基于空气质量模型评估产业园区规划对区域大气环境质量的影响——以苏南某产业园区为例

腊孟珂 林立清（南京大学环境规划设计研究院有限公司，江苏 南京 210093）

基于空气质量模型评估产业园区规划对区域大气环境质量的影响
——以苏南某产业园区为例

腊孟珂 林立清（南京大学环境规划设计研究院有限公司，江苏 南京 210093）

本文以苏南某工业园区为例，采用空气质量模型AERMOD模型预测园区内常规污染物浓度，多尺度空气质量模型CMAQ（Community Multiscale Air Quality）预测O3、PM2.5等二次污染物浓度，以评估该园区土地利用和产业规划调整对区域大气环境质量的影响。结果表明，预测近期（2020年）和预测远期（2030年）该园区内各类污染物的最大浓度均满足评价标准的要求。规划方案实施后，产业结构、交通结构的优化调整将会改善区域内一次污染物和细颗粒物污染状况。长三角地区属于VOCs控制区，NOX的减少将会在一定程度上增加O3的平均浓度。

产业园区;空气质量模型;AERMOD WRF-CMAQ

随着我国工业化和城镇化进程的深入，各类产业园区在促进经济发展、引导产业聚集的同时也产生了一系列的大气环境问题。如何客观准确的预测和把控产业园区规划对区域环境的影响，是目前环评工作面临的重要课题。

目前空气质量模型已广泛应用于不同类型的产业园区规划环评工作中[1]。马明亮等[2]（2011）利用大气污染扩散模式ADMS对西宁市高新技术产业园区规划项目污染源对市区环境空气质量的影响进行模拟，结果表明市区空气质量将不受规划的影响。于文涛（2012）[3]选择AERMOD大气预测模型，对内蒙古大路工业园区大气环境影响进行了近期（2015年）预测发现SO2、NOX小时和日均浓度均未超标。

本研究以苏南某工业园区为例，采用AERMOD模型对园区中常规污染物进行预测，同时采用多尺度空气质量模型CMAQ（Community Multiscale Air Quality）预测 O3、PM2.5二次污染物浓度，评估该园区土地利用和产业规划调整对区域大气环境质量的影响。

1 研究方法

1.1 常规污染物预测方法

1.1.1 AERMOD模型介绍

AERMOD模式由美国国家环保署（USEPA）联合美国气象学会组建法规模式改善委员会（AERMIC）开发，以扩散统计理论为出发点，假设污染物的浓度分布在一定程度上服从高斯分布。

1.1.2 模拟区域与模拟时间

模拟区域采用分辨率为0.3km×0.3km的网格，覆盖苏南某工业园区，并适当扩展到周边区域。模拟时间选取了2012年1、4、7和10月，模拟分析典型季节的大气空气质量。

1.1.3 气象资料

本研究选用该工业园区附近气象站的观测资料，包括地面风向、风速、温度、降水量等，作为大气环境影响预测的地面气象数据。将中尺度气象模式WRF（Weather Research and Fore⁃casting Model）V3.2对2012年气象场模拟的结果作为模式的高空输入参数。

1.2 二次污染物影响预测方法

1.2.1 CMAQ模型介绍

本研究采用USEPA开发的第三代区域空气质量模式CMAQ对该园区二次污染物PM2.5、O3进行预测。该模式考虑实际大气中不同物种之间的转换和相互影响，实现多个物质和多个污染问题在多个空间尺度上的同时模拟[5]。模式系统运行流程如图1所示。

图1 CMAQ模式系统流程

图2 嵌套网格示意图

1.2.2 模拟区域与模拟时间

本研究选择兰伯特投影坐标系，采用三层网格嵌套，网格分辨率分别为81km×81km、27km×27km、9km×9km，第一层网格覆盖了中国的大部分区域，第二层主要包括华东区域，第三层覆盖了整个长三角区域，如图2所示。模型在垂直方向上将地面到对流层顶划分为36层，最高层为50 hpa。模拟时间为2012年1、4、7和10月4个典型月份，为消除初始条件的影响，每个模拟时段提前5个模拟日开始。

1.2.3 源排放清单

排放源清单以INTEX-B（The Intercontinental Chemical Transport Experiment-Phase B）2006年亚洲排放源清单为基础，根据2010年长三角地区的工业交通等信息和园区范围内2012年的工业源、交通源进行了补充更新及替代。

2 结果与讨论

2.1 常规污染物影响预测结果

2.1.1 工业污染源影响预测

预测表明，规划近期（2020年）和规划远期（2030年）SO2、NOX、HCl、硫酸雾、甲苯、二甲苯的最大小时浓度贡献值占标率分别为10.81%、35.12%、19.26%、16.71%、5.49%、11.47%，和4.45%、27.24%、11.96%、5.16%、5.22%、10.83%。

规划近期和规划远期该工业园区中各种常规污染物SO2、NOX、PM10、HCl、硫酸雾的日均最大浓度贡献值分别占评价标准的5.02%、14.99%、10.56%、9.16%、7.66%和1.91%、13.30%、10.57%、5.33%、2.64%。

规划近期和规划远期该工业园区中各种常规污染物SO2、NOX、PM10、铅的年均浓度最大贡献值占标率分别为2.49%、12.67%、5.54%、2.16%和1.29%、7.31%、5.52%、2.16%。

结果表明，该园区工业污染源的污染贡献值均未超过标准。随着园区产业结构的调整，众多高能耗、高污染的企业将退出园区或者进行优化生产，园区的空气质量将在规划期得到明显好转。

图3 产业园区主要污染物模拟值与监测值对比

2.1.2 交通污染源影响预测

预测结果表明，规划远期机动车对大气环境的影响明显降低，但随着机动车保有量的增加，交通源的贡献仍然不能忽视，该园区需要继续优化居民出行结构，鼓励大家多使用公共交通工具。

2.1.3 综合叠加影响预测

综合考虑园区工业源和交通源的影响后发现，交通源对近地面NOX的贡献相对较大，年均贡献为3.92 μg∕m3，占两者总贡献的80%；对于PM10来说工业源的贡献较大，且表现为明显的点源扩散特征。

2.2 二次污染物影响预测结果

2.2.1 WRF-CMAQ模式验证

该园区2012年1月、4月、7月、10月各项主要空气质量指标监测值与模拟值的对比情况见图3所示，使用两倍误差统计指标 FAC2 检验模拟的准确性，经统计得到 SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO的FAC2值均大于70%，说明CMAQ模式对园区大气污染物的模拟总体可行。

2.2.2 规划期大气环境影响分析

利用CMAQ模式将现状（2012年）作为基准情景，评估规划近期（2020年）和规划远期（2030年）园区产业调整对该工业园区乃至整个长三角地区空气质量的影响。预测表明，规划近期随着减排力度的加大，大气中NOX和SO2浓度的降低使得通过化学反应生成的硫酸盐、硝酸盐浓度明显下降，而硫酸盐、硝酸盐又是细颗粒物的主要前体物。因此园区对于常规污染物的控制可有助于整个长三角地区PM2.5浓度的减少，且浓度减少的中心出现在园区附近，然后向周边递减。臭氧浓度在园区附近存在一定程度的增加，因为长三角地区属于VOCs控制区，园区对于NOX的控制将会在一定程度上增加臭氧的平均浓度。

3 结语

（1）苏南某工业园区规划近期（2020年）和规划远期（2030年）常规污染物SO2、NOX、PM10、HCl、硫酸雾、甲苯、二甲苯和铅的小时、日均及年均最大浓度贡献值占标率均能满足评价标准的要求。

（2）常规污染物的预测结果表明，园区本轮规划方案实施后，产业结构、交通结构的优化调整将会改善区域的环境空气质量。

（3）二次污染物的预测结果表明，规划期园区对NOX、SO2的减排控制可以有效改善区域的细颗粒物污染；长三角地区属于VOCs控制区，园区对于NOX的控制将会一定程度导致臭氧浓度的增加。

[1]田军,葛春风,甄瑞卿,等.CMAQ模型在大气环境影响评价中的应用[J].环境影响评价,2016,38(6):1-3.

[2]马明亮,申红艳,张加昆,等.区域规划开发对西宁市环境空气影响模拟研究[J].安徽农业科学,2011,39(15):9225-9228.

[3]于文涛.化工园区规划环评大气环境影响评价研究[D].内蒙古大学,2012.

[4]王占山，李晓倩，王宗爽，等．空气质量模型CMAQ的国内外研究现状[J]．环境科学与技术，2013，36(S1)：386—391.

[5]Dennis R L,Byun D W,Novak J H,et al.The next genera⁃tion of integrated air quality modeling:EPA's models-3[J].Atmo⁃spheric Environment,1996,30(12):1925-1938.

[6]周磊,周洋毅,吴建.浙江省火电行业主要污染物减排环境效益研究[J].中国环境管理,2015,7(5):89-95.

[7]马芳,王丽涛,潘雪梅.基于MM5-Models-3∕CMAQ的中国地区大气污染模拟[J].河北工程大学学报(自然科学版),2010,27(4):46-51.

腊孟珂（1983-），女，汉，河南南阳，南京大学环境规划设计研究院股份公司，工程师，硕士，主要研究方向为规划环境影响评价、战略环境影响评价、环境规划与管理、环境政策研究。

林立清，男，硕士，主要研究方向为环境规划与管理、环境政策研究。