)結(jié)果和典型小時(shí)、日、年平均濃度等值線分布圖進(jìn)行直觀分析。

方案一預(yù)測(cè)的結(jié)果顯示：該項(xiàng)目SO2小時(shí)、日均最大落地濃度疊加背景值后分別為0.33687mg/m3、0.05321mg/m3，占標(biāo)率分別為67.37%、35.47%，SO2年均濃度貢獻(xiàn)值為0.01094mg/m3，占標(biāo)率為18.24%。SO2小時(shí)平均、日均和年均最大濃度均符合《GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

方案二預(yù)測(cè)的結(jié)果顯示：該項(xiàng)目SO2小時(shí)、日均最大落地濃度疊加背景值后分別為0.39386mg/m3、0.09376mg/m3，占標(biāo)率分別為78.77%、62.51%，SO2年均濃度貢獻(xiàn)值為0.01045mg/m3，占標(biāo)率為17.42%。SO2小時(shí)平均、日均和年均最大濃度均符合《GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

從預(yù)測(cè)結(jié)果看，兩個(gè)方案預(yù)測(cè)的污染物濃度均未超出環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，預(yù)測(cè)污染因子占標(biāo)率的差值范圍在0.045%～27.04%。單個(gè)大氣污染因子占標(biāo)率的變化情況雖無規(guī)律可循，但當(dāng)?shù)乇韰?shù)選取發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果造成明顯改變。

由于項(xiàng)目廠界距離最近的敏感點(diǎn)B村僅有10m，因此本研究考慮了各大氣污染物對(duì)該環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)的影響程度，本文重點(diǎn)從SO2的預(yù)測(cè)結(jié)果來進(jìn)行分析。

表1　大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果

注：位置以項(xiàng)目G4排氣筒為原點(diǎn)參照。

為更好地反應(yīng)其他大氣污染物的預(yù)測(cè)結(jié)果，本文采用數(shù)據(jù)對(duì)比的方式進(jìn)行分析，具體預(yù)測(cè)結(jié)果如表1所示。

方案一中該保護(hù)目標(biāo)的1h平均濃度預(yù)測(cè)值為0.02249mg/Nm3，占標(biāo)率為4.4981%；日平均濃度預(yù)測(cè)值為0.01112mg/Nm3，占標(biāo)率為7.41273%；年均濃度貢獻(xiàn)值為0.00088mg/Nm3，占標(biāo)率為1.4627%。該保護(hù)目標(biāo)處的SO2濃度滿足《GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

方案二中該保護(hù)目標(biāo)的1h平均濃度預(yù)測(cè)值為0.02264mg/Nm3，占標(biāo)率為4.527%；日平均濃度預(yù)測(cè)值為0.01094mg/Nm3，占標(biāo)率為7.29002%；年均濃度貢獻(xiàn)值為0.00087mg/Nm3，占標(biāo)率為1.447%。該保護(hù)目標(biāo)處的SO2濃度滿足《GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

為更好地反應(yīng)該敏感點(diǎn)處其他大氣污染物的預(yù)測(cè)結(jié)果，本文采用數(shù)據(jù)對(duì)比的方式進(jìn)行分析，具體預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2　保護(hù)目標(biāo)處的大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果

注：位置以項(xiàng)目G4排氣筒為原點(diǎn)參照。

從建設(shè)項(xiàng)目對(duì)臨近的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的影響程度來看，兩種方案預(yù)測(cè)的結(jié)果偏差不大，占標(biāo)率均在同一個(gè)整數(shù)左右擺動(dòng)，占標(biāo)率差值范圍在0～0.39897%。單個(gè)大氣污染因子占標(biāo)率的變化情況雖無規(guī)律可循，但當(dāng)?shù)乇韰?shù)選取發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果造成一定影響。

通過將近距離保護(hù)目標(biāo)處的預(yù)測(cè)結(jié)果偏差范圍和評(píng)價(jià)范圍內(nèi)最大落地濃度預(yù)測(cè)結(jié)果偏差范圍進(jìn)行比對(duì)可知，該典型案例中，地表參數(shù)選取對(duì)近距離保護(hù)目標(biāo)處的環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的改變不明顯。

本研究所列典型案例分析結(jié)果雖未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，但部分預(yù)測(cè)因子的占標(biāo)率明顯提高，不排除其他建設(shè)項(xiàng)目在進(jìn)行大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)地表參數(shù)選取發(fā)生變化時(shí)，存在預(yù)測(cè)結(jié)果超標(biāo)的情況。

5研究結(jié)論及建議

在大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)過程中，地表參數(shù)的選取不同會(huì)直接導(dǎo)致AERMOD模式中地表反照率、波文比以及地表粗糙度的取值發(fā)生變化，進(jìn)而影響大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)的結(jié)果。

本研究通過對(duì)不同地表參數(shù)選取情況下的大氣環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，地表參數(shù)選取對(duì)近距離保護(hù)目標(biāo)處的環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的改變不明顯，但對(duì)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)最大落地濃度的環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果的改變較明顯，地表參數(shù)的選取不排除會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果在超標(biāo)與不超標(biāo)的界線間擺動(dòng)。因此建議在進(jìn)行大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)和技術(shù)復(fù)核時(shí)，應(yīng)當(dāng)慎重選擇地表參數(shù)，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)場踏勘的實(shí)際情況，選用符合現(xiàn)場特征的地表類型，進(jìn)而真實(shí)、客觀地反映環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果，為環(huán)保行政主管部門提供有力的決策咨詢意見。

由于預(yù)測(cè)軟件提供的地表類型選擇范圍較窄，當(dāng)實(shí)際工作中對(duì)地表類型選取存在疑慮時(shí)，應(yīng)積極查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，采用多次模擬和試驗(yàn)的方式將模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)比對(duì)，從而得到較為合適的地表參數(shù)，用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家環(huán)保部．HJ2.2-2008 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—大氣環(huán)境[S].

[2]丁颯,丁亞,孔杉.地表參數(shù)對(duì)AERMOD模型預(yù)測(cè)濃度精確度的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011，39(34):21221-21223，21313.

Impacts of Land Surface Parameters on Predicting the Atmospheric Environmental Impact

TAN Juan1，YANG Yong-hong1，DING Zu-gao2

(1.Yunnan Provincial Appraisal Center of Environmental Engineering, Kunming Yunnan 650032, China)

Abstract：Atmospheric prediction is the most important part of environmental impact assessment, and the selection of predicted parameters would influence the result of the atmospheric environmental impact prediction. This study compared the effects of various land surface parameters on environmental impact predictions, and found that the maximum ground concentration of pollutants has changed 0.045%～27.04%，which indicated that land surface parameters would influence the prediction results. Therefore, the suitable selection of parameters would more objectively reflect the actual environmental impact.

Key words：environmental impact assessment; atmospheric prediction; land surface parameters; prediction and impact

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：譚娟(1985-)，女，漢族，湖北秭歸人，工程師，碩士，主要從事環(huán)境影響技術(shù)評(píng)估工作。

中圖分類號(hào)：X823

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2016)04-0047-05