關(guān)于環(huán)評中大氣環(huán)境防護距離設(shè)置問題的探討

吳 凡

(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030024)

環(huán)境保護

關(guān)于環(huán)評中大氣環(huán)境防護距離設(shè)置問題的探討

吳 凡

(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030024)

主要對大氣環(huán)境防護距離設(shè)置選用的預(yù)測模型及預(yù)測條件進行了對比分析；推薦采用Aermod模式進行預(yù)測，即，計算項目所有排放源產(chǎn)生的污染物，并考慮地形影響，預(yù)測近三年氣象條件下污染物小時濃度最大貢獻值超標區(qū)域，設(shè)為大氣環(huán)境防護區(qū)域。此方法更為準確地表達了大氣環(huán)境防護距離的設(shè)置意義，也更符合實際情況。

環(huán)境影響評價；大氣環(huán)境防護距離；Aermod模式；設(shè)置

引 言

環(huán)境評價中的大氣環(huán)境防護距離與平常所述的衛(wèi)生防護距離是2個不同的概念。衛(wèi)生防護距離的概念源于1962年出臺的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》，1989年、2000年又出臺了17個行業(yè)衛(wèi)生防護距離標準，2012年對24個行業(yè)的衛(wèi)生防護距離標準進行了修訂和增補。2009年4月1日，由國家環(huán)保部頒布實施的《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ2.2-2008)(以下簡稱“大氣導(dǎo)則”)中首次提出了大氣環(huán)境防護距離概念，大氣環(huán)境防護距離概念的提出是考慮當(dāng)前廠界排放標準值大于大氣環(huán)境質(zhì)量標準值，在滿足廠界排放標準的情況下廠界外允許的最遠的超標距離，目的是建立環(huán)保系統(tǒng)內(nèi)的管理要求。大氣環(huán)境防護距離的設(shè)置意義，應(yīng)是重點考慮對外環(huán)境、人群的影響，而不僅是對衛(wèi)生防護距離的取代。

在實際環(huán)評工作中，根據(jù)大氣導(dǎo)則中大氣環(huán)境防護距離模式計算各無組織排放源的大氣環(huán)境防護距離，在滿足廠界達標排放的情況下計算出無超標點，因此得出不設(shè)大氣環(huán)境防護距離的結(jié)論。對于一些大型煤化工等重污染型項目，廠界外無超標點又與實際情況不符，于是，鑒于項目的性質(zhì)和規(guī)模，在環(huán)評中往往引用衛(wèi)生防護距離標準。但衛(wèi)生防護距離標準是有其適用條件的。大多數(shù)行業(yè)衛(wèi)生防護距離標準包括《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》(GB/T 3840-91)中的衛(wèi)生防護距離計算公式只適用于平原和微丘地區(qū)，處于復(fù)雜地形的建設(shè)項目不能直接引用[1-3]。目前，處于復(fù)雜地形的建設(shè)項目的環(huán)境防護距離怎么設(shè)置沒有明確的依據(jù)，陷入一個尷尬的境地。

1 大氣環(huán)境防護距離的概念與設(shè)置方法

1.1 概念

根據(jù)大氣導(dǎo)則中定義，采用推薦模式中的大氣環(huán)境防護距離模式計算各無組織排放源的大氣環(huán)境防護距離，計算出的距離是以污染源中心點為起點的控制距離，并結(jié)合廠區(qū)平面布置圖，確定需要控制的范圍。對于超出廠界以外的范圍，確定為項目大氣環(huán)境防護區(qū)域。

1.2 設(shè)置方法

大氣導(dǎo)則中推薦的大氣環(huán)境防護距離計算模式是基于估算模式開發(fā)的計算模式，此模式主要用于確定無組織排放源的大氣環(huán)境防護距離。在計算大氣環(huán)境防護距離時，滿足廠界達標排放的情況下計算出無超標點原因就在于大氣導(dǎo)則中只要求運用“單源預(yù)測模式”和只關(guān)注“無組織排放源”。近年來，隨著企業(yè)裝備水平和環(huán)境管理水平的提高，特別是一些大型化工企業(yè)，無組織排放得到了有效的控制，而有組織排放點源數(shù)量眾多，無組織排放所占比例縮小。因此，只考慮無組織排放源計算大氣環(huán)境防護距離往往很小，甚至無大氣環(huán)境防護距離設(shè)置要求，從而忽略了高排氣筒點源排放的污染物對周邊大氣環(huán)境疊加的影響，導(dǎo)致了其局限性。

在大氣環(huán)境防護距離計算時應(yīng)運用“多源預(yù)測模式”和關(guān)注“所有排放源”疊加影響，這樣的預(yù)測結(jié)果與實際情況比較相符。因此，建議大氣環(huán)境防護距離計算應(yīng)根據(jù)大氣導(dǎo)則中推薦的Aermod預(yù)測模式，計算所有排放源對周邊大氣環(huán)境疊加的影響，以及考慮氣象條件、地形條件等擴散過程影響因素，來準確反映污染物對大氣環(huán)境影響程度和范圍，以此最終確定大氣環(huán)境防護區(qū)域。

2 案例分析

2.1 項目概況

以某新建100萬t/a焦?fàn)t煤氣制甲醇項目案例來分析大氣環(huán)境防護距離設(shè)置。該項目生產(chǎn)工藝包括焦?fàn)t氣預(yù)處理及壓縮、備煤系統(tǒng)、氣化單元、變換單元、低溫甲醇洗單元、甲醇合成單元以及硫回收制酸。排放的大氣污染物主要有顆粒物、SO2、NOx、CH3OH、CO、H2S、氨、NMHC、HCN等。根據(jù)預(yù)測結(jié)果表明，只有硫化氫小時濃度有超標現(xiàn)象，其余排放的污染物均無超標，因此，案例以硫化氫為例。分別采用大氣導(dǎo)則中推薦的大氣環(huán)境防護距離模式和Aermod模式進行預(yù)測，在運用Aermod模式進行預(yù)測時分別考慮項目無組織排放源和所有排放源以及氣象條件的不同對大氣環(huán)境防護距離設(shè)置的對比分析。項目排放的硫化氫的執(zhí)行標準及實際排放源強見表1、表2。

表1 硫化氫標準 mg/m3

表2 硫化氫排放源強

2.2 項目所處地形

大氣導(dǎo)則中關(guān)于復(fù)雜地形的定義為 “距離污染源中心點5 km內(nèi)地形高度(不含建筑物)等于或超過排氣筒高度時，定義為復(fù)雜地形?！?/p>

項目廢氣污染源主要為鍋爐煙囪、加熱爐排氣筒、各工藝廢氣排氣筒、磨煤干燥排氣筒等，排放的主要污染物為煙粉塵、二氧化硫、氮氧化物、硫化氫、氨等，排氣筒幾何高度在15 m～150 m，其中，最高的排氣筒為鍋爐煙囪(150 m)，其排氣筒的基座海拔高度和排氣筒高度之和為806 m，以項目內(nèi)所有排氣筒為中心，半徑5 km包絡(luò)線范圍內(nèi)最高點高程為1 447 m。因此，項目所處區(qū)域為復(fù)雜地形，見圖1，主要排氣筒高程數(shù)據(jù)見表3。

表3 項目主要排氣筒高程數(shù)據(jù)

圖1 項目所處區(qū)域地形示意圖

2.3 預(yù)測結(jié)果

1) 大氣環(huán)境防護距離計算模式

H2S無組織排放源有三部分，分別是氣化裝置、硫回收裝置和污水處理裝置，預(yù)測所有污染源硫化氫廠界質(zhì)量濃度最大值為0.050 536 mg/m3，占標率為84.23%，因此，在滿足廠界達標排放的情況下，采用大氣環(huán)境防護距離計算模式預(yù)測，無組織排放源排放H2S濃度均滿足環(huán)境質(zhì)量標準，得出無組織排放大氣環(huán)境防護距離設(shè)置要求。

2) Aermod預(yù)測模式

在采用Aermod模式進行預(yù)測分3種情景對比分析排放源、地形參數(shù)和氣象參數(shù)對大氣環(huán)境防護距離設(shè)置的影響情況。預(yù)測情景設(shè)置見表4。

表4 預(yù)測情景設(shè)置一覽表

3) 無組織排放源與所有排放源對比

采用2015年氣象數(shù)據(jù)，在考慮地形條件的情況下，只考慮無組織排放源預(yù)測H2S小時濃度，小時濃度最大貢獻值超標區(qū)域示意圖見圖2。該區(qū)域范圍內(nèi)距離廠界西北側(cè)最遠距離為100 m，距離廠界東南側(cè)最遠距離為430 m。

圖2 僅考慮無組織排放源H2S小時濃度預(yù)測結(jié)果示意圖

4) 考慮地形與不考慮地形對比分析

在不考慮地形參數(shù)后對H2S小時濃度進行預(yù)測，最大貢獻值為0.009 402 mg/m3，占標率為94.02%，無超標區(qū)域。

采用2015年氣象數(shù)據(jù)，所有排放源在考慮地形條件下預(yù)測H2S小時濃度，小時濃度最大貢獻值超標區(qū)域示意圖見圖3。該超標區(qū)域范圍內(nèi)距離廠界西北側(cè)最遠距離為1 700 m，距離廠界東南側(cè)最遠距離為1 300 m，距離廠界東北側(cè)最遠距離為400 m。

通過對比分析可知，排放源強的大小和地形參數(shù)對預(yù)測結(jié)果的影響差異較大。原因就是，在復(fù)雜地形條件下，大氣受下墊面特性的影響很大，因而在水平和垂直方向上形成非常特殊的風(fēng)場和溫度場，再加上山地地形阻隔，致使污染物的擴散、稀釋規(guī)律比平原地區(qū)復(fù)雜得多，從而形成了一個不規(guī)則的帶狀污染區(qū)域。

圖3 所有排放源在考慮地形條件下H2S小時

5) 近三年的不同氣象條件對比分析

分別采用2013年—2015年不同氣象條件下預(yù)測H2S小時濃度，小時濃度最大貢獻值超標區(qū)域示意圖見圖4及第114頁圖5～圖6。

圖4 采用2013年氣象數(shù)據(jù)H2S小時濃度預(yù)測結(jié)果示意圖

通過對近三年不同氣象條件下H2S小時濃度最大貢獻值超標區(qū)域圖進行疊加，從第114頁圖7中可以看出，近三年不同氣象條件下污染物擴散趨勢基本一致，只是范圍的大小有很小的差異。疊加后的包絡(luò)線范圍內(nèi)廠界西北側(cè)最遠距離為1 700 m，距離廠界東南側(cè)最遠距離為1 500 m，距離廠界東北側(cè)最遠距離為500 m。

圖5 采用2014年氣象數(shù)據(jù)H2S小時濃度預(yù)測結(jié)果示意圖

圖6 采用2015年氣象數(shù)據(jù)H2S小時濃度預(yù)測結(jié)果示意圖

圖7 近三年氣象數(shù)據(jù)H2S小時濃度預(yù)測結(jié)果疊加示意圖

3 結(jié)果與討論

根據(jù)以上分析得出，大氣環(huán)境防護距離的計算推薦采用Aermod模式進行預(yù)測，計算項目所有排放源產(chǎn)生的污染物，并考慮地形影響，預(yù)測全年氣象條件下小時濃度最大貢獻值超標區(qū)域包絡(luò)線范圍內(nèi)設(shè)為大氣環(huán)境防護區(qū)域較為符合實際情況，也可以較為準確地評價項目對外環(huán)境的影響范圍。然而，采用AERMOD模式計算大氣環(huán)境防護距離時氣象數(shù)據(jù)時間的選取問題。通過分析，近三年氣象條件下污染物擴散趨勢基本一致，其次就是上述預(yù)測結(jié)果是網(wǎng)格點的小時濃度最大貢獻值，可以說已經(jīng)考慮了極端情況，所以，用近三年的氣象數(shù)據(jù)分別預(yù)測得出一個疊加區(qū)域的包絡(luò)線范圍作為大氣環(huán)境防護區(qū)域。以上這些工作還有待今后在實際工作中作進一步的探討和實踐。

[1] 信晶，郎延紅，伏亞萍，等.大氣環(huán)境防護距離和衛(wèi)生防護距離區(qū)別及應(yīng)用的探討[J].環(huán)境保護科學(xué)，2010,36(3)：105-108.

[2] 丁峰，蔡芳，李時蓓.應(yīng)用AERMOD計算衛(wèi)生防護距離方法探討[J].環(huán)境保護科學(xué)，2006，34(5)：56-58.

[3] 王棟成，王靜，曹潔，等.大氣環(huán)境防護距離與衛(wèi)生防護距離確定技術(shù)方法對比研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2009(4)：66-71.

The discussion of atmospheric environment protection distance setting in environmental impact assessment

WU Fan

(Shanxi JinHuan Keyuan Environmental Resources of Science and Technology Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030024, China)

This paper mainly makes a comparative analysis of prediction models and prediction conditions which are used in atmospheric environmental protection distance setting and recommends Aremod model for prediction. This model requires calculating the whole pollution generated by the entire emission source, considering topographic influence, and being based on meteorological condition in recent three years to predict the area whose largest contribution value of pollutant concentration per hour exceeds the standard as atmospheric environmental protection area. This method fully reflects the magnificence of atmospheric environmental protection distance setting and also better confirms to reality.

environmental impact assessment; atmospheric environmental protection distance; Aermod mode; set up

2016-10-11

吳 凡，男，1984年出生，2010年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，碩士學(xué)位，工程師，主要從事環(huán)境影響評價工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.37

X823

A

1004-7050(2017)01-0111-04