西部工業城市二氧化硫總量分配方案合理性研究

李炳宏，許 瑋

(1.中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安 710054；2.西安工程大學，陜西西安710048)

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西部工業城市二氧化硫總量分配方案合理性研究

李炳宏1，許 瑋2

(1.中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安 710054；2.西安工程大學，陜西西安710048)

[目的]分析西部工業城市二氧化硫(SO2)排放總量分配方案的合理性。[方法]采用定量化的基尼系數理論，結合城區19個SO2主要污染源分布及其排放情況對原有總量分配方案進行分析和調整。通過大氣環境影響預測軟件對總量分配方案調整前后城區地面SO2濃度貢獻進行預測。[結果]調整后城區SO2地面貢獻濃度降低。[結論]基尼系數理論用于評價和優化SO2總量分配方案是可行的。

SO2排放總量；分配；合理性；西部城市

研究城市位于河西走廊東端、祁連山北麓、阿拉善臺地南緣，城控區污染型工業企業眾多。根據該城市已完成的大氣環境容量核定技術報告顯示，主要城控區二氧化硫(SO2)大氣環境容量為54 740.00 t/a，而實際SO2排放量為114 846.34 t/a，SO2排放量超過其環境容量[1]，地面監測數據顯示其年均值超標嚴重，城區部分區域SO2地面濃度年均值高達0.135 mg/m3，急需削減每個企業排放量，關鍵問題是各個企業應該削減多少。因此，研究SO2總量如何分配及其分配合理性意義重大。區域SO2總量分配需考慮各排污單元經濟貢獻、地理位置、人口等因素，分配方案是各因素綜合考慮優化的過程。已有不少學者基于基尼系數理論在區域范圍內評價大氣污染物總量分配合理性，并對各個影響要素定量化[2-4]，但有關城市各個企業總量分配合理性的研究較少[5]。企業是最基本的排污單元，如果總量分配不合理則會直接影響企業的發展，對區域經濟發展產生直接影響。鑒于此，筆者以西北某重鎮為例，在現有SO2總量分配方案及排放量基礎上，利用基尼系數理論對其進行評價和優化，以期使該地區的SO2排放總量分配方案更為合理，為該地區大氣污染的總量分配提供理論指導。

1　材料與方法

1.1污染源現狀排放量及允許排放量研究區內主要分布19處SO2污染源，為了研究方便，以A、B、C等字母以此類推代替污染源名稱(表1)。該研究區SO2現狀年排放量為37 460.25 t/a，根據環境容量計算得出其允許排放量為29 063.51 t/a[6]，其中D 、F、A等污染源削減潛力較大，占削減總量93.10%以上。

表1　污染源源強及允許排放量統計

1.2技術路線評價城市污染源指標分配結果時，SO2基尼系數是在了解各污染源現狀排放量的基礎上，綜合考慮各種影響污染源允許排放指標分配公平性的因素，選擇主要的影響因素作為評價指標，對SO2現狀排放量指標形成的洛侖茲曲線進行分析和計算，依據標準判斷計算結果的合理性，如果評價結果不合理，則再制訂合理的削減方案，最終形成比較合理的總量分配方案。其技術路線歸納如下：以城市環境容量作為控制指標，通過P值法和平權削減法計算各污染源削減量，根據現狀排放量得到各污染源允許排放量；選擇影響城市污染源允許排放量的因素，這些因素包括環保投資、工業產值、環境影響等(由于資料來源所限，該研究只選用現狀排放量進行分析)；根據環境基尼系數理論計算各因素相應的基尼系數值，并繪制對應的洛倫茲曲線；根據評價標準對以上各因素基尼系數值進行分析，對不合理的因素進行分析，如果需要進行污染源再削減，則進行削減直至評價結果合理為止(圖1)。

圖1　基尼系數法評價分配公平結果性技術路線Fig.1　Technical route of evaluating distribution fairness by Gene coefficient method

1.3SO2削減方法該市大氣環境容量核算方法主要采用A-P值法，初次削減是在P值法與按照排放標準計算得到允許排放量中較小者的基礎上對排放量大的污染源進行削減。由于城區污染源眾多，進行初次削減后在控制點濃度疊加后仍會出現超標現象，需進一步進行削減，即根據多源擴散模式計算出各個污染源在控制點上的濃度分擔率，以此作為二次削減的依據，通過二次削減后得到各個污染源的削減量，最終平權削減量為初次削減量與二次削減量之和。這種總量控制方法既考慮大氣環境容量又兼顧地面環境質量，是一種比較科學的分配方法。

2　結果與分析

2.1計算與調整首先分別計算SO2現狀排放量和允許排放量比例，并進行排序，結果見表2。對現狀排放量和允許排放量百分比進行排序，并分別對各自排序后的百分比累計求和，同時以此構建洛倫茲曲線坐標系，并利用弓形面積求得現狀排放量-允許排放量基尼系數為0.13。洛倫茲曲線如圖2所示。

2.2削減前后環境質量變化分析選擇全年聯合頻率，利用寧波市環境保護科學研究設計院六五軟件工作室開發的“EIA大氣環評助手”軟件進行長期地面濃度預測。根據以上統計的污染源及削減方案模擬該城區SO2污染源在削減前后地面濃度貢獻值，模擬結果如圖3、4所示。由圖3、4可知，統計污染源未削減前SO2在市區貢獻值最大值達0.045 mg/m3，其等值線范圍比較廣，且在三類區幾個等值線分布比較密集，表明這個區域各個污染源貢獻值均比較大，即受影響最為嚴重；實施削減方案后各個污染源在市區貢獻值最大值為0.040 mg/m3，其等值線所占范圍也比較小，即影響區域有所減小，在原等值線分布較密集的區域也有所改善。

表2SO2現狀排放量和允許排放量排序結果

Table 2Ranking of SO2current emissions and allowable discharge amount

代號Code現狀排放量Currentemissionst/a比例Proportion%代號Code允許排放量Allowabledischargeamount∥t/a比例Proportion%L200.070.53L199.470.69S216.000.58S215.710.74M225.000.60M224.580.77R242.000.65R241.510.83P266.000.71P265.510.91O284.000.76N276.420.95N304.180.81O277.150.95K317.000.85K301.851.04Q359.000.96Q341.731.18E897.002.39E829.842.86C2165.005.78I2086.737.18J2287.006.11C2160.337.43I2298.006.13J2269.967.81H2552.006.81F2367.618.15G2724.007.27H2382.788.20B3458.009.23G2721.279.36F3795.0010.13A3360.1611.56A3950.0010.54B3420.1611.77D10921.0029.15D5120.7417.62

圖2　現狀排放量-允許排放量洛倫茲曲線Fig.2　Lorenz curve of current emissions-allowable discharge amount

圖3　調整前污染源地面濃度貢獻值Fig.3　Ground contribution to concentration before adjustment

圖4　調整后污染源地面濃度貢獻值Fig.4　Ground contribution to concentration after adjustment

通過以上分析，證明實施削減方案后區域環境質量有一定的改善。

3　結論

盡管基尼系數理論可以定量化評價總量分配合理性，但在指標選取、警戒線設置方面未進行深入研究。評價指標關乎能否建立科學的評價體系，對分配合理性影響重大，不同的指標體系評價結果就會存在一定差異。警戒線同樣至關重要，前人只是借鑒了經濟學基尼系數警戒線，但其在總量分配方面應用是否合適尚無定論，因此直接影響總量分配合理性結果。

[1] 翟騰騰，郭杰，歐名豪．基于基尼系數的江蘇省建設用地總量分配研究[J]．中國人口·資源與環境，2015(4)：84-91.

[2] 劉娜，謝紹東.中國不同經濟區域大氣污染總量分配方法的選擇研究[J].北京大學學報(自然科學版)，2007，43(6)：803-807.

[3] 劉耀，吳仁海，廖瑞雪.大氣污染物總量分配公平性評價研究[J].環境科學與管理，2007，32(9)：159-162.

[4] 張有賢，李炳宏，荀彥平.西部地區SO2總量控制指標分配合理性研究[J].干旱區資源與環境，2009，23(6)：44-47.

[5] 劉娜，謝紹東．城市點源大氣污染物總量分配方法及其進展[J]．北京大學學報(自然科學版)，2006，42(6)：824-828.

[6] 蘭州大學資源環境學院.甘肅省金昌市大氣環境容量核定技術報告[R].蘭州，2004.

Rationality of Sulfur Dioxide Total Allocation Scheme in the Western Industrial City

LI Bing-hong1, XU Wei2

(1. Xi’an Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group, Xi’an, Shaanxi 710054; 2. Xi’an Polytechnic University, Xi’an, Shaanxi 710048)

[Objective] The aim was to analyze the rationality of sulfur dioxide total allocation scheme in the western industrial city. [Method] By using quantitative Gini coefficient theory, combining with distribution and emission of 19 main pollution sources of SO2, the original allocation scheme was analyzed and adjusted. Through atmospheric environment prediction software, contribution of SO2ground concentration in urban area before and after adjustment of total allocation scheme was predicted. [Result] After adjustment, SO2ground contribution concentration in urban area was decreased. [Conclusion] Gene coefficient theory is feasible for the evaluation and optimization of SO2total distribution.

The total SO2emissions; Allocation; Rationality; Western city

西安工程大學博士科研啟動基金(BS1303)。

李炳宏(1982-)，男，甘肅白銀人，工程師，碩士，從事生態環境保護工作。

2016-07-27

S 181

A

0517-6611(2016)27-0100-02