火电环评氮氧化物评价因子的思考

任秀丽 李明君 王燕 刘海燕

火电环评氮氧化物评价因子的思考

任秀丽 李明君 王燕 刘海燕

在火电环评中，NO2的占标率在所有污染物中通常最大，是火电环评重点关注的污染物。《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）中新增了NOx的浓度限值，新标准实施后，火电环评氮氧化物评价中应选取NO2还是NOx作为评价因子成为众多火电环评从业者关心的问题。本文针对这一问题设计了相关实验，进行对比研究，提出在山体高度大于200 m的复杂地形条件下，火电环评中应增加NOx小时浓度以及占标率的评价。

环境空气质量标准；火电环评；氮氧化物；评价因子

《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）于2012年2月29日正式发布，将于2016年1月1日起在全国范围实施。目前，部分重点区域已经根据国务院《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》提前实施。在火电环评中，已经开始使用新标准进行空气质量的预测和评价。

新旧标准对比及问题提出

目前在火电环评中，通常采用二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）和可吸入颗粒物（PM10）作为评价因子。对比《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）和《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）中这三种污染物的浓度限值，SO2取消了三级标准，其余没有变化；可吸入颗粒物取消了三级标准，同时二级标准的年均浓度限值变严；NO2取消了三级标准，二级标准全部变严，一级标准小时浓度限值放宽。

变化最大的是继2000年发布修改单取消《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）中氮氧化物（NOx）的标准后，此次又重新增加了NOx的标准。这一变化引起众多火电环评从业者的思考，对于氮氧化物评价中应选取NO2还是NOx作为评价因子也是众说纷纭。本文将就这一问题设计实验并进行探讨。

氮氧化物评价因子对比实验

实验设计

本文选用《环境影响评价技术导则 大气环境》推荐的AERMOD模式，分别选取NO2和NOx作为评价因子进行大气环境预测和评价，进行对比研究。污染源信息和气象信息保持不变，设定简单地形、复杂地形两种情景，分别计算各情景下NO2和NOx小时浓度、日均浓度、年均浓度及相应占标率。

模式相关参数及预测方案如下：

1. 污染源强：采用某实际项目的污染源数据。

2. 地形数据：采用中国区90米精度航天飞机雷达地形测绘任务（STRM）数据，模拟区域中北部存在较高的山体，高度725 m。

3. 地面气象资料：采用当地气象站2011年1月1日至2011年12月31日地面气象资料。风向、风速、气温为逐日逐时数据；总云量、低云量为每日2时、8时、14时、20时数据。

4. 高空气象资料：采用中尺度数值模式MM5模拟生成，把全国共划分为149×149个网络，分辨率为27 km×27 km。该模式采用的原始数据有地形高度、土地利用、陆地-水体标志、植被组成等数据，数据源主要为美国的USGS数据。原始气象数据采用NCEP/NCAR再分析数据。

5. 评价范围：X方向[-9000，7000]；Y方向[-8000，8000]。

6. 评价区域网格设置：以厂址为中心，步长为200 m的大尺度网格；在最大落地浓度点范围内，步长为50 m的加密网格。同时计算7个环境空气保护目标点。

7. NO2/NOx参数：计算NO2浓度时，考虑NO2的化学反应，NO2/ NOx= 0.9。

实验结果及讨论

＞＞火电行业是氮氧化物排放大户。过多的氮氧化物排放会形成光化学烟雾和酸雨，造成土壤和水体污染。

简单地形：在预测方案中，勾选“不考虑地形影响（采用平坦地形）”选项，默认各网格点和关心点的地面高程为0，分别进行NO2和NOx的模拟。分析模拟结果发现，简单地形下NO2和NOx的浓度分布完全一致，两者只存在大小差异，并且所有网格点和关心点的浓度均无超标现象，最大占标率10.11%。各关心点及网格点的NO2小时浓度、日均浓度、年均浓度最大值出现时间以及位置均与NOx一致。简单地形下NO2小时浓度占标率、日均浓度占标率、年均浓度占标率全部大于NOx，即NO2达标NOx必然达标。计算NO2浓度与NOx浓度的比值，发现NO2浓度约等于NOx浓度的0.9倍，这与模型设定的平衡态NO2在NOx中的占比基本一致；计算NO2占标率与NOx占标率的比值，发现NO2占标率约等于NOx占标率的1.125倍，这是因为新标准中NO2浓度限值恰好是NOx浓度限值的0.8倍。

复杂地形：取消“不考虑地形影响（采用平坦地形）”选项，其他模型参数全部保持不变，再次进行模拟。结果表明，对于关心点，两次的模拟结果非常接近。最大浓度数值、出现时间以及占标率均与简单地形相差不大；NO2小时浓度占标率、日均浓度占标率、年均浓度占标率全部大于NOx。对于网格点，则出现了较大差异。网格点最大值出现时间、点位以及浓度值均不同于简单地形，NO2小时浓度占标率为76.79%，NOx小时浓度最大占标率为112.16%，出现超标情况。将复杂地形中NO2和NOx的占标率进行对比，发现日均、年均浓度占标率仍然是NO2大于NOx，其比值依然符合简单地形下算出的比例关系，约为1.125。但是小时浓度的占标率却出现了NOx大于NO2的情况。这一极端情况出现的概率不高，所以未对日均、年均浓度占标率NO2大于NOx的结果产生影响。

统计NOx占标率大于NO2占标率出现的点位，发现其地面高程在250～300 m，与烟囱高度（210 m）加上烟气抬升高度以后的高度相当。这一高度容易造成烟羽撞山，出现极端数值。有学者对这一极端情况做过研究，指出AERMOD大气预测模型比较简单，在计算大气污染扩散的过程中存在不完善之处，遇到山体时烟羽仅做了相对简化的分层处理，造成烟羽撞山，与实际情况有一定差异。

氮氧化物评价因子结论及展望

1. 在简单地形条件下，NO2小时浓度占标率、日均浓度占标率以及年均浓度占标率全部大于NOx，并且存在简单比例关系。因此新标准实施后，简单地形条件下的火电环评中仍可以沿用以前的评价方案，只以NO2作为评价因子即可满足大气环境影响评价的要求。

2. 在复杂地形的网格点，NO2的日均、年均浓度占标率大于NOx，仍然符合简单比例关系；但是小时浓度的占标率却出现了NOx大于NO2的极端情况。这一极端情况出现的概率不高，所以没能对日均、年均浓度占标率NO2大于NOx的结果产生影响。建议在山体高度大于200 m的复杂地形条件下，火电环评中增加NOx小时浓度以及占标率的评价。

3. 由于目前现状监测通常只给出NO2浓度，难以获取NOx的背景值，因此对于敏感点，未考虑背景值叠加后的对比。今后在条件允许的情况下，应进行更进一步的研究和探讨。

中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司科标业项目“大气预测模式中存在的主要问题及其解决方案研究”（K2013-P01）

刘海燕，中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司教授级高工；任秀丽，中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司高级工程师；李明君、王燕，中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司。