王棟成

(山東省氣候中心，山東濟南 250031)

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大氣環(huán)境防護距離核算方法的局限性與改進建議

王棟成

(山東省氣候中心，山東濟南 250031)

基于對超長源、復雜地形源、堆場大風源、煙塔合一排放源等典型案例的分析，確定現(xiàn)行的《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2—2008)中大氣環(huán)境防護距離核算方法尚存在局限性。由此，系統(tǒng)地提出了未來核算方法與計算軟件應實現(xiàn)的功能和需求，并從構建無組織排放環(huán)評技術體系、研發(fā)適應國內環(huán)境的技術方法、制定環(huán)境防護距離豁免條件等方面，給出了大氣環(huán)境防護距離核算方法優(yōu)化與完善的總體建議。

大氣環(huán)境防護距離；核算方法；無組織排放；環(huán)境影響評價

《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2—2008)[1](以下簡稱HJ 2.2—2008)提出了大氣環(huán)境防護距離的概念，并基于SCREEN3估算模型推薦了大氣環(huán)境防護距離標準計算程序ver1.2。這一方法適用于城市(相當于復雜地形)下墊面，較《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB/T 3840—91)推薦的衛(wèi)生防護距離確定方法有不少優(yōu)點，總體具有較好的科學性[2-3]。但因各行業(yè)建設項目的多樣性和無組織排放及有組織排放方式的新變化等實況，導致現(xiàn)行大氣環(huán)境防護距離核算方法的局限性常顯現(xiàn)，在某種程度上削弱了這一方法的科學適用性和權威性，給環(huán)境評價和環(huán)境監(jiān)管帶來不利影響。鑒于大氣導則總體上將進行修訂和完善，有必要對其中的大氣環(huán)境防護距離核算方法進行反思和改進，以提高其科

學適用性。本文結合典型案例，對現(xiàn)行方法和改進方案進行了思考，探討并提出完善設想和建議。

1 大氣環(huán)境防護距離核算方法局限性分析

1.1 電解鋁項目分析

目前國內電解鋁項目的規(guī)模越來越大，其無組織源的排放呈現(xiàn)如下特點：天窗體源長度達幾百米甚至一千多米，噸鋁氟化物排放量顯著減少，電解槽密閉集氣效率顯著提高，無組織排放量大大降低等。但因電解車間屬開放式體源，氟化物的廠界標準與環(huán)境空氣質量標準限值均為0.007 mg/m3，且該行業(yè)一直未發(fā)布較具規(guī)范性的防護距離標準，對于該類項目的無組織排放源而言，現(xiàn)行的大氣環(huán)境防護距離核算方法存在表1所列局限性。

表1 電解鋁體源大氣環(huán)境防護距離核算的局限性

大氣環(huán)境防護距離標準計算程序ver1.2使用說明指出：對于非矩形面源，要求折算成面積相等、形狀相近的矩形面源(但不應將全部非矩形面源都折算成正方形面源，除非形狀上接近正方形)，且要求面源的兩條邊長度比值不能超過10；如有多個無組織源(面源)，對每一個面源分別計算其大氣環(huán)境防護距離，建設項目的環(huán)境防護區(qū)域根據(jù)全部面源環(huán)境防護距離的最大包絡線確定。這一規(guī)定對于電解鋁車間氟化物無組織排放確定大氣環(huán)境防護距離具有較大的局限性甚至缺陷，較為完善的核算方法應能解決超長多面源劃分導致濃度分布無疊加貢獻計算防護距離嚴重偏小的問題，以及非標準矩形無組織源(長距離源、體源等)劃分與簡化方案不夠合理的問題。

建議要求企業(yè)擴大廠界內隔離距離以盡可能減小廠界外大氣環(huán)境防護距離范圍，采用AERMOD模型進行計算以確定多個體源濃度疊加貢獻的最遠達標距離[4-5]，以作為多源類項目的環(huán)境防護距離。

1.2 復雜地形惡臭源項目分析

某生活垃圾焚燒項目選址于復雜地形區(qū)域，大氣環(huán)境防護距離計算結果顯示，項目廠界外硫化氫、氨、甲硫醇等無組織排放污染物無超標點，無需設置大氣環(huán)境防護距離，同時衛(wèi)生防護距離計算確定結果為400 m；但以進一步預測模式AERMOD得出的濃度預測分布顯示，在廠址區(qū)域西南山地有一片超標區(qū)域，最大地面濃度達標距離垃圾倉中心點 596.8 m，然而該區(qū)域既不在大氣環(huán)境防護距離0 m范圍內，也不在衛(wèi)生防護距離400 m范圍內。大氣環(huán)境防護距離標準計算程序ver 1.2使用說明指出：如果給定的計算點(10 m和50 m間距離散點)都未超標，但最大落地濃度點超標，則防護距離取超標點外延的鄰近計算點。那么，該項目在復雜地形條件下的大氣環(huán)境防護距離應至少取整確定為600 m，但這樣取值對近距離未超標區(qū)域又顯不公平。

復雜地形條件下大氣環(huán)境防護距離核算的局限性分析見表2，應以AERMOD模型預測實際受地形影響的最遠達標包絡線范圍作為大氣環(huán)境防護距離[6]，較為科學合理。

1.3 堆場大風源等項目分析

第二屆火電行業(yè)環(huán)境保護研討會會議紀要規(guī)范了火電項目貯灰場環(huán)境防護距離的計算：灰場環(huán)境防護距離源強的確定與灰場運行管理水平密切相關。防護距離計算應基于正常風速和灰場正常運行情況下進行，應以保守原則選擇起塵計算公式，按98%保證率確定風速參數(shù)取值并與源強計算取值保持一致?；以时狈饺≈?%，南方取值8%，灰塊分塊貯存面積按照50 m×50 m考慮，評價因子TSP小時濃度限值取1.0 mg/m3。[7]

可見，該類源強受氣象條件尤其是大風影響顯著，且風速、分塊堆存、源強計算公式、含水率、碾壓方式、地形等假定條件過多，加之源強參數(shù)確定無明確技術規(guī)范，導致因人、因事而異的現(xiàn)象突出，以會議紀要方式推薦評價技術方法顯力度不夠等，都會導致預測濃度貢獻計算方法和大氣環(huán)境防護距離計算實用性差、隨機性大等問題，主要局限性分析見表3。應構建科學的無組織排放環(huán)評技術方法體系，針對行業(yè)典型面源構建實測、經驗理論計算公式、檢驗驗證等一系列更科學嚴謹?shù)募夹g規(guī)范。

表3 堆場大風源等項目大氣環(huán)境防護距離核算的局限性

1.4 煙塔合一項目探討

燃煤火電廠煙塔合一項目煙氣排放屬于有組織排放，在多數(shù)天氣條件下，尤其是靜小風天氣，比同等煙氣從煙囪排出抬升的高度要高，污染物的落地質量濃度相對要低。但在大風狀況時，冷卻塔排放煙羽的抬升高度低于煙囪排放煙羽，污染物的落地質量濃度也相對要高[3]。莫華、劉思湄等[8]認為，我國南方“酸雨控制區(qū)”降水豐沛，高濕度天氣較多，在廠址周邊500 m范圍內有較多居民小區(qū)，采用煙塔合一的排煙方式存在一定的環(huán)境風險，尤其在脫硫、脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對周邊環(huán)境空氣的影響將明顯大于高煙囪排放方式。

通常采用煙塔合一排煙方案時，大氣環(huán)境防護距離可采用估算模式的空腔區(qū)水平尺度進行估算，但一般不宜超過500 m?？紤]到模式預測的誤差及不確定性，以及已運行的濕煙塔項目尚無明確的實際影響后評估結論，即大風條件下煙氣下洗有可能造成地面高濃度及小水滴呈酸性沉降到地面，因此，濕煙塔項目設置環(huán)境防護距離是必要的。但因缺少此類項目環(huán)境防護距離的計算方法、實測案例和風洞實驗模擬數(shù)據(jù)，評價單位難以給出計算依據(jù)和結果。

因此，有必要結合我國已投產運行的多個煙塔合一項目進行實測和深入研究，以明確大風條件對煙氣下洗的影響程度和范圍，研究煙塔合一項目設置大氣環(huán)境防護距離的可行性和科學技術體系，更好地為環(huán)評和環(huán)境監(jiān)管提供指導性意見。

2 大氣環(huán)境防護距離核算方法改進建議

2.1 計算軟件局限性與改進建議

綜合以上幾個案例分析，結合SCREEN3估算模型[1-3]、AERSCRENN估算模型[9-11]、AERMOD等進一步預測模型[1-3]各自的適用性和能實現(xiàn)的功能，從科學性和實用性方面考慮，建議未來的大氣環(huán)境防護距離核算方法和計算軟件應實現(xiàn)以下功能和需求：

(1)適用于無組織和有組織排放源；

(2)適用于各種無組織排放源，如非矩形的不規(guī)則面源、體源、線源等；

(3)適用于單一面源、多面源，以及科學合理的面源劃分及歸一化處理方法；

(4)適用于平坦地形、復雜地形及不同下墊面、建筑物下洗等實際條件；

(5)適用于全國不同地域的實際氣象條件；

(6)適用于粉塵顆粒物類、氣態(tài)污染物質量濃度的防護距離核算，也應適用于嗅覺臭氣濃度惡臭類的核算；

(7)既適用于單個建設項目，也應適用于工業(yè)聚集區(qū)、工業(yè)園區(qū)及規(guī)劃區(qū)域環(huán)評；

(8)既適用于一般的持續(xù)穩(wěn)定源排放，也應適用于因氣象條件而變化的堆場大風源、夏季惡臭源等；

(9)適用于特殊情形下的有組織排放源，如煙塔合一等；

(10)有客觀、科學的源強確定技術方法規(guī)范，同類項目具有可比性和環(huán)境監(jiān)管公正公平性；

(11)有可操作性強的無組織排放控制技術規(guī)范。

針對現(xiàn)行HJ 2.2—2008中大氣環(huán)境防護距離計算軟件的局限性，主要改進建議如表4所示。

表4 HJ 2.2—2008軟件的局限性與改進建議

2.2 核算方法優(yōu)化與完善建議

2.2.1 構建無組織排放環(huán)評技術體系

當前及未來一段時期，無組織排放仍將是環(huán)評與環(huán)境管理中的突出問題和難點，其核心是污染控制措施的持續(xù)加強、無組織排放源強的客觀確定和科學預測評價廠界濃度達標情況、大氣環(huán)境防護距離核算與執(zhí)行。

建議加強無組織排放環(huán)評技術體系的構建，持續(xù)匯總并發(fā)布無組織排放污染控制先進技術和范例，盡快配套建立基于實際濃度監(jiān)測基礎上的、能反映企業(yè)清潔生產水平和先進管理水平的無組織排放源強確定方法技術規(guī)范及相應數(shù)據(jù)庫，以供統(tǒng)一參考，使結果具有可比性。

2.2.2 研發(fā)適應國內環(huán)境的技術方法

無論《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB/T 3840—91)中的衛(wèi)生防護距離核算，還是基于SCREEN3或者AERSCREEN的大氣環(huán)境防護距離核算，均是最簡化的方法，都難以完全適用于超長、多面源疊加、復雜地形、惡臭源、堆場大風源等實際情形，導致防護距離的確定方法科學性不足，較為科學的方案應是基于進一步預測模型精確計算。

建議應拓展思路并改變目前的簡化方案，引進與自主研發(fā)并舉，適時組建大氣模型技術委員會，鼓勵研究和持續(xù)推出科學且適用于國內環(huán)評和環(huán)境監(jiān)管需求的大氣環(huán)境防護距離核算確定技術方法，以解決實際評價中技術難點。

2.2.3 制定環(huán)境防護距離豁免條件

現(xiàn)行的大氣環(huán)境防護距離核算存在不少困難和不確定性，且執(zhí)行難度大，具有社會敏感性，應思考轉變環(huán)評和環(huán)境監(jiān)管思路。

建議制定行業(yè)、各典型源的大氣環(huán)境防護距離最小值推薦值，并規(guī)定豁免條款和豁免程序，促進企業(yè)主動采用更先進可行的無組織排放控制技術以減少無組織排放，促進企業(yè)擴大廠界內隔離范圍實現(xiàn)廠界即達環(huán)境質量標準，由企業(yè)和環(huán)評單位經環(huán)評報告負責提供證明和承諾，若證實其采取的無組織排放控制措施高效可行，計算防護距離值小于推薦值，應可豁免，不必設置防護距離。

3 結語

毋庸置疑，建設項目無組織和有組織排放不斷呈現(xiàn)出的多樣性，凸顯了現(xiàn)行大氣環(huán)境防護距離核算方法的局限性。當前及未來一段時期內，雖不可能全部解決這些局限性，但至少可做到更科學與更適應環(huán)評實際需求，并逐步推進評價科學技術進程。應著力于無組織排放環(huán)評技術體系、基礎數(shù)據(jù)庫、科研創(chuàng)新與自主研發(fā)的持續(xù)構建，早日推出具有自主知識產權的大氣環(huán)境防護距離核算方法科學理論與技術體系。

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Limitations and Improvement Suggestions on the Calculation Method of Atmospheric Environmental Protection Distance

WANG Dong-cheng

(Shandong Climate Center, Jinan 250031, China)

Based on the analysis on typical cases, including the super long emission source, complex terrain odor source, yard wind source, and smoke tower combined emission source, this paper confirmed that there are still some limitations on the current calculation method of atmospheric environment protection distance in theGuidelinesforEnvironmentalImpactAssessmentAtmosphericEnvironment(HJ 2.2-2008). Therefore, it systematically proposed the functions and needs, which should be the realized by the future calculation method and calculation software, and also offered general suggestions on optimization and improvement of calculation method of atmospheric environmental protection distance in terms of constructing the technological system for environmental impact assessment of unorganized emissions, developing appropriate calculation method of atmospheric environmental protection distance,and establishing conditions of exemption for environmental protection distance.

atmospheric environmental protection distance; calculation method; unorganized emission; environmental impact assessment

2016-07-25

王棟成(1969—)，男，山東萊州人，高級工程師，主要從事大氣環(huán)境科學研究，E-mail：HJPJ2008@163.com

10.14068/j.ceia.2016.06.004

X51

A

2095-6444(2016)06-0013-04