基于A值法的庆阳地区大气环境容量研究＊

司瑞瑞，樊 旭，李佳芸，张文煜

（兰州大学大气科学学院，甘肃 兰州730000）

基于A值法的庆阳地区大气环境容量研究＊

司瑞瑞，樊 旭，李佳芸，张文煜

（兰州大学大气科学学院，甘肃 兰州730000）

大气环境容量是指特定区域所能容纳污染物的最大负荷量。本文利用A值法，通过计算各控制区的大气环境容量得出庆阳地区SO2的环境容量为9.46×104t/a，NO2的环境容量为7.57×104t/a，PM10的大气环境容量为12.11× 104t/a，结合庆阳地区大气污染物排放量现状，分析表明庆阳地区SO2、NO2的环境容量剩余空间较大，而PM10的排放量已经接近庆阳市的大气环境容量。

大气环境容量；庆阳地区；A值法

环境容量是对一定时间和区域内，为满足某一环境质量目标所能容纳污染物的最大负荷量[1]。大气环境容量不仅与特定地区的环境质量目标直接相关，还受该地区的自然条件、气象条件的影响，在计算时，由于大气环境没有确定的边界，所以需要对大气边界进行理想化假设，再借助数学模型来进行大气容量的估算，通常以箱模型为基础，用A值法对污染物总量进行目标控制。陈金毅，海婷婷［2］等通过A值法计算了某城市的大气环境容量，并指出A值法不仅为API指标的实现提供了支撑，还弥补了API指标的不足；石缎花［3］用A值法对哈密市大南湖矿区西区环境容量，并提出了矿区总量控制要求；王东明［4］、刘正朋［5］等也分别用A值法对各自研究区域内的大气环境容量进行计算。庆阳地区作为黄土高原典型区域，不仅具有黄土高原气温年较差日较差大，降水量小，蒸发量大，植被相对稀疏等特点，还具有丰富的煤炭、石油等矿产资源。但是庆阳地区矿产资源尚未充分利用，从大气污染角度来看，庆阳污染物排放总量较小，工业污染源少，污染源以生活污染源为主。通过A值法对庆阳地区大气环境容量进行测算，不仅可以控制庆阳地区的污染物总量，还可以为庆阳地区经济的可持续发展提供一定的基础数据。

1 大气环境容量的计算方法

1.1 A值法介绍

A值法是以地面大气环境质量为目标值，以箱模型的基本假设为基础，根据控制区总面积（S）、各功能分区的面积（Si）以及当地总量控制系数A值，计算得到该面积上的污染物允许排放总量。根据《制定地方大气污染物排放标准的技术原则与方法》（GB/T13201—91）［6］，利用A值法计算大气环境容量的具体公式如下：

式中：Qak为总量控制区某种污染物年允许排放总量限值，104t；QakJ为第i功能区某种污染物年允许排放总量限值，104t；n为功能区总数；i为总量控制区各功能区的编号；a为总量 （下标）；k为某种污染物（下标）；S为总量控制区面积，(km2)；Si为第i功能区面积，(km2)；Aki为第i功能区某种污染物排放总量控制系数，104t·a-1·(km)-1；Cki为规定的第i功能区某种大气污染物的浓度限值，mg/m3；A为地理区域性总量控制系数。

按照《制定地方大气污染物排放标准的技术原则和方法》(GB/T3840-91)［6］中我国各地区总量控制系数A值表中A值的取值范围，庆阳地区属于甘肃(渭河以北)，A值范围为3.5-4.9×104km2/a。

1.2 庆阳地区A值的确定

按照《城市区域大气环境容量总量控制技术指南》［7］推荐的A值确定原则，以达标率90%为控制目标，A值公式为：

根据庆阳地区总量控制系数的取值范围，取庆阳地区的总量控制系数Amin=3.5×104km2/a，Amax=4.9× 104km2/a，代入（2），计算出庆阳地区的总量控制系数A值为3.64×104km2/a。

2 庆阳地区大气环境容量的计算

庆阳地区地处黄土高原，属于温带半湿润半干旱的大陆性季风气候，并具有明显的山地气候特征。主导风向为东南风或者东南偏南风，年平均风速为2.4m/s；降水量时空分布不均匀，主要集中在夏季，并由南向北呈递减的趋势。根据2007-2012年庆阳市气象局统计结果，庆阳地区环境空气优良天数分布为269，272，279，286，330，353，平均空气质量优良天数占全年天数的81%，并呈逐年转好的趋势。

2.1 庆阳地区大气污染物排放量现状

根据环境空气功能区分类，将需要用A值进行总量控制的庆阳地区划入二类区，根据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）［8］中二类区 SO2、NO2、PM10的指标限值，可确定二类区SO2的年均浓度标准为 0.06mg/m3，NO2的年均浓度标准为 0.04mg/ m3，PM10的年均浓度标准为0.07mg/m3。比较庆阳地区2006-2012的SO2、NO2、PM10的年均浓度值和二类区中SO2、NO2、PM10的指标限值，结果如图1所示，可以看出，2006-2012年现有的庆阳地区SO2、NO2的年均浓度值远低于二类区SO2、NO2的标准浓度，即SO2、NO2的排放量满足二类区大气环境质量要求；2006-2012年的PM10的年均浓度有时会超过PM10的标准浓度，即PM10的排放量有时会超出二类区大气环境质量要求，造成环境污染。从整体上来看，庆阳地区的大气污染以颗粒物污染为主。

图1 2006～2012年庆阳市大气污染物年均浓度变化趋势与标准浓度值比较 单位：mg/m3

2.2 庆阳地区大气环境容量的计算

用A值法对庆阳地区进行大气环境容量计算，首先要根据庆阳地区进行功能分区，根据实际情况将庆阳地区主要划分为西峰区、合水县、华池县、环县、宁县、庆城县、镇原县、正宁县八个行政区，行政区内又包括城区控制区，和与城区紧密相连的十个工业集中区（园区）。根据控制区面积，利用公式（1），取庆阳地区A值为3.64×104km2/a，计算得出庆阳地区大气环境容量如表1所示。可以看出庆阳地区SO2的大气环境容量为9.46×104t/a，NO2的大气环境容量为7.57×104t/a，PM10的大气环境容量为12.11× 104t/a。通过对表1中各行政区大气环境容量计算可知，庆阳地区大气环境容量配置不均衡，其中庆城县大气环境容量最大，其SO2的环境容量为2.48×104t/a，NO2的环境容量为1.99×104t/a，PM10的环境容量为3.43×104t/a；合水县大气环境容量最小，其SO2的环境容量为0.4×104t/a，NO2的环境容量为0.32×104t/a，PM10的环境容量为0.56×104t/a；庆城县的大气环境容量可达合水县大气环境容量的6.2倍。大气环境容量较大的行政区主要为西峰区和庆城县，约占庆阳地区大气环境容量的51.2%。

表1 庆阳地区各计算单元大气环境容量

2.3 庆阳地区各行政区大气环境容量可利用情况分析

2012年庆阳地区PM10的排放量为10.72×104t/a，PM10的大气环境容量为12.11×104t/a，所以PM10的环境容量可利用空间很小，为保证大气环境质量，应加强对PM10的排放量的控制。庆阳地区SO2和 NO2的排放量较小，为促进庆阳地区经济发展，可对庆阳地区各行政区的SO2和NO2环境容量的可利用情况进行具体分析，结合气象局2012年统计资料，庆阳地区SO2和NO2的排放量、环境容量的可利用情况分析见表2。

表2 各计算单元SO2和NO2的排放情况 单位104t/a

可以看出庆阳地区SO2排放以生活污染源为主，工业污染源所占比例较小，主要为采暖锅炉和工业锅炉排放；NO2的排放以机动车排放为主，约占总排放量的72.3%；庆阳地区SO2排放量为1.48× 104t/a，NO2排放量为1.48×104t/a，可利用SO2环境容量和可利用NO2环境容量较大。同时庆阳地区各控制区环境容量和可利用环境量差异较大，以SO2为例，庆城县可利用SO2环境容量最大，西峰区次之，分别占庆阳地区可利用环境容量的28.7%、22.9%，合水县SO2可利用环境容量最小，仅占整个地区可利用环境容量的4%。虽然大气环境容量可利用潜力大，但其主要潜力集中在西峰区和庆城县。

2.4 庆阳地区大气环境容量与污染物排放量现状的比较

根据表2统计结果，庆阳地区SO2排放量为1.48×104t/a，NO2排放量为1.49×104t/a，PM10的排放量为10.72×104t/a，结合庆阳地区大气环境容量，比较结果见表3。

表3 庆阳地区大气环境容量和大气污染物排放量现状比较

SO2和NO2的环境容量都有较大的剩余空间，可在保证大气环境质量的前提下，通过优化产业布局，科学利用SO2和NO2的剩余容量，发展工业、煤电产业和其他新兴产业。PM10的排放量已经接近庆阳地区PM10的大气环境容量，所以在大气环境质量控制过程中，必须加大对PM10的排放量的控制力度，特别是在工业密集区和冬季采暖期。

3 总结

通过利用A值法对庆阳地区的环境容量进行计算，得出SO2的环境容量为9.46×104t/a，NO2的环境容量为7.57×104t/a，PM10的大气环境容量为12.11× 104t/a，这为庆阳地区的大气环境质量控制的提供了基础性数据；通过比较大气环境容量与大气污染物排放现状，得出SO2和NO2的环境容量都有较大的剩余空间，PM10的排放量已经接近庆阳市的环境承载力，为进一步加大对PM10排放量的控制提供了依据；通过分析庆阳地区各控制区的大气环境剩余容量，指出西峰区和庆城县具有最大的可利用潜力。

［1］ 李云生.城市区域大气环境容量总量控制技术指南[M].北京：中国环境科学出版社，2005：125.

［2］ 陈金毅，海婷婷，李念，李宛怡，李薇.大气环境容量核算在城市大气污染控制规划中的应用研究[C].2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)，北京：中国环境科学出版社，2010.3248-3251.

［3］ 石缎花.煤炭矿区大气环境容量与承载能力分析研究[J].资源节约与环保，2013(8):67-68.

［4］ 王东明.基于A值法的北方D市大气环境容量测算研究[J].科技视界，2014(3):249-249.

［5］ 刘正朋.新泰城区空气质量及大气环境容量计算研究[J].环境科学与管理，2014，39(1):56-59.

［6］ 国家环境保护总局.GB/T3840-91制定地方大气污染物排放标准的技术方法[S].北京：中国标准出版社，1991.

［7］ 李云生等.城市区域大气环境容量总量控制技术指南[M]，北京：中国环境科学出版社，2005.9，1-60.

［8］ 国家环境保护总局.GB3095-2012环境空气质量标准[S].北京：中国标准出版社，2012.

D912.6

甘肃省重点行业发展战略环境评价大气环境专题项目资助。