CALPUFF模型在某开发开放试验区规划环评大气环境影响预测中的应用研究

摘 要：大气环境影响预测是规划环境影响评价的重要组成部分，根据预测范围可选择多个模型。对于尺度较大区域，一般选取CALPUFF。本研究采用某开发开放试验区规划环评实际案例进行分析，预测了各污染因子在正常情况下对环境空气保护目标的环境影响，得到网格点处的地面浓度和规划范围内最大地面小时浓度点，以此分析该开发开放试验区实施规划后排放的大气污染物对周围环境及敏感点的影响，进而为合理制定试验区产业发展规模和布局提供宏观决策。根据预测结果，由于PM10和PM2.5预测结果超标，建议慎重考虑规划片区产业定位，合理确定水泥产业发展规模，减少不利环境影响。

关键词：CALPUFF模型；规划环评；大气预测；应用

中图分类号：X823 文献标志码：A 文章编号：1673-9655（2024）06-00-04

0 引言

环境影响预测是环境影响评价的重要组成部分，根据《HJ 2.2—2018环境影响评价技术导则 大气环境》[1]的相关要求，对于大气环境影响评价工作等级为一级的项目，需采用进一步预测模式对大气污染源进行环境影响预测和评价，导则中推荐的进一步预测模式主要包括AERMOD、ADMS、CALFULL等多种模型。受建设项目和产业园区规划环评范围影响，目前使用较多的是AERMOD模型，对于适用于尺度较大区域的CALPUFF模型，一般运用较少[2]。CALPUFF模型一般适用于大气评价范围＞50 km的建设项目的一级评价，可用于模拟大气污染源（包含点源、面源、线源、体源）的年平均、日平均和小时平均浓度分布情况。该模式主要适用于城市尺度，对于建设项目所处的特殊风场，包括长期静、小风和岸边熏烟均可以开展环境影响程度的直观演示。

1 案例分析

某开发开放试验区位于我国边境区域，规划范围接近5000 km2，南北向长度约100 km，东西向相距约50 km，但规划重点发展产业的区域仅为200 km2，且分为多个小组团散落在整个规划区域，剩余近4800 km2的规划范围为规划不布置工业企业和居民住宅的生态屏障功能区和特色农业功能区。规划区海拔在424～1968 m，落差较大，居民区和工业集中区布局在河谷地带，低海拔地区除北部某镇外，基本分布于南部河谷地区，且沿区域多条主要河流呈“十”字形分布，规划主要产业功能分区基本沿河谷分布，从地形角度，该地区不利于大气污染物的扩散，易造成污染物在山谷中的长时间停留、集聚。

规划范围内生态屏障功能区中自然保护区执行《GB 3095—2012环境空气质量标准》一级标准，其他点位均执行《GB 3095—2012环境空气质量标准》二级标准，甲苯、二甲苯、硫化氢和氨、TVOC均执行《HJ 2.2—2018环境影响评价技术导则 大气环境》中附录D的相关浓度限值，根据规划环评阶段环境质量现状监测结果可知，各监测点位污染物均能满足标准要求限值，规划区域环境空气质量现状较好。规划范围内的环境空气敏感点主要为评价范围内的居民区、自然保护区（某国家级自然保护区、某州级自然保护区、某鱼类州级自然保护区、某县级自然保护区）、风景名胜区（某国家级风景名胜区），共计198个敏感点位。

根据《HJ 2.2—2018环境影响评价技术导则 大气环境》的说明，推荐使用CALPUFF模型对评价区域的大气污染扩散进行模拟。在大气污染物浓度预测过程中，结合《某开发开放试验区“十四五”发展规划》等相关内容，将工业污染源分配到水泥建材、制糖业、橡胶等多个行业，根据规划定位确定新增污染源位置，对比2021年环境统计数据中的污染物排放强度，确定新增污染源的排放强度。根据测算，规划区域所有行业SO2排放量2025年约139.6 t，2035年约116.28 t；NOX排放量2025年约830.91 t，2035年约709.63 t；主要原因在于规划期内拟建高耗能企业A污染物排放量较大，NOX排放量每年约669.27 t，SO2排放量每年约96.26 t，因此2025年、2035年规划区域NOX和SO2预测排放量较现状2021年有较大的提高。

2 预测方案

本次研究大气环境影响污染物浓度预测采用的基础气象资料为规划区所在行政区域县级气象站20年（2003—2022年）平均气候资料及临近3个县级气象站2022年连续一年逐时、逐次的地面观测数据。高空气象数据采用石家庄环安科技有限公司中尺度气象模型2022年的模拟数据，高空气象数据参数包括气压、离地高度、干球温度、露点温度、风向、风速。

按照导则数据来源的相关要求，评价范围内二类区基本污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5环境质量现状采用2022年所在县自动监测站数据，其他污染物质量现状采用补充监测数据，一类区环境质量现状采用补充监测数据。

根据规划区域各片区规划定位，橡胶初加工及精深加工等主要布局在甲片区，建材水泥等主要布局在乙片区，根据规划介绍，预计2025年橡胶初加工产能达到80万t左右，重点支持龙头企业培育具有竞争力的橡胶初加工厂5～6家，因此将橡胶初加工污染源概化为6个点，点源高度按照规划区域现状橡胶企业排气筒最高高度计算。另有木材燃料加工企业若干、水泥生产企业1家。整体来说，规划片区污染源数量不多，排放的污染物类型也比较简单。

预测范围西南方起始点的UTM坐标为（713.0267，2342，47N），评价网格范围为80 km×115 km，网格间距1000 m，共9200个网格点，其中重点发展工业企业的甲片区和乙片区进行了网格加密预测，网格间距为300 m。在预测范围内受体主要包括198个环境空气敏感点、预测范围内网格点和区域最大落地浓度点三类。根据规划范围内布局产业的废气排放特点，正常排放情况下预测因子为SO2、NOX、PM10、PM2.5和TVOC，得到小时质量浓度贡献值、日平均质量浓度贡献值、年平均质量浓度贡献值、保证率日平均质量浓度、年平均质量浓度在评价区域内的最大值。

3 预测结果

根据预测方案，本研究对SO2、NOX、PM10、PM2.5和TVOC共计5种大气污染物的环境影响分别进行了预测，本文重点选取PM10、PM2.5日均浓度预测结果进行直观分析。

（1）PM10预测结果分析。一类区和二类区敏感点PM10预测结果均满足《GB 3095—2012环境空气质量标准》标准要求，敏感点PM10最大日均浓度叠加值为118.02 μg/m3，占标率78.68%lt;100%。其中区域网格点PM10最大日均浓度预测值位于建材水泥等主要行业布局的乙片区内，最大浓度占标率247.67%gt;100%，最大浓度超标倍数1.30，乙片区加密网格点内超标率0.16%，超过二类标准限值，超标点位均位于乙片区边界范围内及周边范围内的部分点位。PM10日均浓度贡献值分布情况如图1所示，PM10日均浓度叠加值分布情况如图2所示。

（2）PM2.5预测结果分析。一类区和二类区敏感点PM2.5预测结果均满足《GB 3095—2012环境空气质量标准》标准要求，敏感点PM2.5最大日均浓度叠加值为58.76 μg/m3，占标率78.35%lt;100%。其中区域网格点PM2.5最大日均浓度预测值位于建材水泥等主要行业布局的乙片区内，最大浓度占标率248.20%gt;100%，最大浓度超标倍数1.48，

乙片区加密网格点内超标率0.08%，超过二类标准限值，超标点位均位于乙片区边界范围内及周边范围内的部分点位。PM2.5日均浓度贡献值分布情况如图3所示，PM2.5日均浓度叠加值分布情况如

图4所示。

其他因子具体预测结果如表1所示。

通过对规划区域规划企业排放SO2、NOX、PM10、PM2.5、TVOC浓度预测可知，SO2、NOX一类区、二类区各敏感点以及网格点预测浓度均满足《GB 3095—2012环境空气质量标准》标准要求，TVOC预测结果满足《HJ 2.2—2018环境影响评价技术导则 大气环境》附录D中TVOC 8小时浓度要求限值。PM10和PM2.5一类区、二类区各敏感点预测结果满足《GB 3095—2012环境空气质量标准》标准要求，但网格存在超标点位，其中区域网格点PM10最大浓度超标倍数1.30，乙片区加密网格点内超标率0.16%；区域网格点PM2.5最大浓度超标倍数1.48，乙片区加密网格点内超标率0.08%，均不能满足《GB 3095—2012环境空气质量标准》二类标准限值。

从整个规划区域布局可知，规划区域居民区和工业集中区布局在河谷地带，从地形角度，该地区不利于大气污染物的扩散，易造成污染物在山谷中的长时间停留、集聚。此外，从区域多年气象统计资料可知，规划区域常年以静风为主导风向，多年平均风速较小，因此该气象条件下，污染物排放之后不利于其扩散，尤其是在发生逆温的夜晚，污染物易在局部地区聚集，对该地区的环境空气质量造成不利影响。因此，结合规划区域地形条件、气象条件以及污染物预测结果判定，由于“十四五”期间规划区域乙片区内将布局一个高污染水泥企业，导致该片区PM10和PM2.5预测结果超标，将对乙片区乃至整个试验区环境空气质量造成一定影响。

4 研究结论及建议

（1）本研究采用CALPUFF模型对试验区实施规划后的大气环境影响进行预测，预测结果可以作为区域规划优化调整的技术支撑，对于今后CALPUFF模型运用于区域大尺度大气环境影响预测有一定借鉴意义。

（2）通过本次CALPUFF模型在某开发开放试验区规划环评大气环境影响预测中的应用研究得出结论为：规划乙片区产业定位为建材水泥行业，根据污染物预测结果，PM10和PM2.5预测结果超标，超标区域主要分布在乙片区规划水泥企业边界范围内及周边，因此，该区域建设水泥厂将对环境空气质量造成一定影响。

（3）根据预测结果提出试验区优化调整的建议和意见为：建议优化调整乙片区功能定位，若经分析论证无法调整，建议加强日常环境监管，推进烟气减排工程建设，具体建设项目环评阶段应将大气环境影响评价作为重点之一，进一步论证水泥厂建设排放污染物对周边环境敏感区环境空气质量的影响，明确并严格落实环境空气污染防治措施，要求作出明确的环境影响是否可行的结论。

参考文献：

[1] 生态环境部.环境影响评价技术导则 大气环境：HJ 2.2－2018[S].

[2] 谭娟，杨永宏，丁祖高.地表参数选取对大气环境影响预测结果的影响[J].环境科学导刊，2016，35（4）：47-51.

Research on the Application of CALPUFF Model on Atmospheric Environmental Impact Prediction in Pilot Zone

TAN Juan1， DU Wen-jing1， DING Zu-gao2， JIN Han-cheng1， JI Cheng-gang1

（1.Yunnan Provincial Appraisal Center of Environmental Engineering， Kunming Yunnan 650228，China）

Abstract： Atmospheric environmental impact prediction is a critical aspect of environmental impact assessment planning， with various models available depending on the prediction scope. CALPUFF is commonly chosen for larger-scale areas. This study examined a practical case of environmental impact assessment planning within a specific development and opening trial zone. It forecasted the environmental impact of different pollution factors on environmental air protection targets under normal conditions. Ground concentrations at grid points and maximum ground-level hourly concentrations within the planning scope were measured. The datum were utilized to analyze the effects of atmospheric pollutants emitted post-implementation of planning in the development and opening trial zone on surrounding environments and sensitive areas. The objective of this analysis was to provide macro-level decisions for the rational formulation of industrial development scale and layout within the trial zone. Given that the predicted results for PM10 and PM2.5 exceed standards， careful consideration of industrial positioning in the planning area was recommended， along with a reasonable determination of the scale of development to mitigate adverse environmental impacts.

Key words： CALPUFF model; planning environmental impact assessment; atmospheric environmental impact prediction

收稿日期：2024-06-10

作者简介：谭娟（1985-），女，汉族，湖北秭归人，高级工程师，主要从事生态环境技术咨询服务工作。

通信作者：姬成岗（1983-），男，汉族，云南曲靖人，高级工程师，主要从事固体废物、土壤、地下水污染防治研究工作。