孫榮基，馮裕釗，張小琴，李洪魯，盛利偉

(1.中國人民解放軍后勤工程學院建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系，重慶 401311; 2.國家救災應急裝備工程技術研究中心，重慶 401311)

重慶市某再生鉛企業(yè)大氣環(huán)境影響預測與評價

孫榮基1，馮裕釗1，張小琴2，李洪魯1，盛利偉1

(1.中國人民解放軍后勤工程學院建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系，重慶 401311; 2.國家救災應急裝備工程技術研究中心，重慶 401311)

以重慶大足某再生鉛企業(yè)為對象，簡要分析了環(huán)境空氣污染源，根據(jù)大足氣象局提供的地面常規(guī)氣象觀測資料，依據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》(HJ2.2-2008)推薦的AERMOD模式，分別在正常工況和非正常工況2種條件下對SO2和Pb濃度進行預測，繪制了渲染物濃度等值線分布圖，確定了廠區(qū)環(huán)境防護距離。

大氣預測;影響評價;Pb;SO2

重慶大足某再生鉛企業(yè)主要從事廢舊鉛酸電池回收生產(chǎn)鉛錠，其現(xiàn)有生產(chǎn)工藝未滿足國家《鉛鋅行業(yè)準入條件》和《重慶市工業(yè)項目環(huán)境準入規(guī)定》相關要求。為了保護環(huán)境、降低能耗、提高鉛回收率，公司決定改進生產(chǎn)工藝，并搬遷至大足(郵亭)工業(yè)園區(qū)。擬建項目位于大足(郵亭)工業(yè)園拓展區(qū)。該區(qū)域為平壩淺丘地形，地勢平緩，東高西低，相對高差小，全區(qū)地形高程多在284～410 m。

項目工藝包括廢舊鉛酸電池的預處理、脫硫、鉛熔煉和鉛精煉。鉛熔煉和鉛精煉是產(chǎn)生空氣污染的主要工藝單元［1-3］。

1)全廠粉塵污染源

廠區(qū)粉塵污染包括［4-5］:廢鉛酸蓄電池上料過程中產(chǎn)生粉塵;電池破碎、撞擊、切割等過程中產(chǎn)生的粉塵和鉛塵;脫硫工藝單元的加料系統(tǒng)、脫硫反應器的攪拌過程和脫硫鉛泥的干燥過程產(chǎn)生的粉塵和鉛塵;硫酸鈉結晶、干燥、包裝等單元產(chǎn)生的硫酸鈉粉塵。

2)鉛熔煉工藝單元

鉛熔煉污染源主要有上料廢氣、熔煉煙氣和出鉛煙氣。污染物主要是燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣，原料鉛在熔煉過程中因高溫熔煉產(chǎn)生的鉛蒸汽、SO2和被煙氣帶出的顆粒物［6］。

上料廢氣來自熔煉爐上料系統(tǒng)，采用集氣罩進行負壓抽氣，抽出的氣體經(jīng)“布袋除塵器+雙堿法脫硫系統(tǒng)”凈化處理后，經(jīng)50 m高煙囪排放。

熔煉爐煙氣經(jīng)過二道爐，將煙氣中未完全氧化的還原性氣體燃燒完全，燃燒后的煙氣經(jīng)水冷降溫至400℃，與精煉廢氣和鉛錠澆鑄廢氣混合后，進一步降溫至120℃以下，最終由50 m高煙囪高空排放。粗鉛熔煉時有一定數(shù)量的鉛呈蒸汽狀態(tài)逸出［7］，鉛蒸汽在溫度降低時很快氧化，冷凝形成氣溶膠，形成鉛煙，鉛煙的主要成分是PbO［8］。

3)鉛精煉工藝單元

精煉工藝大氣污染源產(chǎn)生源為天然氣燃燒煙氣、精煉廢氣和鉛錠澆鑄廢氣［9］。天然氣用量為600 m3/h，天然氣燃燒后的煙氣將單獨排放，無需處理。鉛液精煉過程中溢出的鉛蒸汽和鉛錠在鑄造過程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)集氣罩收集后，與熔煉部分的煙氣混合，進入同一煙氣凈化系統(tǒng)進行凈化處理，經(jīng)除塵、脫硫后，廢氣產(chǎn)生量為35 000 m3/h，SO2濃度為27.7 mg/m3，NO2濃度為68.6 mg/m3，煙塵濃度為32.6 mg/m3，鉛塵濃度為0.47 mg/m3。

4)無組織排放廢氣

無組織廢氣主要產(chǎn)生于負壓抽氣環(huán)節(jié)。該公司采用先進工藝，負壓抽氣的收集率可達95%，無組織排放量極少。本文采用類比分析方法，與采取同樣設備與工藝且生產(chǎn)規(guī)模為年處理10萬噸廢鉛酸蓄電池的某再生鉛企業(yè)進行類比。

1 氣象分析

根據(jù)大足氣象站提供的氣象觀測資料統(tǒng)計分析，常年主導風向為東北風、次主導風向為北北東風，頻率分別為9.0%和6.01%，靜風頻率為49.377%，風向風速玫瑰圖如圖1所示。多年平均氣壓為968.7百帕，歷年最低氣壓為943.4百帕;多年平均溫度為17℃，歷年極端最高溫度為41.9℃，歷年極端最低溫度為-3.4℃;多年平均相對濕度為83%;多年平均降雨量為1 009 mm;多年平均霜日為4.6天;多年平均霧日為55.6天。

1)溫度

年均氣溫月變化見表1。其中，8月份平均氣溫最高(26.6℃)，1月份氣溫平均最低(6.7℃)。

2)風速

年均風速月份變化見表2。其中，4月份平均風速最高(1.7 m/s)，12月份平均風速最低(1.0 m/s)。

表1 年均溫度月變化

表2 年均風速月變化

2 環(huán)境空氣影響預測與評價

依據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》(HJ2.2-2008)推薦的AERMOD模式進行預測分析，采用六五軟件工作室開發(fā)的《大氣環(huán)評專業(yè)輔助系統(tǒng)EIAProA》進行預測計算和繪制污染物濃度等值線分布圖。

2.1 預測參數(shù)

1)坐標系:本次預測采用直角坐標系，以熔煉爐煙囪作為坐標系原點(0，0)，其對應的全球定位坐標為(緯29.447 21 N，經(jīng)105.738 43 E)。

2)地形數(shù)據(jù):預測區(qū)域4個頂點的坐標(經(jīng)度，緯度):西北角105.722 92 E，29.475 42 N;東北角105.764 58 E，29.475 42 N;西南角105.722 92 E，29.419 58 N;東南角105.764 58 E，29.419 58 N。

地形數(shù)據(jù)DEM文件采用“國際科學數(shù)據(jù)服務平臺”下載的SRTM數(shù)據(jù)制作。

3)網(wǎng)格點:本次預測網(wǎng)格以500 m×500 m間距取網(wǎng)格點，并設置5個預測敏感點。

2.2 預測模式

采用經(jīng)國家環(huán)境保護總局環(huán)境工程評估中心鑒定的ADMS-EIA版軟件，計算各網(wǎng)格點的環(huán)境空氣地面濃度值，并對環(huán)境空氣敏感點進行特定的計算。同時，在對敏感點進行影響分析時將疊加現(xiàn)狀背景值的最大值。

2.3 預測點

綜合考慮環(huán)境敏感點、污染氣象條件、地形特征，針對廢氣污染物有組織排放選取4個大氣預測點。以熔煉爐為坐標原點，正東方向為X軸正方向，正北方向為Y軸正方向，建立右手直角坐標系;針對無組織排放，選取東、南、西、北廠界為預測點。

2.4 預測源強

因為鉛柵和鉛泥的熔點不同［10］，熔煉時間也不同，所以將鉛柵、鉛泥分開進行熔煉。由于熔煉鉛泥時污染物排放量較大［11］，故以熔煉鉛泥時排放的廢氣污染物源強進行預測。正常工況下，有組織排放的廢氣污染物源強及排放參數(shù)見表3;無組織排放的廢氣污染物源強見表4;非正常工況下排放的廢氣污染物源強及排放參數(shù)見表5。

表3 正常工況下排放的廢氣源強及參數(shù)

表4 正常工況下無組織排放的源強

表5 非正常工況下排放的廢氣源強及參數(shù)

2.5 預測結果

1)小時濃度預測分析

①小時濃度貢獻值

SO2和Pb在預測范圍內(nèi)小時最大落地濃度，同時給出最大落地濃度出現(xiàn)的時間、位置及對應的氣象條件，見表6。

表6 小時最大落地濃度出現(xiàn)時間、位置及氣象條件

由表6可知:SO2和Pb小時最大落地濃度值分別為1.99×10-3，3.28×10-5mg/m3，分別占相應標準限值的0.4%和2.2%，均符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095—1996)中的二級標準和《大氣中鉛及其無機化合物的衛(wèi)生標準》(GB7355—87)的要求。污染物SO2和Pb的小時濃度等值線分布見圖1、2。

圖1 典型小時氣象條件下SO2濃度等值線分布

圖2 典型小時氣象條件下Pb濃度等值線分布

②各點小時平均濃度貢獻值

SO2和Pb在范圍內(nèi)對各點的影響預測值見表7。

表7 各點小時平均濃度預測值

由表7可知:SO2和Pb在各點的小時最大落地濃度預測值分別為0.001 7 mg/m3和0.028 6 μg/m3，分別占相應標準限值的0.34%和4.1%，均符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095—1996)二級標準和《大氣中鉛及其無機化合物的衛(wèi)生標準》(GB7355—87)的要求。

2)日均濃度預測

①日平均濃度貢獻值

SO2和Pb最大日均濃度預測結果見表8。

表8 范圍內(nèi)最大日均濃度出現(xiàn)時間、位置

由表8可知:SO2和Pb日均最大落地濃度值分別為7.11×10-4，1.17×10-5mg/m3，分別占相應標準限值的0.47%和0.78%，均符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095—1996)中的二級標準和《大氣中鉛及其無機化合物的衛(wèi)生標準》(GB7355—87)的要求。污染物SO2和Pb的日均濃度等值線分布見圖3、4。

②各點日平均濃度貢獻值

各預測點主要污染物日均影響預測濃度疊加現(xiàn)狀監(jiān)測值后結果見表9。

圖3 典型日氣象條件下SO2濃度等值線分布

表9 各點日均濃度預測值

圖4 典型日氣象條件下Pb濃度等值線分布圖

根據(jù)表9可知:各點SO2和Pb的日均濃度最大值分別為:SO2，0.060 6 mg/m3，占標率40.4%; Pb，0.303 μg/m3，占標率20.2%。由此可見，區(qū)域內(nèi)的各預測點受污染物的影響極小，各項指標低于環(huán)境標準的規(guī)定值。

3)年均濃度預測分析

①年均濃度貢獻值

預測擬建項目排放的污染物SO2和Pb最大年均濃度，具體預測結果見表10。

表10 范圍內(nèi)最大年均濃度出現(xiàn)位置

擬建項目SO2和Pb年平均濃度最大貢獻值分別為5.78×10-5，0.095×10-5mg/m3，分別占相應標準限值的0.1%。污染物SO2和Pb的年均濃度等值線分布見圖5、6。

圖5 SO2年均濃度等值線分布

圖6 Pb年均濃度等值線分布

②各點年平均濃度貢獻值

擬建項目建成后污染物對各點的年均影響濃度預測結果見表11。

表11 各點年平均濃度預測值

由表11可知，各點SO2和Pb的年均濃度最大值分別為:SO2，4.67×10-5mg/m3，占標率0.078%;Pb，2.86×10-2μg/m3，占標率2.86%。由此可見，區(qū)域內(nèi)的各預測點受污染物的影響極小，各項指標亦遠低于環(huán)境標準的規(guī)定值。

2.6 無組織排放的影響預測

根據(jù) 2009年逐日逐次的氣象數(shù)據(jù)，采用ADMS模型預測擬建項目無組織面源對廠界的影響，結果見表12。

表12 無組織排放源對廠界影響預測結果

擬建項目無組織排放的污染物SO2和Pb在廠界的小時最大濃度貢獻值出現(xiàn)在西廠界，濃度分別為0.001 7 mg/m3和0.027 μg/m3，分別占其標準的0.34%和1.8%，低于環(huán)境質(zhì)量標準的規(guī)定值。

2.7 非正常排放的環(huán)境影響預測

1)非正常排放源強

非正常工況源強見表7。

2)非正常排放預測結果

根據(jù)表7非正常情況下的污染物排放源強，利用2009年逐日逐次的氣象數(shù)據(jù)，預測擬建工程非正常情況下排放的SO2和鉛塵對各環(huán)境敏感點的最大地面小時影響濃度，預測結果見表13。

由表13可知:熔煉系統(tǒng)非正常排放的污染物SO2對各點的貢獻值符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095—1996)中的二級標準要求，未出現(xiàn)超標;但污染物Pb在非正常工況下在郵亭鎮(zhèn)及周家大院處均超標，超標倍數(shù)分別為1.12和1.08。

表13 非正常排放各點處污染物最大小時地面濃度

由此可見:熔煉系統(tǒng)除塵裝置出現(xiàn)故障時非正常排放的鉛塵將會對周邊環(huán)境空氣產(chǎn)生一定的影響，使點環(huán)境空氣中鉛濃度增加。因此，建設單位在生產(chǎn)過程中，應時刻監(jiān)控各系統(tǒng)的運行情況，一旦發(fā)生非正常工況，應及時采取措施使系統(tǒng)恢復正常，以防非正常排放轉(zhuǎn)為事故排放。

3 環(huán)境防護距離的確定

1)大氣環(huán)境防護距離

擬建項目按無組織排放源計算參數(shù)計算大氣環(huán)境防護距離，計算結果見表14。

表14 大氣環(huán)境防護距離

2)根據(jù)標準確定的衛(wèi)生防護距離

按照國家發(fā)改委2007年第13號令公布《鉛鋅行業(yè)準入條件》中對企業(yè)布局及規(guī)模和外部條件要求，“在國家法律、法規(guī)、行政規(guī)章及規(guī)劃確定或縣級以上人民政府批準的自然保護區(qū)、生態(tài)功能保護區(qū)、風景名勝區(qū)、飲用水水源保護區(qū)等需要特殊保護的地區(qū)，大中城市及其近郊，居民集中區(qū)、療養(yǎng)地、醫(yī)院和食品、藥品等對環(huán)境條件要求高的企業(yè)周邊1 km內(nèi)不得新建鉛鋅冶煉項目，也不得擴建除環(huán)保改造外的鉛鋅冶煉項目”。

因此，結合大氣環(huán)境防護距離計算結果和衛(wèi)生防護距離標準要求，最終確定本項目執(zhí)行國家發(fā)改委《鉛鋅行業(yè)準入條件》中相關要求，即項目環(huán)境防護距離為以廠界為邊界的1 km范圍內(nèi)。

［1］Jun J，Hao P，Tang X Y.An inventory of potential PCDD and PCDF emission sources in the mainland of China［J］.Organohalogen Compounds，2004，66:852-858.

［2］陳天金.鉛高暴露地區(qū)人群膳食安全暴露評估［D］.陜西:西北農(nóng)林科技大學，2012.

［3］Ligia T B，Apichat I，Radu B.Long term prediction of leaching behavior of pollutants from solidified wastes［J］. Advances in Environmental Research，2011，8(3):697 -711.

［4］Wan X，WangW，Ye T，et al.A study on the chemical and mineralogical characterization of MSWI fly ash using a sequential extraction procedure［J］.Journal oI Hazardous Materials，2013，134(6):197-201.

［5］邊歸國.大氣顆粒物中鉛污染來源解析技術［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2009，25(2):48-52.

［6］曲常勝.重金屬污染的健康風險評估與調(diào)控研究［D］.南京:南京大學，2011.

［7］USEPA.Translated by China National Environmental Monitoring Centre.The Handbook of Analysis and Evaluation of Municipal Solid Waste［M］.Beijing:China Environment Science Press，1992.

［8］李先國，范瑩，馮麗娟.化學質(zhì)量平衡受體模型及其在大氣顆粒物源解析中的應用［J］.中國海洋大學學報，2013，36(2):225-228.

［9］Shi H S，Kan L L.Leaching behavior of heavy metals from municipal solid wastes incineration(MSWI)fly ash in concrete［J］.Journal of Hazardous Materials，2009，164 (2):750-754.

［10］常元勛.金屬毒理學［M］.北京:北京大學醫(yī)學出版社，2012.

［11］Suzuki K，Ono Y.Leaching characteristics of stabilized/ solidified fly ash generated from ash-melting plant［J］. Chemosphere，2008，71(5):922-932.

(責任編輯陳 艷)

Atmospheric Impact Prediction and Evaluation to Secondary Lead Enterprise in Chongqing

SUN Rong-ji1，F(xiàn)ENG Yu-zhao1，ZHANG Xiao-qin2，LI Hong-lu1，SHENG Li-wei1
(1.Department of Architecture Planning&Environmental Engineering，Logistic Engineering University，Chongqing 401311，China; 2.National Disaster Relief Emergency Equipment Engineering Technology Research Center，Chongqing 401311，China)

A secondary lead enterprise which is in Dazu county of Chongqing city was the main study object.According to the ground conventional meteorological observation data-provided by meteorology bureau in 2009，we forecasted the concentration of SO2and Pb under the normal and abnormal working conditions and draw the typical hour and annual average concentration contour maps.Hence，the environmental protection distance was determined.

atmosphere prediction;impact assessment;Pb;SO2

X823

A

1674-8425(2015)11-0089-07

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2015.11.015

2015-07-19

孫榮基(1988—)，男，河南信陽人，碩士，主要從事軍事環(huán)境監(jiān)測與評價研究;通訊作者馮裕釗，博士，碩士生導師，主要從事環(huán)境影響評價研究。

孫榮基，馮裕釗，張小琴，等.重慶市某再生鉛企業(yè)大氣環(huán)境影響預測與評價［J］.重慶理工大學學報:自然科學版，2015(11):89-95.

format:SUN Rong-ji，F(xiàn)ENG Yu-zhao，ZHANG Xiao-qin，et al.Atmospheric Impact Prediction and Evaluation to Secondary Lead Enterprise in Chongqing［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2015(11):89-95.