劉智強(qiáng)， 孫 凱， 丁洪澤，于 樂(lè)， 芮 科

(1.江蘇常環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 常州 213022；2.常州市環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇 常州 213022；3.常州市環(huán)境保護(hù)局，江蘇 常州 213022；4.常州市新北區(qū)環(huán)境保護(hù)局，江蘇 常州 213022)

1 引 言

常州市現(xiàn)行的具有法律效力的環(huán)境空氣功能區(qū)劃是在1997年制定劃分的，分為3個(gè)類(lèi)型的功能區(qū)，一類(lèi)功能區(qū)包括：武進(jìn)滆湖良種場(chǎng)、武進(jìn)城灣、金壇錢(qián)資蕩、金壇茅山、溧陽(yáng)天目湖；三類(lèi)功能區(qū)包括：武進(jìn)武鋼、溧陽(yáng)西郊；二類(lèi)功能區(qū)為一、三類(lèi)區(qū)以外常州市轄區(qū)范圍。隨著城市化進(jìn)程的擴(kuò)大及區(qū)域相關(guān)規(guī)劃的調(diào)整變化，原環(huán)境空氣功能區(qū)劃分方案與現(xiàn)行的土地利用規(guī)劃、風(fēng)景區(qū)旅游規(guī)劃、區(qū)域總體發(fā)展規(guī)劃等存在一定的不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致環(huán)境空氣保護(hù)的一系列措施實(shí)際操作性不強(qiáng)。2012年國(guó)家發(fā)布了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)，該標(biāo)準(zhǔn)撤消了三類(lèi)區(qū)，將環(huán)境空氣功能區(qū)分為二類(lèi)，即一類(lèi)功能區(qū)和二類(lèi)功能區(qū)[1]。為適應(yīng)新的形勢(shì)，保護(hù)生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，保障人體健康及動(dòng)植物正常生存、生長(zhǎng)，需要調(diào)整環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分以更好地指導(dǎo)常州大氣污染防治工作的開(kāi)展。本文從尊重自然、順應(yīng)自然的角度出發(fā)，以《環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分原則與技術(shù)方法(HJ14-1996)》為基礎(chǔ)，綜合了常州市大氣環(huán)境均一性分析、大氣環(huán)境敏感區(qū)域識(shí)別的結(jié)果，提出了常州市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃調(diào)整的方案，并在環(huán)境管理實(shí)踐中得到了應(yīng)用。

2 研究區(qū)域概況

常州，位居長(zhǎng)江之南、太湖之濱，處于長(zhǎng)三角中心地帶，與上海、南京兩大都市等距相望，與蘇州、無(wú)錫聯(lián)袂成片，構(gòu)成蘇錫常都市圈，是蘇南地區(qū)的重要城市?，F(xiàn)轄溧陽(yáng)一個(gè)縣級(jí)市和金壇、武進(jìn)、新北、天寧、鐘樓五個(gè)行政區(qū)。全市面積4 372km2，常住人口470萬(wàn)人。常州基本地貌類(lèi)型屬長(zhǎng)江三角洲沖積平原，境內(nèi)地形復(fù)雜，種類(lèi)多樣，南為天目山余脈，西為茅山山脈，北為寧鎮(zhèn)山脈尾部及長(zhǎng)江，中部和東部為寬廣的平原、圩區(qū)(海拔約2～10m)，圖1所示。其境內(nèi)地勢(shì)西南略高，尤其是下轄的金壇、溧陽(yáng)境內(nèi)擁有大量的低山丘陵，植被覆蓋率高，生態(tài)環(huán)境良好。據(jù)常州市氣象局多年監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)顯示，常州市多年平均風(fēng)速2.6m/s，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)(14.0%)，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)(8.7%)。2016年常州市域風(fēng)場(chǎng)圖如圖2所示。

2016年常州市區(qū)二氧化硫年均濃度為22μg/m3，一氧化碳日均第95分位數(shù)為1.6mg/m3，達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；細(xì)顆粒物、可吸入顆粒物、二氧化氮年均濃度和臭氧日均濃度第90分位數(shù)分別為53μg/m3、90μg/m3、42μg/m3和175μg/m3，均未達(dá)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別超標(biāo)0.51倍、0.29倍、0.05倍和0.09倍，其在全年超標(biāo)天數(shù)占比分別為18.0%、11.5%、3.6%和14.8%，細(xì)顆粒物為常州大氣環(huán)境質(zhì)量的首要污染物。從超標(biāo)大氣污染物濃度分布來(lái)看：NO2，除鐘樓、金壇、溧陽(yáng)和太湖灣達(dá)標(biāo)外，其他地區(qū)均呈現(xiàn)不同程度地超標(biāo)；O3，除金壇、溧陽(yáng)外，其他4個(gè)區(qū)及太湖灣均超標(biāo)，其中太湖灣(一類(lèi)功能區(qū))超標(biāo)程度最高；此外，PM2.5、PM10濃度的超標(biāo)情況也呈現(xiàn)類(lèi)似結(jié)果，即武進(jìn)太湖灣的超標(biāo)程度相對(duì)其他區(qū)域較高。

圖1 常州市域內(nèi)高程分布示意圖Fig.1 Elevation distribution in Changzhou City

圖2 2016年常州市域風(fēng)場(chǎng)圖Fig.2 Regional wind Field of Changzhou in 2016

根據(jù)常州市大氣PM2.5源解析研究成果，常州市細(xì)顆粒物濃度中一次源排放占主導(dǎo)地位，占比達(dá)64%；前體污染物二次轉(zhuǎn)化占比達(dá)36%，其中硫酸根占比最高，硝酸根占比次之，二次氣溶膠占比最低[2]。依據(jù)常州市大氣污染源排放清單的研究成果，2016年常州全市細(xì)顆粒物一次排放源、二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物(人為源)的首要來(lái)源是工業(yè)源(燃料燃燒+工藝過(guò)程)，溧陽(yáng)市和武進(jìn)區(qū)的細(xì)顆粒物一次排放、二氧化硫、氮氧化物排放量較大這與常州市鋼鐵、水泥等重點(diǎn)大氣污染物排放行業(yè)的空間分布較為吻合，新北區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物排放量較大。

3 環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃調(diào)整方法

3.1 基于生態(tài)保護(hù)區(qū)域初定一類(lèi)功能區(qū)

常州境內(nèi)有溧陽(yáng)市上黃水母山自然保護(hù)區(qū)(省級(jí))和天目湖濕地自然保護(hù)區(qū)(縣級(jí))2個(gè)區(qū)域在全國(guó)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)名錄范圍內(nèi)。由江蘇省政府2013年劃定的常州市生態(tài)紅線區(qū)共有32個(gè)(如圖3所示)，其中涉及自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)(2個(gè))以及其他需要保護(hù)的區(qū)域[3]。

依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分原則與技術(shù)方法》(HJ 14-1996)及《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)有關(guān)“一類(lèi)區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的區(qū)域”的規(guī)定，溧陽(yáng)市上黃水母山自然保護(hù)區(qū)和天目湖濕地自然保護(hù)區(qū)均應(yīng)納入常州一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)的范圍內(nèi)。

圖3 常州市生態(tài)紅線區(qū)域分布圖Fig.3 Distribution of ecological red line in Changzhou

圖4 一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)初定Fig.4 Preliminary delimitation of ambient air quality function classⅠ

從保障全市生態(tài)環(huán)境安全的角度分析，生態(tài)紅線區(qū)中的茅東山地水源涵養(yǎng)區(qū)、方山(金壇區(qū))森林公園、向陽(yáng)水庫(kù)水源涵養(yǎng)區(qū)、溧陽(yáng)瓦屋山省級(jí)森林公園、大溪水庫(kù)水源涵養(yǎng)區(qū)、沙河水庫(kù)水源涵養(yǎng)區(qū)、溧陽(yáng)天目湖自然濕地保護(hù)區(qū)、溧陽(yáng)南山水源涵養(yǎng)區(qū)、太湖(武進(jìn)區(qū))重要保護(hù)區(qū)等區(qū)域既屬于“其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)”，又屬于生態(tài)環(huán)境較敏感的區(qū)域，具備良好的大氣環(huán)境保護(hù)條件。初步考慮將以上區(qū)域納入常州市一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)范圍(如圖4所示)。

3.2 大氣環(huán)境的均一性分析

常州市整體地貌類(lèi)型屬于沖積平原，從氣象學(xué)角度來(lái)說(shuō)，常州市大部分地區(qū)，除西部茅山山脈平均海拔達(dá)200～300m、南部天目山余脈平均海拔達(dá)300～500m外，均屬于近地層(即地面到50～100m左右的大氣層)，垂直方向上熱量和動(dòng)量的交換少，地面的污染物難以向更高層擴(kuò)散而易于在地表積聚；另一方面，由于市域分布大量的湖泊、河流、水庫(kù)、坑塘，由于地表濕度不均且存在溫度差異，空氣的水平流動(dòng)較為頻繁，不同片區(qū)排放的污染物相互影響，市內(nèi)平原區(qū)域具有較好的大氣環(huán)境質(zhì)量均一性。據(jù)此，風(fēng)景旅游點(diǎn)、文物保護(hù)單位以及街心公園等區(qū)域應(yīng)服從所處區(qū)域的大氣環(huán)境功能區(qū)類(lèi)型應(yīng)劃分為同一大氣環(huán)境功能區(qū)。因此，建議將溧陽(yáng)市上黃水母山自然保護(hù)區(qū)(省級(jí))從一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃入二類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)。

3.3 基于大氣環(huán)境的敏感區(qū)優(yōu)化

利用CALPUFF空氣質(zhì)量模型識(shí)別聚集敏感區(qū)域[4]，劃定常州市污染物聚集敏感區(qū)，如圖5所示。從大氣功能區(qū)功能要求來(lái)看，對(duì)環(huán)境質(zhì)量需求較高的功能區(qū)，如自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)及人口密集區(qū)等，應(yīng)盡量布局在聚集敏感區(qū)范圍外，暨一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)不宜處于聚集敏感區(qū)內(nèi)。從氣象和下墊面條件綜合分析，常州大氣環(huán)境聚集特征較顯著，聚集敏感區(qū)主要位于城市中、西部的平原區(qū)，其中西部山脈海拔越低的區(qū)域，污染物越易聚集，海拔較高的區(qū)域污染物聚集敏感性下降。因此，方案將山脈的海拔作為劃分常州空氣質(zhì)量功能區(qū)類(lèi)型的一大要素。綜合考慮大氣環(huán)境的均一性和常州地形的海拔分布，將一類(lèi)大氣環(huán)境功能區(qū)內(nèi)海拔30m以下區(qū)域(海拔30m以上山體環(huán)繞的湖面除外)剔除出一類(lèi)大氣環(huán)境功能區(qū)。劃分后的結(jié)果如圖6所示。

圖5 常州市大氣污染聚集敏感性分析Fig.5 Sensitivity analysis of pollutant accumulation areas in Changzhou

圖6 一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分過(guò)程圖Fig.6 Process of ambient air quality function-classⅠdelimitation

3.4 與城市總體規(guī)劃協(xié)調(diào)性分析

《常州市城市總體規(guī)劃》(2011-2020)、《金壇市城市總體規(guī)劃》(2013-2030)、《溧陽(yáng)市城市總體規(guī)劃(2014-2030)》分別對(duì)市區(qū)(武進(jìn)、新北、天寧、鐘樓四個(gè)區(qū))、金壇區(qū)、溧陽(yáng)市的未來(lái)發(fā)展作出規(guī)劃布局，明確了已經(jīng)建設(shè)、禁止建設(shè)、限制建設(shè)和適宜建設(shè)區(qū)域的范圍。除禁止建設(shè)區(qū)域外，其他區(qū)域均不同程度地受到人類(lèi)活動(dòng)的干擾，因此從環(huán)境保護(hù)的角度，除禁止建設(shè)外的其余區(qū)域均不宜劃入一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)內(nèi)。圖6中的一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)內(nèi)均屬于城市規(guī)劃中禁止建設(shè)的范圍，故無(wú)需作進(jìn)一步地甄別剔除。

4 常州市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)調(diào)整結(jié)果的確定

綜合以上分析，原一類(lèi)功能區(qū)武進(jìn)滆湖良種場(chǎng)、金壇錢(qián)資蕩，三類(lèi)功能區(qū)武進(jìn)武鋼、溧陽(yáng)西郊全部劃入二類(lèi)功能區(qū)范圍；原一類(lèi)功能區(qū)武進(jìn)城灣、金壇茅山、溧陽(yáng)天目湖等片區(qū)，現(xiàn)狀方山(金壇區(qū))森林公園、向陽(yáng)水庫(kù)水源涵養(yǎng)區(qū)、溧陽(yáng)瓦屋山省級(jí)森林公園等區(qū)域以生態(tài)紅線區(qū)域范圍為基礎(chǔ)，保留30m以上海拔的山體范圍作為一類(lèi)功能區(qū)，其余劃入二類(lèi)功能區(qū)范圍。調(diào)整后的常州市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃結(jié)果如下：

4.1 一類(lèi)功能區(qū)范圍

常州市一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分布在4個(gè)片區(qū)，具體如下表所示。

4.2 一、二類(lèi)功能區(qū)之間的緩沖區(qū)范圍

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分原則與技術(shù)方法(HJ14-1996)》關(guān)于緩沖帶設(shè)置的要求，沿上述一類(lèi)功能區(qū)邊界外擴(kuò)300m寬度的緩沖區(qū)域。緩沖區(qū)域內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量在滿(mǎn)足二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上向一類(lèi)功能區(qū)的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求靠攏[5]。

表 調(diào)整后的常州市一類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)Tab. The final ambient air quality function-classⅠin Changzhou after adjustment

4.3 二類(lèi)功能區(qū)范圍

一類(lèi)功能區(qū)及緩沖區(qū)域外的常州市域范圍，均納入二類(lèi)環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)的范圍。調(diào)整結(jié)果具體如圖7所示。

圖7 常州市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)范圍調(diào)整示意圖Fig.7 Schematic diagram of adjustment of ambient air quality function area in Changzhou

5 結(jié)論與建議

本文以常州為研究區(qū)域，對(duì)1997年制定劃分的環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃方案進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整以“生態(tài)紅線”、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)區(qū)域的統(tǒng)籌結(jié)果為基線，綜合常州市下墊面條件及氣象規(guī)律，研究氣象環(huán)境的均一性，利用大氣環(huán)境敏感區(qū)域識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行方案優(yōu)化。經(jīng)與城市總規(guī)“四區(qū)劃定”進(jìn)行相符性分析后，最終形成環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃調(diào)整方案。本研究對(duì)盆周山區(qū)確定環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃調(diào)整有一定借鑒作用，是對(duì)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)撤消了三類(lèi)區(qū)，將環(huán)境空氣功能區(qū)分為二類(lèi)后環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃調(diào)整的一次探索實(shí)踐。

由于研究區(qū)域內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀普遍不達(dá)標(biāo)，因此，本次研究參照《環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分原則與技術(shù)方法(HJ14-1996)》的最低要求在一類(lèi)與二類(lèi)區(qū)之間設(shè)置不少于300m寬度的緩沖帶寬度。在空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)或即將達(dá)標(biāo)區(qū)域，緩沖帶寬度設(shè)置應(yīng)結(jié)合污染源分布、大氣擴(kuò)散能力，以保護(hù)一類(lèi)區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量為目標(biāo)綜合論證設(shè)計(jì)。

環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃涉及因素眾多，而基礎(chǔ)的氣象條件和污染物傳輸規(guī)律特征對(duì)區(qū)劃的結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。因此，在未來(lái)的環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃研究中，應(yīng)綜合全面考慮上述因素提高劃定結(jié)果的科學(xué)性。

[1] GB3095-2012，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 常州市環(huán)境保護(hù)局.常州市大氣PM2.5源解析研究[Z].2015.

[3] 江蘇省人民政府.江蘇省生態(tài)紅線區(qū)域保護(hù)規(guī)劃 [Z].2013.

[4] 薛文博，吳舜澤，楊金田，雷 宇，萬(wàn) 軍.城市環(huán)境總體規(guī)劃中大氣環(huán)境紅線內(nèi)涵及劃定技術(shù)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2014，39，(1)14-16.

[5] HJ14-1996，環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分原則與技術(shù)方法[S].