大气环境防护距离核算方法的局限性与改进建议

王栋成

(山东省气候中心，山东济南 250031)



大气环境防护距离核算方法的局限性与改进建议

王栋成

(山东省气候中心，山东济南 250031)

基于对超长源、复杂地形源、堆场大风源、烟塔合一排放源等典型案例的分析，确定现行的《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ 2.2—2008)中大气环境防护距离核算方法尚存在局限性。由此，系统地提出了未来核算方法与计算软件应实现的功能和需求，并从构建无组织排放环评技术体系、研发适应国内环境的技术方法、制定环境防护距离豁免条件等方面，给出了大气环境防护距离核算方法优化与完善的总体建议。

大气环境防护距离；核算方法；无组织排放；环境影响评价

《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ 2.2—2008)[1](以下简称HJ 2.2—2008)提出了大气环境防护距离的概念，并基于SCREEN3估算模型推荐了大气环境防护距离标准计算程序ver1.2。这一方法适用于城市(相当于复杂地形)下垫面，较《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T 3840—91)推荐的卫生防护距离确定方法有不少优点，总体具有较好的科学性[2-3]。但因各行业建设项目的多样性和无组织排放及有组织排放方式的新变化等实况，导致现行大气环境防护距离核算方法的局限性常显现，在某种程度上削弱了这一方法的科学适用性和权威性，给环境评价和环境监管带来不利影响。鉴于大气导则总体上将进行修订和完善，有必要对其中的大气环境防护距离核算方法进行反思和改进，以提高其科

学适用性。本文结合典型案例，对现行方法和改进方案进行了思考，探讨并提出完善设想和建议。

1 大气环境防护距离核算方法局限性分析

1.1 电解铝项目分析

目前国内电解铝项目的规模越来越大，其无组织源的排放呈现如下特点：天窗体源长度达几百米甚至一千多米，吨铝氟化物排放量显著减少，电解槽密闭集气效率显著提高，无组织排放量大大降低等。但因电解车间属开放式体源，氟化物的厂界标准与环境空气质量标准限值均为0.007 mg/m3，且该行业一直未发布较具规范性的防护距离标准，对于该类项目的无组织排放源而言，现行的大气环境防护距离核算方法存在表1所列局限性。

表1 电解铝体源大气环境防护距离核算的局限性

大气环境防护距离标准计算程序ver1.2使用说明指出：对于非矩形面源，要求折算成面积相等、形状相近的矩形面源(但不应将全部非矩形面源都折算成正方形面源，除非形状上接近正方形)，且要求面源的两条边长度比值不能超过10；如有多个无组织源(面源)，对每一个面源分别计算其大气环境防护距离，建设项目的环境防护区域根据全部面源环境防护距离的最大包络线确定。这一规定对于电解铝车间氟化物无组织排放确定大气环境防护距离具有较大的局限性甚至缺陷，较为完善的核算方法应能解决超长多面源划分导致浓度分布无叠加贡献计算防护距离严重偏小的问题，以及非标准矩形无组织源(长距离源、体源等)划分与简化方案不够合理的问题。

建议要求企业扩大厂界内隔离距离以尽可能减小厂界外大气环境防护距离范围，采用AERMOD模型进行计算以确定多个体源浓度叠加贡献的最远达标距离[4-5]，以作为多源类项目的环境防护距离。

1.2 复杂地形恶臭源项目分析

某生活垃圾焚烧项目选址于复杂地形区域，大气环境防护距离计算结果显示，项目厂界外硫化氢、氨、甲硫醇等无组织排放污染物无超标点，无需设置大气环境防护距离，同时卫生防护距离计算确定结果为400 m；但以进一步预测模式AERMOD得出的浓度预测分布显示，在厂址区域西南山地有一片超标区域，最大地面浓度达标距离垃圾仓中心点 596.8 m，然而该区域既不在大气环境防护距离0 m范围内，也不在卫生防护距离400 m范围内。大气环境防护距离标准计算程序ver 1.2使用说明指出：如果给定的计算点(10 m和50 m间距离散点)都未超标，但最大落地浓度点超标，则防护距离取超标点外延的邻近计算点。那么，该项目在复杂地形条件下的大气环境防护距离应至少取整确定为600 m，但这样取值对近距离未超标区域又显不公平。

复杂地形条件下大气环境防护距离核算的局限性分析见表2，应以AERMOD模型预测实际受地形影响的最远达标包络线范围作为大气环境防护距离[6]，较为科学合理。

1.3 堆场大风源等项目分析

第二届火电行业环境保护研讨会会议纪要规范了火电项目贮灰场环境防护距离的计算：灰场环境防护距离源强的确定与灰场运行管理水平密切相关。防护距离计算应基于正常风速和灰场正常运行情况下进行，应以保守原则选择起尘计算公式，按98%保证率确定风速参数取值并与源强计算取值保持一致。灰渣含水率北方取值5%，南方取值8%，灰块分块贮存面积按照50 m×50 m考虑，评价因子TSP小时浓度限值取1.0 mg/m3。[7]

可见，该类源强受气象条件尤其是大风影响显著，且风速、分块堆存、源强计算公式、含水率、碾压方式、地形等假定条件过多，加之源强参数确定无明确技术规范，导致因人、因事而异的现象突出，以会议纪要方式推荐评价技术方法显力度不够等，都会导致预测浓度贡献计算方法和大气环境防护距离计算实用性差、随机性大等问题，主要局限性分析见表3。应构建科学的无组织排放环评技术方法体系，针对行业典型面源构建实测、经验理论计算公式、检验验证等一系列更科学严谨的技术规范。

表3 堆场大风源等项目大气环境防护距离核算的局限性

1.4 烟塔合一项目探讨

燃煤火电厂烟塔合一项目烟气排放属于有组织排放，在多数天气条件下，尤其是静小风天气，比同等烟气从烟囱排出抬升的高度要高，污染物的落地质量浓度相对要低。但在大风状况时，冷却塔排放烟羽的抬升高度低于烟囱排放烟羽，污染物的落地质量浓度也相对要高[3]。莫华、刘思湄等[8]认为，我国南方“酸雨控制区”降水丰沛，高湿度天气较多，在厂址周边500 m范围内有较多居民小区，采用烟塔合一的排烟方式存在一定的环境风险，尤其在脱硫、脱硝系统出现故障时，对周边环境空气的影响将明显大于高烟囱排放方式。

通常采用烟塔合一排烟方案时，大气环境防护距离可采用估算模式的空腔区水平尺度进行估算，但一般不宜超过500 m。考虑到模式预测的误差及不确定性，以及已运行的湿烟塔项目尚无明确的实际影响后评估结论，即大风条件下烟气下洗有可能造成地面高浓度及小水滴呈酸性沉降到地面，因此，湿烟塔项目设置环境防护距离是必要的。但因缺少此类项目环境防护距离的计算方法、实测案例和风洞实验模拟数据，评价单位难以给出计算依据和结果。

因此，有必要结合我国已投产运行的多个烟塔合一项目进行实测和深入研究，以明确大风条件对烟气下洗的影响程度和范围，研究烟塔合一项目设置大气环境防护距离的可行性和科学技术体系，更好地为环评和环境监管提供指导性意见。

2 大气环境防护距离核算方法改进建议

2.1 计算软件局限性与改进建议

综合以上几个案例分析，结合SCREEN3估算模型[1-3]、AERSCRENN估算模型[9-11]、AERMOD等进一步预测模型[1-3]各自的适用性和能实现的功能，从科学性和实用性方面考虑，建议未来的大气环境防护距离核算方法和计算软件应实现以下功能和需求：

(1)适用于无组织和有组织排放源；

(2)适用于各种无组织排放源，如非矩形的不规则面源、体源、线源等；

(3)适用于单一面源、多面源，以及科学合理的面源划分及归一化处理方法；

(4)适用于平坦地形、复杂地形及不同下垫面、建筑物下洗等实际条件；

(5)适用于全国不同地域的实际气象条件；

(6)适用于粉尘颗粒物类、气态污染物质量浓度的防护距离核算，也应适用于嗅觉臭气浓度恶臭类的核算；

(7)既适用于单个建设项目，也应适用于工业聚集区、工业园区及规划区域环评；

(8)既适用于一般的持续稳定源排放，也应适用于因气象条件而变化的堆场大风源、夏季恶臭源等；

(9)适用于特殊情形下的有组织排放源，如烟塔合一等；

(10)有客观、科学的源强确定技术方法规范，同类项目具有可比性和环境监管公正公平性；

(11)有可操作性强的无组织排放控制技术规范。

针对现行HJ 2.2—2008中大气环境防护距离计算软件的局限性，主要改进建议如表4所示。

表4 HJ 2.2—2008软件的局限性与改进建议

2.2 核算方法优化与完善建议

2.2.1 构建无组织排放环评技术体系

当前及未来一段时期，无组织排放仍将是环评与环境管理中的突出问题和难点，其核心是污染控制措施的持续加强、无组织排放源强的客观确定和科学预测评价厂界浓度达标情况、大气环境防护距离核算与执行。

建议加强无组织排放环评技术体系的构建，持续汇总并发布无组织排放污染控制先进技术和范例，尽快配套建立基于实际浓度监测基础上的、能反映企业清洁生产水平和先进管理水平的无组织排放源强确定方法技术规范及相应数据库，以供统一参考，使结果具有可比性。

2.2.2 研发适应国内环境的技术方法

无论《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T 3840—91)中的卫生防护距离核算，还是基于SCREEN3或者AERSCREEN的大气环境防护距离核算，均是最简化的方法，都难以完全适用于超长、多面源叠加、复杂地形、恶臭源、堆场大风源等实际情形，导致防护距离的确定方法科学性不足，较为科学的方案应是基于进一步预测模型精确计算。

建议应拓展思路并改变目前的简化方案，引进与自主研发并举，适时组建大气模型技术委员会，鼓励研究和持续推出科学且适用于国内环评和环境监管需求的大气环境防护距离核算确定技术方法，以解决实际评价中技术难点。

2.2.3 制定环境防护距离豁免条件

现行的大气环境防护距离核算存在不少困难和不确定性，且执行难度大，具有社会敏感性，应思考转变环评和环境监管思路。

建议制定行业、各典型源的大气环境防护距离最小值推荐值，并规定豁免条款和豁免程序，促进企业主动采用更先进可行的无组织排放控制技术以减少无组织排放，促进企业扩大厂界内隔离范围实现厂界即达环境质量标准，由企业和环评单位经环评报告负责提供证明和承诺，若证实其采取的无组织排放控制措施高效可行，计算防护距离值小于推荐值，应可豁免，不必设置防护距离。

3 结语

毋庸置疑，建设项目无组织和有组织排放不断呈现出的多样性，凸显了现行大气环境防护距离核算方法的局限性。当前及未来一段时期内，虽不可能全部解决这些局限性，但至少可做到更科学与更适应环评实际需求，并逐步推进评价科学技术进程。应着力于无组织排放环评技术体系、基础数据库、科研创新与自主研发的持续构建，早日推出具有自主知识产权的大气环境防护距离核算方法科学理论与技术体系。

[1] 环境保护部. HJ 2.2—2008 环境影响评价技术导则 大气环境[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2009.

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[3] 王栋成, 林国栋, 徐宗波, 等. 大气环境影响评价实用技术[M]. 北京: 中国标准出版社, 2009: 396- 425.

[4] 丁峰, 蔡芳, 李时蓓. 应用AERMOD计算卫生防护距离方法探讨[J]. 环境保护科学, 2008, 34(5): 56- 59.

[5] 兰涛, 张晓瑜, 武征. 电解铝厂环境防护距离的实例分析[J]. 工业安全与环保, 2013, 29(9): 86- 88.

[6] 伯鑫, 张玲, 刘梦, 等. 复杂地形下确定钢铁联合企业防护距离研究[J]. 环境工程, 2011, 29(s1): 298- 302.

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Limitations and Improvement Suggestions on the Calculation Method of Atmospheric Environmental Protection Distance

WANG Dong-cheng

(Shandong Climate Center, Jinan 250031, China)

Based on the analysis on typical cases, including the super long emission source, complex terrain odor source, yard wind source, and smoke tower combined emission source, this paper confirmed that there are still some limitations on the current calculation method of atmospheric environment protection distance in theGuidelinesforEnvironmentalImpactAssessmentAtmosphericEnvironment(HJ 2.2-2008). Therefore, it systematically proposed the functions and needs, which should be the realized by the future calculation method and calculation software, and also offered general suggestions on optimization and improvement of calculation method of atmospheric environmental protection distance in terms of constructing the technological system for environmental impact assessment of unorganized emissions, developing appropriate calculation method of atmospheric environmental protection distance,and establishing conditions of exemption for environmental protection distance.

atmospheric environmental protection distance; calculation method; unorganized emission; environmental impact assessment

2016-07-25

王栋成(1969—)，男，山东莱州人，高级工程师，主要从事大气环境科学研究，E-mail：HJPJ2008@163.com

10.14068/j.ceia.2016.06.004

X51

A

2095-6444(2016)06-0013-04