AERMOD在內河港口規劃環評中的應用研究
——以南昌港為例

王國鋒，李 媛，姚 琳，鄭 晗

(1.江西省生態環境科學研究與規劃院，330039，南昌；2.核工業二七〇研究所，330200，南昌；3.江西省氣象科學研究所，330096，南昌)

0 引言

港口規劃實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、貨物運輸車輛排放的尾氣等。就南昌港規劃環評而言，主要關注長期、典型的環境影響，宏觀分析港口規劃實施對環境空氣的影響，同時評價極端氣象條件與排放情況下港口規劃對環境空氣的影響[1-2]。南昌港為內河港，周圍有一定的居民集中區，因此煤炭、建材、礦石等散雜貨裝卸、儲存產生的粉塵，可能對周邊環境造成不利影響[3-4]。本研究將估算粉塵污染物的排放量[5]，利用AERMOD數學模型計算其在長期氣象條件和極端情況下的污染物擴散態勢[6-13]，分析粉塵排放對周邊環境造成的影響。

1 材料與方法

1.1 南昌港規劃(修訂)概況

南昌港規劃(修訂)將南昌港劃分為市汊港區、姚灣港區、厚田港區、城區港區、南新港區、龍頭崗港區、樵舍港區、北郊港區、昌東港區和進賢港區等10個港區。未來南昌港將形成“一港兩核十區”的港口新布局，南部發展以市汊-姚灣組團為核心，主要為小藍經濟開發區和昌南新城及周邊地區經濟發展服務，以集裝箱、散貨、件雜貨和商品汽車滾裝運輸為主；北部發展以龍頭崗-樵舍組團為核心，主要為贛江新區臨港工業開發、昌北經開區及周邊地區經濟發展服務，以集裝箱、干散貨和液體散貨運輸為主。

1.2 區域氣象特征分析

南昌市NNE風向居多，累年平均風速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19.7 d。

本研究采用南昌市氣象站的氣象條件對各個港區進行大氣污染物擴散模擬。

1.3 粉塵源強估算

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進行PM10源強核算，PM2.5與PM10之間比例按照0.5進行PM2.5源強核算[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為起塵經驗系數，按保守值取2.0 t/萬t。

根據南昌港各港區主要作業區功能定位及規劃，本次評價主要關注易產生粉塵的港區，主要為市汊港區、姚灣港區、南新港區、龍頭崗港區、樵舍港區、昌東港區等6個港區的10個作業區。規劃實施后南昌港主要散貨港區粉塵排放量估算結果具體見表1，2025規劃年粉塵量排放最大的是樵舍港區，其次是姚灣港區；2035規劃年粉塵量排放最大的是南新港區，其次是樵舍港區。

表1 南昌港主要散貨港區粉塵排放量/t

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

2 結果與討論

2.1 預測模型

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

2.2 預測方案

2.2.1 地形參數 地形數據采用江西省90 m精度的SRTM數據文件。

2.2.2 氣象數據 本研究預測采用的觀測氣象數據信息如表2所示，模擬氣象數據信息如表3所示。

表2 觀測氣象數據信息

表3 模擬氣象數據信息

2.2.3 模型網格設置

1)市汊-姚灣港區：預測區域為20 km×20 km，設置了2層網格，第1層網格邊界到模型中心點的距離為5 000 m，層間距為100 m，第2層網格邊界到模型中心點的距離為10 000 m，層間距為250 m；預測范圍內設置的2層網格受體數目為14 711個，16個大氣保護目標作為離散受體計算點；共設置14 727個計算點(圖1)。

(a)網格設置圖 (b)地形高程圖

2)南新-龍頭崗-樵舍區：預測區域為10 km×10 km，設置了一層網格，第1層網格邊界到模型中心點的距離為5 000 m，層間距為100 m；預測范圍內設置的2層網格受體數目為10 201個，5個大氣保護目標作為離散受體計算點；共設置10 206個計算點(圖2)。

(a)網格設置圖 (b)地形高程圖

3)昌東區：預測區域為0.4 km×0.4 km，設置了一層網格，第1層網格邊界到模型中心點的距離為2 000 m，層間距為100 m；預測范圍內設置的2層網格受體數目為1 657個，1個大氣保護目標作為離散受體計算點；共設置1 658個計算點(圖3)。

(a)網格設置圖 (b)地形高程圖

在預測中，未考慮建筑物下洗及顆粒物干濕沉降和化學轉化。

2.2.4 預測因子 本次預測因子為TSP、PM10、PM2.5。

2.2.5 預測內容 預測情景組合見表4。

表4 大氣環境影響預測情景組合一覽表

2.2.6 評價標準 執行《環境空氣質量標準》(GB3095—2012)中TSP、PM10、PM2.5各自對應的一級、二級標準。

2.2.7 背景濃度 各港區背景濃度均采用南昌市環境質量概要(2019年)空氣質量例行監測濃度作為大氣預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 南昌各港區大氣環境背景濃度一覽表/μg·m-3

2.2.8 預測范圍 根據HJ2.2—2018規定，預測范圍為以規劃區邊界外延3 km。

2.2.9 預測周期 本次研究選取2020年作為評價基準年。

2.3 預測結果

2.3.1 正常排放工況下短期貢獻質量濃度預測 從3個預測區域最大濃度值及占標率來看，保證率日均最大貢獻濃度占標率最大的污染物是南新龍頭及樵舍港區的PM2.5，95%保證率日均平均最大貢獻濃度為60.49 μg/m3，占標率為80.65%。從環境空氣保護目標來看，各保護目標的貢獻質量濃度值均能滿足執行標準的要求。

2.3.2 正常排放工況下長期貢獻質量濃度預測 正常排放工況下污染物貢獻質量濃度預測結果表現為，保證率年均區域最大濃度占標率最大的污染物為南新龍頭崗及樵舍港區的PM2.5，95%保證率年均最大濃度為28.92 μg/m3，占標率為82.62 %；從環境空氣保護目標來看，各個敏感點的項目貢獻質量濃度均能滿足執行標準的要求。

2.3.3 正常排放疊加背景后質量濃度預測 由于疊加的背景濃度本身有未達標的時間段，該項目疊加背景后質量濃度預測日均及年均結果均有出現超標。

2.3.4 小結 本研究為最不利情況下的預測，污染物TSP、PM10和PM2.5保證率日均及年均預測結果均在空氣質量二級標準范圍內，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，占標率分別為76.17%、80.40%和80.64%，均出現在南新龍頭崗及樵舍港區預測區域；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，占標率分別為54.64%、82.37%和82.62%，均出現在南新龍頭崗及樵舍港區預測區域。疊加背景后，污染物PM10和PM2.5的日均及年均預測濃度結果均有出現超標，主要原因是疊加的逐日背景濃度本身有超標。

2035年市汊-姚灣、2025年南新-龍頭崗-樵舍、2025年昌東港區預測結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 結論

南昌港規劃實施后運營期內，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進行預測，預測結果來看，污染物TSP、PM10和PM2.5保證率日均及年均預測結果均在空氣質量二級標準范圍內，疊加背景后，污染物PM10和PM2.5的日均及年均預測濃度結果均有出現超標，主要原因是疊加的逐日背景濃度本身有超標。南昌港總體規劃實施后的運營期內，只要南昌港各港區強化散貨堆場、裝卸區的粉塵污染治理措施、加強作業管理，大氣污染物影響甚小。建議新建的煤炭運輸較為集中的市汊港區、厚田港區應設置全封閉煤堆場。