王國鋒，李 媛，姚 琳，鄭 晗

(1.江西省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究與規(guī)劃院，330039，南昌；2.核工業(yè)二七〇研究所，330200，南昌；3.江西省氣象科學(xué)研究所，330096，南昌)

0 引言

港口規(guī)劃實(shí)施的大氣污染源較少，主要包括施工和裝卸粉塵、船舶煙氣、油品裝卸、貨物運(yùn)輸車輛排放的尾氣等。就南昌港規(guī)劃環(huán)評而言，主要關(guān)注長期、典型的環(huán)境影響，宏觀分析港口規(guī)劃實(shí)施對環(huán)境空氣的影響，同時評價極端氣象條件與排放情況下港口規(guī)劃對環(huán)境空氣的影響[1-2]。南昌港為內(nèi)河港，周圍有一定的居民集中區(qū)，因此煤炭、建材、礦石等散雜貨裝卸、儲存產(chǎn)生的粉塵，可能對周邊環(huán)境造成不利影響[3-4]。本研究將估算粉塵污染物的排放量[5]，利用AERMOD數(shù)學(xué)模型計算其在長期氣象條件和極端情況下的污染物擴(kuò)散態(tài)勢[6-13]，分析粉塵排放對周邊環(huán)境造成的影響。

1 材料與方法

1.1 南昌港規(guī)劃(修訂)概況

南昌港規(guī)劃(修訂)將南昌港劃分為市汊港區(qū)、姚灣港區(qū)、厚田港區(qū)、城區(qū)港區(qū)、南新港區(qū)、龍頭崗港區(qū)、樵舍港區(qū)、北郊港區(qū)、昌東港區(qū)和進(jìn)賢港區(qū)等10個港區(qū)。未來南昌港將形成“一港兩核十區(qū)”的港口新布局，南部發(fā)展以市汊-姚灣組團(tuán)為核心，主要為小藍(lán)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和昌南新城及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，以集裝箱、散貨、件雜貨和商品汽車滾裝運(yùn)輸為主；北部發(fā)展以龍頭崗-樵舍組團(tuán)為核心，主要為贛江新區(qū)臨港工業(yè)開發(fā)、昌北經(jīng)開區(qū)及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，以集裝箱、干散貨和液體散貨運(yùn)輸為主。

1.2 區(qū)域氣象特征分析

南昌市NNE風(fēng)向居多，累年平均風(fēng)速2.1 m/s；年平均氣溫為18.0 ℃，歷年極端最高氣溫40.1 ℃，極端最低氣溫-9.7 ℃；多年平均降雨量1 613.7 mm，歷年最大日降雨量278.7 mm；多年平均霧日數(shù)19.7 d。

本研究采用南昌市氣象站的氣象條件對各個港區(qū)進(jìn)行大氣污染物擴(kuò)散模擬。

1.3 粉塵源強(qiáng)估算

本研究以防塵率為75%情景和防塵率90% 2種情景分別估算2025年和2035年南昌港的粉塵排放量。PM10與TSP之間比例按照0.5進(jìn)行PM10源強(qiáng)核算，PM2.5與PM10之間比例按照0.5進(jìn)行PM2.5源強(qiáng)核算[14-15]。計算公式如下：

Qp=T×Kp

式中：Qp為起塵量(t/a)；T為港口散貨吞吐量(萬t/a)；Kp為起塵經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按保守值取2.0 t/萬t。

根據(jù)南昌港各港區(qū)主要作業(yè)區(qū)功能定位及規(guī)劃，本次評價主要關(guān)注易產(chǎn)生粉塵的港區(qū)，主要為市汊港區(qū)、姚灣港區(qū)、南新港區(qū)、龍頭崗港區(qū)、樵舍港區(qū)、昌東港區(qū)等6個港區(qū)的10個作業(yè)區(qū)。規(guī)劃實(shí)施后南昌港主要散貨港區(qū)粉塵排放量估算結(jié)果具體見表1，2025規(guī)劃年粉塵量排放最大的是樵舍港區(qū)，其次是姚灣港區(qū)；2035規(guī)劃年粉塵量排放最大的是南新港區(qū)，其次是樵舍港區(qū)。

表1 南昌港主要散貨港區(qū)粉塵排放量/t

經(jīng)統(tǒng)計分析，市汊+姚灣片區(qū)、南新+龍頭崗+樵舍片區(qū)、昌東片區(qū)等3個片區(qū)排放的3類污染物(TSP、PM10、PM2.5)分別在2035年、2025年、2025年75%除塵效率下達(dá)到最大排放量，從保守角度考慮，本次預(yù)測評價主要針對最不利情況進(jìn)行估算。

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)測模型

本研究使用AERMOD大氣擴(kuò)散模型，是HJ2.2—2018大氣環(huán)境影響評價導(dǎo)則的推薦模式[16]，可滿足本研究需要。

2.2 預(yù)測方案

2.2.1 地形參數(shù) 地形數(shù)據(jù)采用江西省90 m精度的SRTM數(shù)據(jù)文件。

2.2.2 氣象數(shù)據(jù) 本研究預(yù)測采用的觀測氣象數(shù)據(jù)信息如表2所示，模擬氣象數(shù)據(jù)信息如表3所示。

表2 觀測氣象數(shù)據(jù)信息

表3 模擬氣象數(shù)據(jù)信息

2.2.3 模型網(wǎng)格設(shè)置

1)市汊-姚灣港區(qū)：預(yù)測區(qū)域?yàn)?0 km×20 km，設(shè)置了2層網(wǎng)格，第1層網(wǎng)格邊界到模型中心點(diǎn)的距離為5 000 m，層間距為100 m，第2層網(wǎng)格邊界到模型中心點(diǎn)的距離為10 000 m，層間距為250 m；預(yù)測范圍內(nèi)設(shè)置的2層網(wǎng)格受體數(shù)目為14 711個，16個大氣保護(hù)目標(biāo)作為離散受體計算點(diǎn)；共設(shè)置14 727個計算點(diǎn)(圖1)。

(a)網(wǎng)格設(shè)置圖 (b)地形高程圖

2)南新-龍頭崗-樵舍區(qū)：預(yù)測區(qū)域?yàn)?0 km×10 km，設(shè)置了一層網(wǎng)格，第1層網(wǎng)格邊界到模型中心點(diǎn)的距離為5 000 m，層間距為100 m；預(yù)測范圍內(nèi)設(shè)置的2層網(wǎng)格受體數(shù)目為10 201個，5個大氣保護(hù)目標(biāo)作為離散受體計算點(diǎn)；共設(shè)置10 206個計算點(diǎn)(圖2)。

(a)網(wǎng)格設(shè)置圖 (b)地形高程圖

3)昌東區(qū)：預(yù)測區(qū)域?yàn)?.4 km×0.4 km，設(shè)置了一層網(wǎng)格，第1層網(wǎng)格邊界到模型中心點(diǎn)的距離為2 000 m，層間距為100 m；預(yù)測范圍內(nèi)設(shè)置的2層網(wǎng)格受體數(shù)目為1 657個，1個大氣保護(hù)目標(biāo)作為離散受體計算點(diǎn)；共設(shè)置1 658個計算點(diǎn)(圖3)。

(a)網(wǎng)格設(shè)置圖 (b)地形高程圖

在預(yù)測中，未考慮建筑物下洗及顆粒物干濕沉降和化學(xué)轉(zhuǎn)化。

2.2.4 預(yù)測因子 本次預(yù)測因子為TSP、PM10、PM2.5。

2.2.5 預(yù)測內(nèi)容 預(yù)測情景組合見表4。

表4 大氣環(huán)境影響預(yù)測情景組合一覽表

2.2.6 評價標(biāo)準(zhǔn) 執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095—2012)中TSP、PM10、PM2.5各自對應(yīng)的一級、二級標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.7 背景濃度 各港區(qū)背景濃度均采用南昌市環(huán)境質(zhì)量概要(2019年)空氣質(zhì)量例行監(jiān)測濃度作為大氣預(yù)測中疊加分析的背景值，其中TSP背景值采用PM10的2倍值，詳見表5。

表5 南昌各港區(qū)大氣環(huán)境背景濃度一覽表/μg·m-3

2.2.8 預(yù)測范圍 根據(jù)HJ2.2—2018規(guī)定，預(yù)測范圍為以規(guī)劃區(qū)邊界外延3 km。

2.2.9 預(yù)測周期 本次研究選取2020年作為評價基準(zhǔn)年。

2.3 預(yù)測結(jié)果

2.3.1 正常排放工況下短期貢獻(xiàn)質(zhì)量濃度預(yù)測 從3個預(yù)測區(qū)域最大濃度值及占標(biāo)率來看，保證率日均最大貢獻(xiàn)濃度占標(biāo)率最大的污染物是南新龍頭及樵舍港區(qū)的PM2.5，95%保證率日均平均最大貢獻(xiàn)濃度為60.49 μg/m3，占標(biāo)率為80.65%。從環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)來看，各保護(hù)目標(biāo)的貢獻(xiàn)質(zhì)量濃度值均能滿足執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.3.2 正常排放工況下長期貢獻(xiàn)質(zhì)量濃度預(yù)測 正常排放工況下污染物貢獻(xiàn)質(zhì)量濃度預(yù)測結(jié)果表現(xiàn)為，保證率年均區(qū)域最大濃度占標(biāo)率最大的污染物為南新龍頭崗及樵舍港區(qū)的PM2.5，95%保證率年均最大濃度為28.92 μg/m3，占標(biāo)率為82.62 %；從環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)來看，各個敏感點(diǎn)的項目貢獻(xiàn)質(zhì)量濃度均能滿足執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.3.3 正常排放疊加背景后質(zhì)量濃度預(yù)測 由于疊加的背景濃度本身有未達(dá)標(biāo)的時間段，該項目疊加背景后質(zhì)量濃度預(yù)測日均及年均結(jié)果均有出現(xiàn)超標(biāo)。

2.3.4 小結(jié) 本研究為最不利情況下的預(yù)測，污染物TSP、PM10和PM2.5保證率日均及年均預(yù)測結(jié)果均在空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，保證率日均最大落地濃度分別為228.51 μg/m3、120.61 μg/m3和60.49 μg/m3，占標(biāo)率分別為76.17%、80.40%和80.64%，均出現(xiàn)在南新龍頭崗及樵舍港區(qū)預(yù)測區(qū)域；TSP、PM10和PM2.5年均最大落地濃度分別為109.29 μg/m3、57.66 μg/m3和28.92 μg/m3，占標(biāo)率分別為54.64%、82.37%和82.62%，均出現(xiàn)在南新龍頭崗及樵舍港區(qū)預(yù)測區(qū)域。疊加背景后，污染物PM10和PM2.5的日均及年均預(yù)測濃度結(jié)果均有出現(xiàn)超標(biāo)，主要原因是疊加的逐日背景濃度本身有超標(biāo)。

2035年市汊-姚灣、2025年南新-龍頭崗-樵舍、2025年昌東港區(qū)預(yù)測結(jié)果濃度分布圖詳見圖4～圖9。

(a)PM10 95%保證率日平均最大濃度分布圖 (b)PM2.5 95%保證率日平均最大濃度分布圖

(a)PM10 年平均最大濃度分布圖 (b)PM2.5 年平均最大濃度分布圖

(a)PM10 95%保證率日平均最大濃度分布圖 (b)PM2.5 95%保證率日平均最大濃度分布圖

(a)PM10 年平均最大濃度分布圖 (b)PM2.5 年平均最大濃度分布圖

(a)PM10 95%保證率日平均最大濃度分布圖 (b)PM2.5 95%保證率日平均最大濃度分布圖

(a)PM10 年平均最大濃度分布圖 (b)PM2.5 年平均最大濃度分布圖

3 結(jié)論

南昌港規(guī)劃實(shí)施后運(yùn)營期內(nèi)，南昌港的貨種涉及煤炭、金屬礦石、礦建材料等干散貨及油品等液體散貨。本研究選取最不利情況源強(qiáng)進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果來看，污染物TSP、PM10和PM2.5保證率日均及年均預(yù)測結(jié)果均在空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，疊加背景后，污染物PM10和PM2.5的日均及年均預(yù)測濃度結(jié)果均有出現(xiàn)超標(biāo)，主要原因是疊加的逐日背景濃度本身有超標(biāo)。南昌港總體規(guī)劃實(shí)施后的運(yùn)營期內(nèi)，只要南昌港各港區(qū)強(qiáng)化散貨堆場、裝卸區(qū)的粉塵污染治理措施、加強(qiáng)作業(yè)管理，大氣污染物影響甚小。建議新建的煤炭運(yùn)輸較為集中的市汊港區(qū)、厚田港區(qū)應(yīng)設(shè)置全封閉煤堆場。