城市规划中的大气环境容量研究

周巍

（秦皇岛经济技术开发区环境监察大队，河北秦皇岛066004）

城市规划中的大气环境容量研究

周巍

（秦皇岛经济技术开发区环境监察大队，河北秦皇岛066004）

以秦皇岛市经济技术开发区为研究样区，基于ADMS-LP计算了秦皇岛经济技术开发区的大气环境容量，并从工程减排、管理减排和结构减排三个方面提出了总量控制措施，以期为在城市规划中确定合理的建设用地布局以及工业企业类型提供依据。

城市规划；大气环境容量；ADMS-LP；总量控制；秦皇岛经济技术开发区

城市规划是一种综合安排各类建设用地的战略规划，规划的特点之一即是其具有决策性，而决策对于环境的影响将是巨大和长期的，且这种影响具有复杂性、综合性和不可逆转性等特点。在城市发展规模和人口数量的基础上确定城市规划区的环境容量，不仅在城市规划编制前期为确定建设用地规模和布局、产业布局和结构提供科学依据，而且为后期进行环境影响评价提供了必要的背景值和参考值，特别是为评价建设用地规模和布局、产业结构和布局的合理性及布局和结构变化所带来的环境问题，制定科学的环境政策提供科学依据。

随着区域经济的发展，资源消耗量逐渐增加，城市大气污染日益严重。由于煤是秦皇岛经济技术开发区的主要能源，占全市能源消费的85%以上，燃煤对空气质量的影响很大。大量燃烧高硫分、高灰分的原煤，是城市大气污染严重的主要原因。此外，绝大多数工业企业无脱硫设施，重点源SO2排放量全部超标，非重点源则处于无序排污状态。为此新的区域规划明确提出要打造生态产业园区。如何科学合理地确定生态产业园区的大气环境容量是秦皇岛经济技术开发区实现经济发展和保护环境需要协调的一个重要问题[1]。

该研究以秦皇岛经济技术开发区为例，计算了规划区内的二氧化硫大气环境容量，并提出了总量控制建议，为城市规划提供了依据。

1 秦皇岛经济技术开发区概况

秦皇岛开发区位于秦皇岛市区西部，地理坐标为东经119°25'37"～119°31'55"，北纬39°54'36"～39°57'25"。距中国五大港口之一的秦皇岛港仅1.5 km，距首都北京281 km。秦皇岛经济技术开发区西区总面积114.98 km2，东区总面积19.76 km2，东西两区总面积134.74 km2。截至2010年底，开发区内常住人口为96978人，其中职工人口46050人。秦皇岛经济技术开发区建立20多年来，经济迅猛发展，已成为秦皇岛市最主要的外商投资区。2010年全年实现地区生产总值180.29亿元，规模以上工业主营业务收入522.7亿元，进出口总额23.83亿元，财政收入25.38亿元，固定资产投资79.07亿元，出口10亿美元。美国、英国、德国、日本、澳大利亚、韩国、新加坡和香港、台湾等35个国家和地区的客商，包括美国通用电气、美国铝业等一大批世界500强企业、跨国公司和国内知名大企业在区内投资兴业，初步形成了粮油食品加工、汽车及零部件、重大装备制造、冶金及金属压延和玻璃建材等五大特色产业，产业聚集效应凸现，发展速度日益加快，增长势头日益强劲。

2 大气环境容量计算方法

2.1 ADMS-Urban模型

该研究构建了ADMS-LP大气环境容量估算耦合模型。ADMS-Urban是英国剑桥环境公司(CERC)开发的大气扩散模型，主要用于城市区域大气质量的评价。

ADMS—Urban大气扩散模型可以计算浓度，但不能得到污染物排放量，采用线性最优化LP模型计算污染物的排放量，对区域大气环境容量进行测算[2]。对于一定区域范围，在污染源和排放方式确定的条件下，可以在源排放和大气质量之间建立相应的关系，服从一定区域的大气质量环境保护目标的约束条件，采用最优化方法，计算各污染源污染物最大允许排放量，各污染源污染物最大允许排放量之和，就是约束条件下的大气环境容量[3～4]。

2.2 大气环境容量ADMS-LP模型的构建

2.2.1 控制点浓度的计算

ADMS采用了修正高斯大气扩散方程，可以得到二氧化硫在各控制点的浓度，其核心方程是：

2.2.2 大气环境容量的计算

大气环境容量LP模型的构建如下[5～6]：

决策变量是各污染源的允许排放量Qi，目标函数为各污染源的允许排放量Qi之和最大：

约束条件为各污染源的允许排放量Qi非负且最大排放量受限制，即：

式中：m——排放源总数；n——大气环境控制点总数；qi——第i个污染源的排放强度；Cjs——第i个大气控制点的标准限值；Cja——第j个大气控制点的本底浓度值；fij——第i个污染源排放单位污染物对第j个控制点的浓度贡献值；di——第i个污染源的权重。

3 秦皇岛经济技术开发区大气容量估算

3.1 控制点位

控制点是指判断控制区环境空气质量是否达标的代表点。秦皇岛经济技术开发区作为大气污染物环境容量的测算区域，控制点位有东甸子、义卜寨、望海店、杨户庄、孟营、棉纺厂、巨牛乳业和北戴河常规监测点。

3.2 控制目标

按环境功能分区确定每个控制点的环境质量保护目标，见表1。

表1 秦皇岛经济技术开发区控制点环境质量标准

3.3 模型数据源

建立模型只需常规气象资料，按模型要求整理气象参数格式，制作ADMS-城市大气扩散模型气象参数*.met文件。

年均风速为2.65 m/s，多年平均气温11.2℃，年均气压为989.5 hPa，年均降水量为651.6 mm，全年主导风向WNW和W风，冬季主导风向为WNW风，夏季主导风向为SSW风WNW风。大气影响评价污染源参数见表2。

表2 秦皇岛经济技术开发区大气污染源参数

3.4 清洁对照点的确定

清洁对照点的选取目的是确定控制区本底浓度，它的选取合理与否，对控制区容量计算结果影响较大。根据控制区及其周边环境的气象条件、污染状况或其他有关规定，选取0.015 mg/m3。

3.5 结果分析

根据ADMS-LP模型，计算开发区大气环境容量，结果见表3。

表3 秦皇岛经济技术开发区大气环境容量利用情况

秦皇岛经济技术开发区大气环境容量为4036.2 t，而2010年规划区域二氧化硫排放量为2553.4 t，2010年剩余环境容量1482.8 t，容量利用比例36.7%，预测2020年为2555.6 t。可以看出，规划范围内污染物排放总量未超过大气环境容量，且仍有较多的环境容量。

依据《秦皇岛市“十一五”污染物排放总量分配指标》，2010年规划区污染物排放总量控制目标为2337.8 t；根据《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》要求，2020年总量控制指标按照2010年控制指标执行，即污染物排放总量控制目标为2337.8 t。

依据计算结果和2010年规划区的实际污染物排放总量，2010年和预测2020年污染物排放总量都超过总量控制目标，因此需要采取措施进行污染物减排，满足大气环境容量的要求。

4 大气污染物总量控制方案和建议

针对规划区污染物重点排放源，可通过工程减排、管理减排和结构减排进行污染物排放量的控制。

4.1 工程减排

动力公司作为规划区的重要污染物排放源，现采用冲击式水浴除尘器作为除尘脱硫设施，该设备脱硫效率约为60%，为提高动力公司的脱硫效果，降低污染物的排放量，建议动力公司采用烟气脱硫（FGD）技术对现脱硫系统进行改造。FGD技术是控制SO2排放量的重要技术手段，是利用化学或物理方法将SO2固定和脱除，包括石膏湿法FGD、双碱法FGD、旋转喷雾半干法FGD。从脱硫率、系统运行经验、技术应用广度来看，石灰—石膏湿法脱硫效率，可高达85%。石膏湿法FGD采用石灰石粉或石灰粉制成浆液作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的强制氧化空气进行化学反应，最后生成石膏二水硫酸钙，达到脱除目的。该法适用于任何煤种的烟气脱硫，并且脱硫渣石膏可以综合利用。

通过工程减排，污染物去除效率提高了25%。据此估算，规划区2020年污染物排放量为1827.0 t，可以实现2020年污染物排放的总量控制目标。

同时，还要积极推进钢铁、石化、水泥、有色等非电力行业脱硫设施的建设与结构调整；升级改造工业锅炉，以加强集中供热为抓手，加大小锅炉的淘汰力度，对大吨位锅炉采取脱硫减排措施。

4.2 管理减排

深入贯彻实施《河北省减少污染物排放条例》，根据不同功能区的环境质量状况和实际排污情况，确定出总量控制重点监管区，严格落实总量控制目标，分区域实施区域禁限批制度；严格排污许可证管理；统筹主要污染物总量排放状况，开展排污权交易试点，为优化规划区经济结构和经济技术开发区经济发展提供排污总量保障。

加强对规划区动力公司、同和热电等锅炉和工业窑炉使用企业的监管，确保污染物达标排放；全面推行清洁生产，大力发展循环经济；强化重点企业的清洁生产审核工作，将实施清洁生产作为环保验收、环保专项资金申请、污染减排的重要条件。

全面提升机动车污染控制水平，2015年前全面供应符合国四标准的油品。

推进环境监测、监察机构的标准化建设，加快推进环境监管能力的建设工作，全面提升环境监测能力，环境监测站全面达标率不低于50%，环保执法队伍全面达标率不低于80%。按照环保任务需求合理配备仪器设备，重点加强环境监测与监察应急能力建设，提升监测预警水平，建设环境监测信息发布平台。开展环境监测执法业务用房建设，优化点位布局，健全环境监测、监察网络。

4.3 结构减排

结构减排是指通过调整经济结构、产业结构和生产结构来实现总量减排。通过关停并转迁、淘汰落后产能和提高工艺标准等手段，降低高能耗的企业比重，从而促进企业技术升级，达到降低污染排放。深化产业结构和能源结构的调整力度，基于环境敏感区优化工业布局，降低规划区企业的能源消耗量；对污染严重区域实行建设项目环境影响评价阶段性区域限批，推动局地性污染综合整治。调整规划区能源结构，推进清洁能源使用等。推动秦皇岛经济技术开发区生态化改造和产业结构优化升级。推行绿色制造，发展绿色经济。

5 结论

基于ADMS-LP大气环境容量估算耦合模型，对秦皇岛经济技术开发区的大气环境容量进行了估算，结果表明秦皇岛经济技术开发区大气容量为4036.2 t/a，规划范围内污染物排放总量未超过大气环境容量，虽然仍有剩余环境容量，但2010年实际和预测2020年SO2排放总量都超过总量控制目标，因此进一步优化和完善二氧化硫总量减排控制措施势在必行。

[1]马光，胡仁禄.城市规划中应用环境容量模型的研究[J].东南大学学报，1999，29（1）：82-86.

[2]肖杨，毛显强，马根慧，等.基于ADMS和线性规划的区域大气环境容量测算[J].环境科学研究，2008，21（3）：13-16.

[3]孙红继，孙绳武，李元宜.ADMS扩散模型在锦州市大气环境容量核算中的应用[J].辽宁城乡环境科技，2004，24（6）：26-28，31.

[4]方力.利用ADMS-城市模型模拟分析鞍山市大气环境质量[J].环境保护科学，2004，30（16）：8-10，13.

[5]王金南，潘向忠.线性规划方法在环境容量资源分配中的应用[J].环境科学，2005，26（6）：195-198.

[6]段宁.大规模系统优化理论简介及其在环境规划中应用前景初析[J].环境科学研究，1989，12（4）：96-99.

Research on Atmospheric Environment Capacity in Urban Planning

Zhou Wei
（Environmental Monitoring Station of Qinhuangdao Economic and Technological Development Zone,Qinhuangdao Hebei 066004,China）

Taking Qinhuangdao Economic and Technological Development Zone as the research sample，the paper calculated the atmospheric environmental capacity of Qinhuangdao Economic and Technological Development Zone based on the ADMS-LP，and proposed the measures on total quantity control from the aspects of structural discharge reduction,engineering discharge reduction and regulation discharge reduction,so as to provide basis for the reasonable construction land layout and the type of industrial enterprises in urban planning.

urban planning；atmospheric environmental capacity；ADMS-LP；total quantity control；Qinhuangdao Economic and Technological Development Zone

X169

A

1008-813X（2012）03-0030-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.03.009

2012-05-10

周巍（1978-），男，河北省唐县人，毕业于西北农林科技大学环境科学与工程专业，助理工程师，主要从事环境管理与监察研究工作。