基于A值法的慶陽地區大氣環境容量研究＊

司瑞瑞，樊 旭，李佳蕓，張文煜

（蘭州大學大氣科學學院，甘肅 蘭州730000）

基于A值法的慶陽地區大氣環境容量研究＊

司瑞瑞，樊 旭，李佳蕓，張文煜

（蘭州大學大氣科學學院，甘肅 蘭州730000）

大氣環境容量是指特定區域所能容納污染物的最大負荷量。本文利用A值法，通過計算各控制區的大氣環境容量得出慶陽地區SO2的環境容量為9.46×104t/a，NO2的環境容量為7.57×104t/a，PM10的大氣環境容量為12.11× 104t/a，結合慶陽地區大氣污染物排放量現狀，分析表明慶陽地區SO2、NO2的環境容量剩余空間較大，而PM10的排放量已經接近慶陽市的大氣環境容量。

大氣環境容量；慶陽地區；A值法

環境容量是對一定時間和區域內，為滿足某一環境質量目標所能容納污染物的最大負荷量[1]。大氣環境容量不僅與特定地區的環境質量目標直接相關，還受該地區的自然條件、氣象條件的影響，在計算時，由于大氣環境沒有確定的邊界，所以需要對大氣邊界進行理想化假設，再借助數學模型來進行大氣容量的估算，通常以箱模型為基礎，用A值法對污染物總量進行目標控制。陳金毅，海婷婷［2］等通過A值法計算了某城市的大氣環境容量，并指出A值法不僅為API指標的實現提供了支撐，還彌補了API指標的不足；石緞花［3］用A值法對哈密市大南湖礦區西區環境容量，并提出了礦區總量控制要求；王東明［4］、劉正朋［5］等也分別用A值法對各自研究區域內的大氣環境容量進行計算。慶陽地區作為黃土高原典型區域，不僅具有黃土高原氣溫年較差日較差大，降水量小，蒸發量大，植被相對稀疏等特點，還具有豐富的煤炭、石油等礦產資源。但是慶陽地區礦產資源尚未充分利用，從大氣污染角度來看，慶陽污染物排放總量較小，工業污染源少，污染源以生活污染源為主。通過A值法對慶陽地區大氣環境容量進行測算，不僅可以控制慶陽地區的污染物總量，還可以為慶陽地區經濟的可持續發展提供一定的基礎數據。

1 大氣環境容量的計算方法

1.1 A值法介紹

A值法是以地面大氣環境質量為目標值，以箱模型的基本假設為基礎，根據控制區總面積（S）、各功能分區的面積（Si）以及當地總量控制系數A值，計算得到該面積上的污染物允許排放總量。根據《制定地方大氣污染物排放標準的技術原則與方法》（GB/T13201—91）［6］，利用A值法計算大氣環境容量的具體公式如下：

式中：Qak為總量控制區某種污染物年允許排放總量限值，104t；QakJ為第i功能區某種污染物年允許排放總量限值，104t；n為功能區總數；i為總量控制區各功能區的編號；a為總量 （下標）；k為某種污染物（下標）；S為總量控制區面積，(km2)；Si為第i功能區面積，(km2)；Aki為第i功能區某種污染物排放總量控制系數，104t·a-1·(km)-1；Cki為規定的第i功能區某種大氣污染物的濃度限值，mg/m3；A為地理區域性總量控制系數。

按照《制定地方大氣污染物排放標準的技術原則和方法》(GB/T3840-91)［6］中我國各地區總量控制系數A值表中A值的取值范圍，慶陽地區屬于甘肅(渭河以北)，A值范圍為3.5-4.9×104km2/a。

1.2 慶陽地區A值的確定

按照《城市區域大氣環境容量總量控制技術指南》［7］推薦的A值確定原則，以達標率90%為控制目標，A值公式為：

根據慶陽地區總量控制系數的取值范圍，取慶陽地區的總量控制系數Amin=3.5×104km2/a，Amax=4.9× 104km2/a，代入（2），計算出慶陽地區的總量控制系數A值為3.64×104km2/a。

2 慶陽地區大氣環境容量的計算

慶陽地區地處黃土高原，屬于溫帶半濕潤半干旱的大陸性季風氣候，并具有明顯的山地氣候特征。主導風向為東南風或者東南偏南風，年平均風速為2.4m/s；降水量時空分布不均勻，主要集中在夏季，并由南向北呈遞減的趨勢。根據2007-2012年慶陽市氣象局統計結果，慶陽地區環境空氣優良天數分布為269，272，279，286，330，353，平均空氣質量優良天數占全年天數的81%，并呈逐年轉好的趨勢。

2.1 慶陽地區大氣污染物排放量現狀

根據環境空氣功能區分類，將需要用A值進行總量控制的慶陽地區劃入二類區，根據《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）［8］中二類區 SO2、NO2、PM10的指標限值，可確定二類區SO2的年均濃度標準為 0.06mg/m3，NO2的年均濃度標準為 0.04mg/ m3，PM10的年均濃度標準為0.07mg/m3。比較慶陽地區2006-2012的SO2、NO2、PM10的年均濃度值和二類區中SO2、NO2、PM10的指標限值，結果如圖1所示，可以看出，2006-2012年現有的慶陽地區SO2、NO2的年均濃度值遠低于二類區SO2、NO2的標準濃度，即SO2、NO2的排放量滿足二類區大氣環境質量要求；2006-2012年的PM10的年均濃度有時會超過PM10的標準濃度，即PM10的排放量有時會超出二類區大氣環境質量要求，造成環境污染。從整體上來看，慶陽地區的大氣污染以顆粒物污染為主。

圖1 2006～2012年慶陽市大氣污染物年均濃度變化趨勢與標準濃度值比較 單位：mg/m3

2.2 慶陽地區大氣環境容量的計算

用A值法對慶陽地區進行大氣環境容量計算，首先要根據慶陽地區進行功能分區，根據實際情況將慶陽地區主要劃分為西峰區、合水縣、華池縣、環縣、寧縣、慶城縣、鎮原縣、正寧縣八個行政區，行政區內又包括城區控制區，和與城區緊密相連的十個工業集中區（園區）。根據控制區面積，利用公式（1），取慶陽地區A值為3.64×104km2/a，計算得出慶陽地區大氣環境容量如表1所示。可以看出慶陽地區SO2的大氣環境容量為9.46×104t/a，NO2的大氣環境容量為7.57×104t/a，PM10的大氣環境容量為12.11× 104t/a。通過對表1中各行政區大氣環境容量計算可知，慶陽地區大氣環境容量配置不均衡，其中慶城縣大氣環境容量最大，其SO2的環境容量為2.48×104t/a，NO2的環境容量為1.99×104t/a，PM10的環境容量為3.43×104t/a；合水縣大氣環境容量最小，其SO2的環境容量為0.4×104t/a，NO2的環境容量為0.32×104t/a，PM10的環境容量為0.56×104t/a；慶城縣的大氣環境容量可達合水縣大氣環境容量的6.2倍。大氣環境容量較大的行政區主要為西峰區和慶城縣，約占慶陽地區大氣環境容量的51.2%。

表1 慶陽地區各計算單元大氣環境容量

2.3 慶陽地區各行政區大氣環境容量可利用情況分析

2012年慶陽地區PM10的排放量為10.72×104t/a，PM10的大氣環境容量為12.11×104t/a，所以PM10的環境容量可利用空間很小，為保證大氣環境質量，應加強對PM10的排放量的控制。慶陽地區SO2和 NO2的排放量較小，為促進慶陽地區經濟發展，可對慶陽地區各行政區的SO2和NO2環境容量的可利用情況進行具體分析，結合氣象局2012年統計資料，慶陽地區SO2和NO2的排放量、環境容量的可利用情況分析見表2。

表2 各計算單元SO2和NO2的排放情況 單位104t/a

可以看出慶陽地區SO2排放以生活污染源為主，工業污染源所占比例較小，主要為采暖鍋爐和工業鍋爐排放；NO2的排放以機動車排放為主，約占總排放量的72.3%；慶陽地區SO2排放量為1.48× 104t/a，NO2排放量為1.48×104t/a，可利用SO2環境容量和可利用NO2環境容量較大。同時慶陽地區各控制區環境容量和可利用環境量差異較大，以SO2為例，慶城縣可利用SO2環境容量最大，西峰區次之，分別占慶陽地區可利用環境容量的28.7%、22.9%，合水縣SO2可利用環境容量最小，僅占整個地區可利用環境容量的4%。雖然大氣環境容量可利用潛力大，但其主要潛力集中在西峰區和慶城縣。

2.4 慶陽地區大氣環境容量與污染物排放量現狀的比較

根據表2統計結果，慶陽地區SO2排放量為1.48×104t/a，NO2排放量為1.49×104t/a，PM10的排放量為10.72×104t/a，結合慶陽地區大氣環境容量，比較結果見表3。

表3 慶陽地區大氣環境容量和大氣污染物排放量現狀比較

SO2和NO2的環境容量都有較大的剩余空間，可在保證大氣環境質量的前提下，通過優化產業布局，科學利用SO2和NO2的剩余容量，發展工業、煤電產業和其他新興產業。PM10的排放量已經接近慶陽地區PM10的大氣環境容量，所以在大氣環境質量控制過程中，必須加大對PM10的排放量的控制力度，特別是在工業密集區和冬季采暖期。

3 總結

通過利用A值法對慶陽地區的環境容量進行計算，得出SO2的環境容量為9.46×104t/a，NO2的環境容量為7.57×104t/a，PM10的大氣環境容量為12.11× 104t/a，這為慶陽地區的大氣環境質量控制的提供了基礎性數據；通過比較大氣環境容量與大氣污染物排放現狀，得出SO2和NO2的環境容量都有較大的剩余空間，PM10的排放量已經接近慶陽市的環境承載力，為進一步加大對PM10排放量的控制提供了依據；通過分析慶陽地區各控制區的大氣環境剩余容量，指出西峰區和慶城縣具有最大的可利用潛力。

［1］ 李云生.城市區域大氣環境容量總量控制技術指南[M].北京：中國環境科學出版社，2005：125.

［2］ 陳金毅，海婷婷，李念，李宛怡，李薇.大氣環境容量核算在城市大氣污染控制規劃中的應用研究[C].2010中國環境科學學會學術年會論文集(第三卷)，北京：中國環境科學出版社，2010.3248-3251.

［3］ 石緞花.煤炭礦區大氣環境容量與承載能力分析研究[J].資源節約與環保，2013(8):67-68.

［4］ 王東明.基于A值法的北方D市大氣環境容量測算研究[J].科技視界，2014(3):249-249.

［5］ 劉正朋.新泰城區空氣質量及大氣環境容量計算研究[J].環境科學與管理，2014，39(1):56-59.

［6］ 國家環境保護總局.GB/T3840-91制定地方大氣污染物排放標準的技術方法[S].北京：中國標準出版社，1991.

［7］ 李云生等.城市區域大氣環境容量總量控制技術指南[M]，北京：中國環境科學出版社，2005.9，1-60.

［8］ 國家環境保護總局.GB3095-2012環境空氣質量標準[S].北京：中國標準出版社，2012.

D912.6

甘肅省重點行業發展戰略環境評價大氣環境專題項目資助。