东川四方地工业园区大气环境风险分析及对策研究

刘 韬，王树东，赵海鹰，蔺 源

(昆明市环境科学研究院，云南 昆明 650032)



东川四方地工业园区大气环境风险分析及对策研究

刘 韬，王树东，赵海鹰，蔺 源

(昆明市环境科学研究院，云南 昆明 650032)

对2014年10月底东川四方地工业园区已入驻企业的大气环境污染物产生、排放情况进行系统分析与评价，在园区功能定位和现有规模下，以环境容量分析方法利用AERMOD模型对园区及周边进行大气污染预测，结果显示：园区中SO2小时值与日均值在4个目标点出现超标，超标倍数为0.12～1.42倍，NOx、TSP、Pb、氟化物等指标未超标，有一定环境容量。今后的开发建设应严格执行准入制度，对新进企业慎重选址，对设立卫生防护距离的项目，科学论证后必须避开居民点，加大风险防范力度。

工业园区；大气环境；环境容量；AERMOD模型；东川

0 前言

2004年云南省委、省政府批准成立云南省东川再就业特区，以优惠政策吸引资金、人才、技术和产业项目，构建新兴产业群体，实施“工业强区”“科学技术兴区”战略以振兴东川国家老工业基地建设，重塑“铜都”辉煌。近10年，随着工业化进程的快速发展以及国家对工业园区的政策扶持，四方地工业园区为云南省东川再就业特色产业园的发展作出较大贡献，2013年完成工业总产值97.5亿元，已经成为一座初具规模的新兴工业园区。工业园区是集经济社会发展与资源环境消耗的地域综合体[1],如何在园区发展最大化与周边的环境质量恶化最小化间取得平衡是目前环保研究的热点。由于历史原因，四方地工业园区规划范围内尚存部分村庄未搬迁，加之四方地工业园区入驻项目以金属冶炼和磷化工为主，随着园区的发展和入驻企业的不断增加，大气污染物排放容易对周边环境空气造成影响，周边居民点存在着一定环境风险。目前对区域的环境风险评估多以计算环境资源承载力来实现[2]，并在园区规划初期通过建立健全风险控制基础设施、环境监管信息平台、 监测预警和应急处置体系建设、环境管理体系等进行多方面的监控[3]。而对于固有老工业园区，由于其自身最初的发展定位模糊以及其内部企业的动态性导致环境风险具有不确定性、长期性、累积性、突发性[4]。因此，本文通过对园区不同情景下的大气环境影响预测来发现存在于园区的显性及隐性大气环境风险因素，对其分析后提出园区后续发展对策。

1 园区概况

1.1 园区规划情况及现状

四方地工业园区位于昆明市东川区城区以北15km，小江河谷位于园区西侧，顺势由南向北流过，汇入金沙江。园区规划用地面积911.86hm2，工业用地总面积582.9hm2，详见图1。园区自2004年以来，先后入驻企业55家，现已注销3家，截至2014年10月30日，实有运营企业47家。

自建立以来，园区区域环境质量状况随着企业陆续入驻、间歇停产的不断变化而呈现出不同的特征，根据园区各企业入驻时的监测资料，区域环境质量发展基本分为4个阶段：早期入驻阶段、规模入驻阶段、规划发展阶段和指导发展阶段。这些阶段中环境质量状况并不是随着企业的增长和污染的累积而呈线性的增长，而是受多方因素的影响分别体现出不同的特点，气象与地形条件、企业排放特征等因素结合企业的变迁使得环境变化呈现很大的不确定性和偶发性，凭借一般监测资料并不能代表各阶段的质量状况，也不能体现长期时间下因气象变化和企业变迁而表现出来的区域环境质量状况。因此，根据园区大气环境现状，通过模型预测揭示环境污染特征并探究各影响因素间的关系对园区的后续发展和环境风险防控有较高的指导意义。

1.2 园区风险目标

园区周边无风景名胜区、自然保护区、水源保护区等敏感点，污染物的排放对周边环境影响最大的是居民点，故敏感点的选择为周边现状居民点。根据环境影响评价导则的规定，工业园区的评价为二级，故选取工业园区最外侧厂界外延3km范围内的30个居民点为敏感点，列为环境风险保护目标加以分析探究。

2 研究方法与指标选取

2.1 研究方法与情景设定

根据园区调查资料确定大气污染排放源的量与排放方式，从工程分析资料中统计各工业企业的排放位置和正常工况下的污染物浓度。采用《HJ2.2-2008环境影响评价技术导则》推荐的进一步预测模式AERMOD[5]进行模拟预测，设定园区内现有企业为正常工况，在累积影响条件下模拟并给出预测结果，从而对园区内部和园区外的大气环境影响特征进行评价，测算各风险目标点的环境空气质量状况(浓度贡献值)以探究污染分布特征，最后结合园区工业大气环境卫生防护距离范围对园区大气环境进行风险边界的确定并提出建议。

因研究对象为工业园区，包含多个污染源的多个排气筒，环境影响目标为居民点，需要重点防控，考虑各污染源间的互相叠加和化学反应，并保证对风险目标点的覆盖，在确保精度的前提下，预测采用网格点和关心点两种形式进行。网格间距设为100m×100m，既保证范围广度，也保证了涵盖区域风险目标点的位置，详见图2。预测范围结合园区分布现状、园区整体范围、气象特征和排污特征选取园区南北向中点作为预测中心点，并以该中心点为原点，四向外延3km。

预测情景包括：全年逐次小时气象条件下、全年逐日气象条件下、长期气象条件下的环境空气保护目标点、网格点处的地面浓度和研究范围内的最大落地浓度。

2.2 指标选取及分析时限

根据工程分析统计，排气筒统计有124个，污染物统计共18种。本文根据环境空气功能区质量要求，结合园区污染物历史发展阶段特征选用在空气质量标准控制下的SO2、NOx、TSP、铅等4类污染物，园区特征污染物、毒性较大的氟化物共5个因子作为本次评价的指标，详见表1。

资料时限为2014年10月31日，因此本文分析为基于截止该时限下现状工业企业数量与排放条件上的预测与风险评价。标准执行《环境空气质量标准》的二级标准。

表1 大气环境污染物指标选取

3 污染源分析与预测

3.1 污染源现状分析

按照各入驻企业项目环境影响评价报告，园区内的有组织排放空气污染物主要包括SO2、TSP、氟化物、氮氧化物、Pb(铅)等18种，详见表2。其中，SO2排放量超过100t/a的企业有8家，所排放量占园区总排放量的73.23%；TSP排放量超过100t/a的企业有3家，所排放量占园区总排放量的53.52%；其余指标值由园区内部分企业贡献。可见，所选预测指标均为污染贡献较大指标，具有代表性。

表2 园区现状污染物有组织排放量统计

3.2 园区污染指标模型模拟分析

根据上述研究方法，选用2013年全年气象小时数据和探空数据，以标准DEM预处理分析后将研究区划分为5143个计算网格点，根据设定情景对风险目标点进行预测。

3.2.1 SO2预测结果与评价

SO2预测中长期气象条件下除园区内部少数点外均无超标情况出现，其中最大值为0.031385mg/m3，最小值为0.002036mg/m3。小时值与日均值在凉水井、上海、坡头、炭窑子等4个点出现超标，超标倍数为0.12～1.42倍不等，详见表3。4个超标点均离园区较近，其中坡头与炭窑子处于园区内部，各点地面高度与园区高度相差较小，在烟熏条件下，受风向的影响较大，故出现超标。

表3 SO2各预测情景下浓度值超标情况

图3、图4中深色区域分别为二级空气质量标准中小时值≥0.5mg/m3和日均值≥0.15mg/m3区域，从分布情况看，两种情景下园区本身均已超标，园区内部包含炭窑子、坡头、上海等3个目标点，园区外涉及凉水井居民点；与园区海拔高度在同一梯度的其它区域出现了少部分超标情况，日均值与小时值相比，在园区外的其它区域超标范围呈扩大态势，超标区域无目标点。SO2小时值中最大值的占标率为30.1%～218%，除去超标区域，其它区域的占标率为30.1%～71.7%，SO2日均值中最大值的占标率为33.5%～242%，除去超标区域，其它区域的占标率为33.5%～99.2%。说明地形对于该区域的SO2浓度扩散影响较大，处于相对较低的区域受污染物影响较小。而处于高地的园区和同一海拔的区域因为气象条件影响导致产生烟熏情况，大气相对稳定，导致污染物在局部地区不易扩散而发生累积。

图5中深色区域为年均值≥0.06mg/m3区域，根据分布情况看，仅有园区内部中心3个企业处极小部分超标，超标计算点为网格计算点，超标区域不涉及任何目标点。SO2年均值中最大值的占标率仅为3%～61.3%，说明在长期气象条件下，SO2并没有超标情况产生，对周边目标点的影响也较小。

2.1.6 硼。2012年全市叶片硼平均含量为32.21 mg/kg(表1)，说明烟台市果树硼的含量在适中范围。土壤湿度影响硼的有效性，干旱叶片硼含量低。土壤pH增加、使用石灰改良酸性土壤都能使硼的有效性减少。在缺乏时，土施和叶面喷施都是必须的。在没有土壤测试的情况下，当叶片硼<25.00 mg/kg时，建议土施硼2.25 kg/hm2。

3.2.2 NOx预测结果及评价

NOx预测中小时值、日均值、全年时段均无超标情况出现，见图6。其中小时值最大值为0.025714mg/m3，最小值为0.00248mg/m3。图中深色区域表明NOx在该处小时值浓度较高，根据分布情况，园区现有企业北部、园区南部浓度值较高，其余区域浓度值基本维持在较低值。NOx小时值中最大值的占标率为0.99%～8.17%，占标率较低；NOx日均值与小时值基本一致，在园区现有企业北部、园区南部浓度值较高，其余区域浓度值低值；NOx全年时段预测曲线中已无明显浓度较高区域，除园区北部与南部浓度曲线变化较密外，其余区域浓度值已扩散怠尽，各点占标率几乎可忽略，见图7。说明NOx在长期气象条件下，对周边区域的环境影响非常小，对目标点而言，大气环境风险较小。

3.2.3 TSP预测结果及评价

TSP预测全年时段无超标情况出现，其中最大值为0.016707mg/m3，最小值为0.000932mg/m3。日均值预测中园区内个别网格点出现超标，目标点中上海点出现超标，超标倍数为0.03，其余预测点均未超标，超标目标点各预测情景下浓度值见表4。

表4 TSP各预测情景下浓度超标值

图9中深色区域为TSP日均值≥0.3mg/m3区域，根据分布情况看，园区内部川金诺化工处小部分超标、中恒粉业东侧呈南北向带状分布的区域超标。园区外目标点上海超标，超标倍数为0.03。TSP日均值中最大值的占标率为6.66%～103%，在排除超标区域后TSP日均值中最大值的占标率为6.66%～68.19%，大部分的区域超标率在20%以下，说明在极端条件下，局部地区出现超标，在常规条件下，超标出现的频率是较小的，对周边目标点的长期影响也较小。图10中红色线为年均值=0.3mg/m3区域，根据分布情况看，整个园区及周边区域浓度均较低，除极端条件下中恒粉业处浓度值达到了0.3mg/m3，其余区域在长期气象条件下对周边敏感点的影响较小，其年均值中最大值的占标率为0.47%～8.35%。

综合整个网格点的占标率及目标点浓度曲线看，除相应企业排放该项污染物较多导致TSP累积外，TSP的浓度分布受地形及气象条件的影响较为显著，在地形条件一致、气象条件极端的时候，相同区域表现出的浓度强度基本一致。说明污染物在地形高度一致、气象条件稳定时容易发生累积，对周边环境的影响较大。因此，若目标点远离下风向，并且地形处于相对较低条件时风险概率将较低。

3.2.4 铅预测结果及评价

在重金属铅的预测中全年时段均无超标情况出现，其中最大值为0.000081mg/m3，最小值为0.000006mg/m3。年均值中最大值的占标率为1.14%～16.22%。根据浓度曲线，绝大部分区域年均值浓度在0.0002mg/m3以下，仅园区内德伟矿业处相对集中，因其年排放量占整个园区排放总量的31.42%，所以浓度较显著，其它区域全年无超标情况。

3.2.5 氟化物预测结果及评价

氟化物预测中小时值、日均值、全时段值均无超标情况出现，小时值中最大值为0.003531mg/m3，最小值为0.001035mg/m3。根据各情景下的浓度曲线图，氟化物的小时浓度曲线分布无较明显特征，南部较其它部分浓度值稍高，但离二级标准值仍有较大差距；日均浓度曲线较小时浓度曲线有明显改变，局部浓度曲线较密，污染物经短时扩散后于最大浓度落地点处累积形成局部高值。虽未造成目标点处的高值，但也应引起重视；年均浓度经长期扩散后浓度值降至较小。

3.3 预测结果总体评价

在以上5项指标的大气环境预测中除SO2有小时值、日平均值，TSP有日平均值的超标外，其余指标和各时段预测值均为达标。园区大气环境预测超标情况特征统计详见表5。

表5 园区大气环境预测超标情况统计 (mg/m3)

从分布情况看，两个超标指标日均值中均有上海点，SO2和TSP各超标点所处地形较为一致，均在1430～1500m左右，处于同一台地。其中坡头、炭窑子、上海等地处于园区规划范围内，凉水井处于规划区范围旁边，距规划区界仅160m，距金水铜冶炼仅300m，属大气环境高风险点，易受园区大气环境影响。

从超标时间节点看，各超标点的不利时间各不相同，但各点均处于主导风下风向。凉水井风向为SW风，全年出现概率为2.28%；坡头为W风，全年出现概率为1.28%；坡头的部分区域与凉水井均在全年不利条件下受到污染，受污染频率较低，平均为1.78%。炭窑子为NNW风，全年出现概率为7.31%；上海为SE风，全年出现概率为5.84%，由于两个居民点均处于园区范围内，不可避免地受到影响，全年条件下，平均频率为6.575%，污染天数约为24d。

综合分析得出，园区内污染物分布具有一定特征。第一，地形因素基本控制了污染物的影响范围。复杂而起伏较大的地形条件导致污染物的落地浓度和污染物可扩散范围也呈梯度分布，基本与地形一致，远离园区地方的污染分布则由于受到熏烟影响而导致扩散较慢。第二，气象条件控制着污染物的扩散速度。由于冬春两季风向风速的影响，加之少数极端天气的叠加影响导致污染物可以扩散至非园区外的部分点处形成局部大值现象。

通过对各污染物浓度分布的对比发现，这种分布在空间上具有很大相似性，表现出了较高的叠合度，把各污染物浓度值较高区域进行整理综合得出图11的大气环境风险防控区域图。图上所示区域即在地形和气象条件的共同影响下各污染物容易形成浓度富集或扩散不利的区域，其分布状况与地形很好地吻合，扩散情况也受气象条件影响而得到契合。这种分布特征将对园区的进一步规划和企业的分布方向有着较好的指导作用，并且可以为风险防控提供依据。

4 大气卫生防护距离

大气卫生防护距离作为环评导则中规定的较为硬性的“环境风险红线”，明确规定其范围以内不应有长期居住的人群。因此，根据园区各工业企业的大气卫生防护距离叠加分析所得出的范围也可较好地为风险防控提供依据。经统计确定园区内审批通过的设有卫生防护距离的企业共有17个，范围从20～1000m不等。

根据对污染物排放点位置的调查，和各大气卫生防护距离，计算得出各个企业的独立大气防护距离，详见图12。将重叠部分排除得出园区整个大气卫生防护范围面积为5.57622km2。其影响范围内包含了绝大部分的企业和少数居民点，因此，出于风险防范的考虑，应逐步搬迁大气卫生防护距离范围内的目标点。处于园区规划范围内以及污染物超标区域内都或多或少受污染物的影响，且工业园区规划范围区内有目标点也不利于园区的开发与发展。

5 结论及对策建议

(1) 根据预测结果，园区内在一定条件下有大气污染物超标，说明区域环境容量已接近上限。在今后的开发建设过程中应严格执行准入制度，对相应指标排放量较大的企业测算环境容量后实行禁止迁入与减排迁入。

(2) 地形与气象条件的互相影响致使东川四方地园区污染分布有着明显时空分布特征，从选址的合理性来看，园区布局较为合理，园区企业的选址也较为恰当；根据园区规划范围其未来发展看，符合气象条件作用于污染物的扩散特性。这种特性及污染物分布特征对环境污染风险防控有着较好的指导作用，因此在未来的发展中对新入企业应慎重选址，根据污染物类别和排放形式综合考虑气象条件与地形条件后避开不利因素合理落址。

(3) 园区现有大气卫生防护距离范围内包含了园区绝大部分的工业企业和少数居民点。把握好大气卫生防护距离这条“环境风险红线”将有助于把控项目周边环境安全，对于需新设卫生防护距离的项目科学论证后尽量与原防护范围相叠合，通过大气卫生防护距离重叠实现影响区域不外延。

(4) 园区规划范围内、大气卫生防护距离内以及部分大气环境质量易超标区域内居民均易受到大气污染物的不同影响，这3个区域的居民点建议迁出。

(5) 鼓励现有企业进行技术改造和设备升级以减少污染物的排放量，严格执行风险防控措施，确保区域环境空气质量达标。

(6) 加强园区大气环境监测频度，建立风险防范数据库，将大气卫生防护距离、园区规划范围、污染源排放高值区域等“红线”纳入管控，利用环境监测资料与大气环境特征分布实时比较以建立风险调控机制，指导工业企业的变迁与园区周边居民点的分布，实现经济发展与周边环境质量的最优化。

[1]徐琳瑜,康鹏.工业园区规划环境影响评价中的环境承载力方法研究[J].环境科学学报,2013,33(3):918-930.

[2]胡紫月,蒋妮姗,李新.浅析工业园区生态系统承载力评价指标的建立及其应用[J].环境保护科学,2009,35(1):121-129.

[3]肖波,张发立,陆朝阳.江苏化工园区环境污染与风险防控体系标准化研究[J].污染防治技术,2013,26(5):85-88.

[4]鲁东霞.工业集聚区发展规划的大气环境影响评价方法研究[J].气象与环境科学,2008,31(1):89-92.

[5]环境保护部环境工程评估中心.环境影响评价技术导则与标准[M].北京：中国环境科学出版社,2013:40-72.

Research on Atmospheric Environmental Risk Analysis and Countermeasures at Industrial Park of Sifangdi in Dongchuan

LIU Tao, WANG Shu-Dong, ZHAO Hai-Ying, LIN Yuan

(Kunming Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650032 ,China)

Systematically Analysis and evaluation of the conditions of atmospheric pollutants of the enterprises located in Sifangdi Industrial park in Dongchuan were conducted. According to the function and the existing scale of the industrial park, the air pollution was predicted by AERMOD model. The results showed that the hourly mean values and the daily mean values of SO2exceed standard at four target points in Industrial park. They multiplied by 0.12 to 1.42 times of the standard. The other indicators like NOx, TSP, Pb, fluoride did not exceed standard, which indicated that the industrial park had certain environmental capacity. The future development and construction should strictly follow the permit system, discreet the location of the new enterprise. The plants required by setting up health protection distance must avoid people’s houses after scientific reasoning. In addition, the risk prevention should be strengthened.

industrial park; atmospheric environment; environmental capacity; AERMOD model; Dongchuan

2016-06-29

X82

A

1673-9655(2016)06-0095-08