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原刨性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下, 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名: e t期: 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论 文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名:导师签名:毫! li 球盎:日期: 山东大学硕士学位论文 污染物排放总量控制和分配模型研究及其应用 路荣武 ( 山东大学数学与系统科学学院,济南,2 5 0 1 0 0 ) 中文摘要 环境污染的控制主要针对两个方面:污染物的浓度控制翻污染物排放量的控制,其 中,对污染物排放量的控制是预防和改善环境质量的关键 2 0 0 0 年4 月2 9 日第九届全国人大常委会第十五次会议通过了修订后的大气污染 防治法这是自该法子1 9 8 7 年9 月颁布实施后的第二次修订鉴于我国目前大气环境 状况面临的严重态势,这次修订明显加大了大气污染防治力度,规定了数项重大的大气 污染防治法律制度和措施,其中一项重要的制度就是大气污染物排放总量控制制度和大 气污染物排放许可证制度。新修订的大气污染防治法第三条提出了国家实施总量控 制的原则要求,即“国家采取措施,有计划地控制或者逐步削减各地方主要大气污染物 的排放总量” 目前,我国大气污染物总量控制分为两个层次和类型:一种是国家、省及区域层次 上的大气污染物总量控制,主要是根据国家制定的大气环境总体目标,编制大气污染总 量控制计划,将污染物排放指标分解下达,逐级实旋总量控制计划,编制年度计划,实 行年度检查、考核即“目标总量控制”,目前我国实施的总量控制主要属于这种类型 一种是污染控制区域或城市的大气污染物总量控制,主要是通过环境功能区划、污染源 调查和评价,计算允许排放总量,进行总量指标分配,制定总量控制优化方案和分期实 施方案,建立实施方案的监督管理体系,即“容量总量控制”容量总量控制目前只在个 别有条件的地区实旗本文以二氧化硫为例,阐述总量分配的原理,基本思想,数学模 型及应用 目前,于总量控制的研究主要集中在监测方法、数学建模、指标体系等方面,对总量 指标的优化分配方法研究局限于局部区域的污染物控制问题,而从宏观上探讨总量指标 分配和优化问题的研究则不多见【1 】提出了几种二氧化硫类污染物排放总量分配方法, 但因考虑因子指标过于单一,结果差异较大,可信度不高本文第二章利用层次分析法 和主成分法相结合的综合评价方法,建立了一类综合评价系统模型。考虑到影响总量分 配的多种因素,如选取区域人口、区域面积、环境质量现状、区域内人民生活水平、区域 经济技术发展水平等作为评价因子利用层次分析法( a n a l y 七i ch i e r a r c h yp r o c e s s ,简称 a h p ) 5 1 1 l 确定这些评价因子指标之间的相对重要性同时由于某些评价因子之间可能 存在着极大的相关性,反应的信息会有重叠因此我们利用多元统计分析中的主成分分 山东大学硬士学位论文 一 = = = = = = = = = = = = = = = = = 皇= 皇皇皇= = = = = ! = = = = = = = = = = = := 墨生! = = = = = = 烹= = = 皇= = = = = = ! = = = 析法( p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ,简称p c a ) 1 2 - 1 5 】选取数日较少的综合评价因予来 确定各分配单位污染物分配的权重,考虑的因素信息最大,评价结果的应该更准确,可信 度较高同时利用此方法对山东省十七地市二氧化硫排放总量分配情况做了实例研究 离散时间系统最优控制问题的最大值原理是现代经济控制理论的重要内容,在研究 生产库存问题、经济的最优增长、消费与积累的动态最优比例、投资或能源最优分配 等问题时有广泛应用1 1 9 - 2 3 】 第三章从控制二氧化硫污染物总量和总产出最大化的目标出发,将经济系统与环境 系统联系起来,建立了污染物排放总量控制和经济最优化模型t 由式( 3 1 8 ) ( 3 2 3 ) 构成离散非线性环境经济动态系统状态方程( 3 2 4 ) : 1 1 ( f ) + z ” j 3 1 ( t ) 一t i ,( t ) 】一 , t = l ( 1 6 ;+ l ,口;) 】;( f ) 一l ( & 】;( t ) 札。( f ) ) 一k l i 6 i j i = 1 2 一n 。1 i q ) 20 ,t ) o ,v t 式中( t ) ( 在第t 期环境中污染物总量) ,( f ) ( 第i 点源在第t 期的生产总值) 为状态 变量,u :( t ) ( 污染物的控制总量) 为控制变量 以每一期二氧化硫污染物总量、点源企业总产值作为优化目标,建立了最优控制模 型( i ) ( i i ) ; ( 1 ) 取目标函数j :w ( n ) + 苌1w ( t ) ,于是建立最优控制模型( i ) : 忙:1 一1一1 m i n j 1 = w ( v ) + ) = l k + l ; t = lt = 1 ( 2 ) 取目标函数j ( z ) :一量k ( ) 一v - 1 曼( f ) ,于是构成最优控制模型( i i ) i = 1= 0i = 1 由产权理论 2 4 - 2 6 ,产权包括一个人或其他人受益或受损的权利产权的外部性包 括外部成本、外部收益以及现金和非现金的外部性与社会相互依赖性相联系的每一成 本和收益就是一种潜在的外部性环境污染问题即为此类问题,具有外部不经济性产 权的主要功能是引导人们实现将外部性较大地内在化的激励,解决负外部经济对社会影 响的措施之一是实行政府干预:税收和补贴、排污收费、制定污染标准等例如政府可以 通过对产生外部经济的企业征课税金或罚款,使他们向政府支付由于污染等导致社会所 增加的成本,把企业造成的外部成本内在化,促使他们消除或减少负外部经济因此, 2 = = q u 的 ”m h k 珧 0k 。m 一k 。 一 = j拥仃 山东大学硕士学位论文 不妨定义点源企业的社会净产值为其总产值与二氧化硫污染( 我们只考虑有二氧化硫一 种污染物的情况) 带来的外部成本之差,记为p ( t ) = 苎y d t ) 一p ( t ) 叫( t ) 其中p ( t ) 可以 = 1 认为是社会对单位污染物的治理费用或国家对污染物的税收指数并以此对区域内点源 二氧化硫排放进行总量控制利用制度经济学中的产权理论,将社会净产值( 考虑了产 品的外部成本) 作为优化目标,建立最优控制模型( ) 和( ) : ( 3 ) 我们将社会净产值作为点源对社会的贡献,寻求其期望中的最大值建立最优控 制模型( ) : m i n j ( 、z = p ( a ) ( h 【、- ) 一】;( n ) + 沩0 ) ( 1 ( t ) 一m ( t ) 1 r = 1f = nt = 1 一1 = l 譬1 + l :3 1 ( 4 ) 使得在每一期二氧化硫污染物总量和总产出同时趋于期望值的控制变量,建立最 优控制模型( ) : m m j j ( 4 、= 洳( n ) ( 1 i ( - 、】一市( ) ) 2 + 瞰( ) 一只( ) 2 1 = 1 n lh + ( 眵( t ) ( 1 1 一( ) 一1 j ( t ) ) 2 + k ( t ) 一幺( ) 2 ) t = 0t = 1 一1 = l 譬+ 利用模型确定的最优控制变量序列得到各点源二氧化硫污染的治理量,文中给出了 模型的解法并进行了实例研究。 关键词:总量分配综合评价层次分析法主成分法最优控制最大值原理产 权理论 3 山东大学硕士学位论文 s t u d y o nt h ed i s t r i b u t i o na n do p t i m a lc o n t r o lm o d e l sf o rt h e t o t a la m o u n to fp o l l u t a n t se m i s s i o na n dt h e i ra p p l i c a t i o n s l u r o n g w u ( s c h o o lo fm a t h a n ds y s s c i e n c e ,s h a n d o n gu n i v ,j i n a n ,2 5 0 1 0 0 ) a b s t r a c t t h ec o n t r o lo fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nc a nb ed i v i d e di n t ot w oi m p o r t a n ta s p e c t s : o n ef o rt h ec o n t a m i n a n tc o n c e n t r a t i o n a n dt h eo t h e rf o rt h ea m o u n to fp o l l u t a n t se m i s s i o n w h i c hi st h ek e 3 t oi m p r o v et h ee n v i r o n m e n tq u a l i t y o na p r i l2 9 ,2 0 0 0 t h e1 0 t hc o n f e r e n c eo ft h es t a n d i n gc o m m i t t e eo ft h en i n t h n a t i o n a lp e o p l e s c o n g r e s s ( n 1 1 c s c ) p a s s e dt h er e v i s e d “a i rp o l l u t i o np r e v e n t i o n l a w ”,w h i c hi st h es e c o n de d i t i o ns i n c ei tw a si m p l e m e n t e do l ls e p t ,1 9 8 7 b e c a u s eo f t h es e r i o u ss i t u a t i o no fa i rq u a l i t yi nc h i n af a c e da tt h a tt i m e ,t h i se d i t i o ni n c r e a s e ds o m e n e wi t e m sa i m e dt os t r e n 甙h e nt h ep r e v e n t i o nf o ra i rp o l l u t i o n i tr u l e ds o m ei m p o r t a n t r e g u l a t i o n st op r e v e n ta i rp o l l u t i o n t w oo ft h e m a r et h et o t a la m o u n to fa i rp o l l u t a n t s e m i s s i o nc o n t r o ls y s t e ma n dt h ep e r m i s s i o nt i c e n c es y s t e mf o ra i rp o l l u t a n t se m i s s i o n ,i n t h ee d i t i o n t h e3 r di t e mr u l e dt h eb a s i cr e q u i r e m e n tf o rt h es a t ec a r 吨o u tt h et o t a l a m o u n to fa i rp o l l u t a n t se m i s s i o nc o n t r o l ,t h a ti s “t h es t a t es h o u l dt a k ea c t i o n st o c o n t r o lg r a d u a l l yo rd e c r e a s et h et o t a la m o u n t , o fl o c a lm a j o ra i rp o l l u t a n t se m i s s i o n ” t h ec o n t r 0 1s y s t e mo nt o t a la m o u n to fa i rp 0 1 u t a n t se m i m i o ni nc h i n aa tp r e s e n t t i m e c a nb ed i v i d e di n t ot w ol e v e l so rc a t e g o r i e s :o n ei st h ec o n t r o ls y s t e mo nt h el e v e l o fs t a t e ,p r o v i n c eo re q u i v a l e n tr e g i o n ,w h ob a s e do nt h et o t a lg o a l so na i re n v i r o n m e n t m a d eb vt h es t a t e m a k et h ec o n t r o lp l a no nt h et o t a la m o u n to fa i rp o l l u t a n t se m i s s i o n , a n dd i s t r i b u t et h ed e c o m p o s e dm a x i m u mp e r m i t t e de m i s s i o na m o u n tt ol o w e ro n e s ,t o c a r r yo u tt h ed i s t r i b u t e di n d e xc o n t r o lp l a nl e v e lb vl e v e l ,t h e nm a k et h ea n n a lp l a n , m e a s u r e m e n tg o a lt oc a r r ya n dc h e c ko u t ,w h i c hi st h es oc a l l e d :。g o a lc o n t r o l ”; t h es e c o n di st h ec o n t r 0 1o fa i rp o l l u t a n te m i s s i o na m o u n to nt h e1 e v e lo f1 0 c a lp o l l u t e d r e g i o n so rc i t i e s ,w h on e e dt om e a s u r e o rc o m p u t et h em a x i m u m p e r m i s s i b l ea m o u n tf o r e a c hp o l l u t a n t se m i s s i o no nl o c a lp o l l u t e dr e g i o nb a s e do nt h ea i re n v i r o n m e n t a lf u n c t i o n p r o g r a m m i n ga n dt h er e s u l t so fs t a t i s t i ca n da s s e s s m e n to nt h es o u r c e so f a i rp o l l u t a n t s e m i s s i o n ,t h e nu s i n gt h ec o m p u t a t i o n a lr e s u l t s ,d i s t r i b u t et h ei n d e x ,a n dm a k ec o n t r o l p l a na n dw o r k i n gp r o j e c ty e a rb yy e a r ,a sr e s u l t s ,a f t e ra ne s t a b l m ht h em a n a g e m e n ta n d 4 山东大学硬士学位论文 m e a s u r e m e n ts y s t e mt oc a r r ya n dc h e c ko u tt h ep r o j e c t sr e a l i z a t i o n ,t h i si st h es oc a l l e d “c a p a c i t yc o n t r o l ”t i l ln o w m o s to fc i t i e si nc h i n at a k et h e 。g o a lc o n t r o l ” m e t h o d a n do n l yf e wt a k et h em e t h o do f “c a p a c i t yc o n t r o l ”d u et oi t st e c h n i c a l c o m p l e x i t y a so i le x a m p l e w et a k e ss u l f u rd i o x i d ea s o u rr e s e a r c ho b j e c tt os t a t et h e m a i ni d e a ,m o d e l sa n da p p l i c a t i o n s a tt h ep r e s e n t m o s to fr e s e a r c h e so nt h ec o n t r o lo t o t a la m o u n to fp o l l u t a n t se m l s - s i o nf o c u so nt h em o n i t o r i n gm e t h o d s ,m a t h e m a t i c a lm o d e l l i n g c o n t r o li n d e xc h o o s i n g , e t c ,a n do nt h ei n d e xo p t i m a ld i s t r i b u t i o nf o c u so nt h ep o l l u t i o nc o n t r o lp r o b l e m sf o r l o c a lr e g i o n ,f e ww o r k so nm a c r o s c o p i c a s c a l e 【1 p r o p o s e ss o m em e t h o d st od i s t r i b u t e t h ei n d e xo fm a x i m u mp e r m i s s i b l ee m i s s i o na m o u n to fs u l f u rd i o r d d e b u tm o s to ft h e m a r es h o r to f r e l i a b i l i t yd u et ot h ei n e f f i c i e n c yo f t h ec h o i c eo fi m p a c t i n gf a c t o r s ,t h a ti sh 奶 t h e r eh a v e g r e a td i f f e r e n c e sb e t w e e nr e s u l t s i nc h a p t e r2 、u s i n gt h em e t h o d o fp r i n c i p l e c o m r o n e n ta n a l y s i s ( p c a ) a n da n dt h ei d e a o fa n a l y t i ch i e r a r c h yp r o e e s s ( a h p ) 5 1 1 】,w ee s t a b l i s ho n es y n t h e s e se v a l u a t i o nm o d e la p p l y i tt oo n ep r a c t i c a ls a m p l et h i s m o d e lc h o o s e sm a n yi m p o r t a n tf a c t o r s ,s u c ha sr e g i o na r e a p o p u l a t i o n ,l i v i n g ,a n de c o - n o m i cd e v e l o p i n ge t c w h i c hr e l a t et ot h em e a s u r e m e n to fc a p a c i t y ,a n dd i s t r i b u t i o n ,8 s o u ra s s e s s m e n tf a c t o r s ,a n du s e sa h pm e t h o dt of i n di m p o r t a n to n e sb e t w e e nt h e m ,t h e n c h o o s ef e wo ft h e ma sd i s t r i b u t i n gw e i g h t sb yo m i t t i n gs o m ef a c t o r sw h i c hh a v eg r e a t e r r e l a t i o n s h i p sb e t w e e n e a c ho t h e ru s i n gp c am e t h o d s i n c el o t so fi n f o r m a t i o na r ec o n s i d - e r i n gi nt h i sm o d e l ,t h er e s u l t sa r em o r ec o n f i d e n t a tl a s to ft h i sc h a p t e r ,o n ep r a c t i c a l s a m p l ef o rs h a n d o n g p r o v i n c ei sg i v e n t h ep r i n c i p l eo fm a x l m u mf o ro p t i m a lc o n t r o lp r o b l e mw i t hd i s c r e t et i m es y s t e m t a k e sa ni m p o r t a n tr o l ei nm o d e r ne c o n o m i cc o n t r o lt h e o r y , a n dw i t hg r e a ta p p l i c a t i o n i nm a n yp r o b l e m s ,s u c ha sp r o d u c t i o n s t o r ep r o b l e m ,t h eg r o w t hr a t eo fo p t i m a le c o n o m i c a li n c r e a s i n 9 1c o n s u m p t i o na n da c c u m u l a t i o n ,o p t i m a li n v e s t m e n t ,a n de n e r g ys o u r c e s u s a g e 1 9 2 3 ,e t c i nc h a p t e r3 ,w ed i s c u s s e st h ep r o b l e mo fs u l f u rd i o x i d ee m i s s i o nc o n t r o la n de c o n o m i c o u t p u t ,p r e s e n t sa no p t i m a lc o n t r o lm o d e lb yc o m b i m n ge c o n o m y w i t he n v i r o n m e n t t h e f o r m u l a e ( 3 i s ) ( 3 2 3 ) d i s c r i b et h es t a t ee q u a t i o n so fe n v i r o n m e n t e c o n o m i c a l 5 山东大学硕士学位论文 n o n l i n e a rd i s c r e t ec i m ed y n a m i cs y s t e m ( 3 2 4 ) ; 1w ( t + 1 ) = w ( t ) + e f l , e ( t ) 一蛳0 ) 一m 1m ( + 1 ) = ( 1 一文+ k l i a i ) y ( t ) 一h ( 屈m ( t ) ,让i p ) ) 一k u s i g ,i = 1 2 ,一,n iu ,( t ) 【0 ,屈】,w ( t ) 0 ,m ( t ) 20 ,v t w h e r ew ( t ) ,( ) a r es t a t ev a r i a b l e s ,a n du ;( t ) i st h ec o n t r o lv a r i a b l e t a k i n gt h et o t a la m o u n to fp o l l u t a n t se m i s s i o na n d t h eg r o s so u t p u tf o re v e r yp o i n t s o u r c ei n d u s t r i e sp e rt i m ea st h eo p t i m i z i n gg o a l s ,w eb u i l dt h em o d e l s ( i ) ( i i ) : ( 1 )a s s u m i n gt h eg o a lf 1 1 n c t i o na s j ( u ;( ) + n - 1 ( t ) ,啪b u i l dt h e 。p t i m a l t = l c o n t r o lm o d e l ( i ) : ( 2 )a s s u m i n gt h eg o a lf u n c t i 。na s j ( 2 ) = 一量( ) 一n - 1 苎( t ) w eb u l i dt h e ;1t = 0 t = 1 o p t i m a lc o n t r o lm o d e l ( i i ) : a c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fp r o p e r t yr i g h t 2 4 - 2 6 ,t h ep r o p e r t yr i g h ti n c l u d e sa l lt h e r i g h t so f o n eo ro t h e rb e i n gh a r m e do rb e n e f i t e d t h ee x t e r i o ro fp r o p e r t yr i g h ti n c l u d e s e x t e r i o rc o s t ,e x t e r i o ri n c o m e ,a n dt h ee x t e r i o r so fc a s ho ru n c a s h e v e r yc o s to ri n c o m e c o n t a c t i n gw i t hs o c i e t yi sak i n do fl a t e n te x t e r i o r e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nb e h a v e sl i k e t h i sk i n do fp r o b l e mw i t ht h ee x t e r i o ro fn e g a t i v ee c o n o m i c t h em a j o rf u n c t i o ni st o g u i d ep e o p l et ot r a n s f e rt h ee x t e r i o ri n t oi n t e r i o ro ft h ep r o p e r t yr i g h t s8 sp o s s i b l ea s t h e yc a n o n eo ft h ew a y st os o l v et h en e g a t i v ee x t e r i o re c o n o m yi st h ei n t e r v e n eo f g o v e r n m e n ti n c l u d i n gr e v e n u ea n da l l o w a n c e ,c h a r g ef o rp o l l u t a n t se m i s s i o n ,m a k i n gt h e c r i t e r i o no fp o l l u t a n t s f o re x a m p l e ,t h eg o v e r n m e n tc a nf o r f e i to rc h a r g et a xf o rt h e c o r p o r a t i o n sw h i c hp r o d u c e sp o l l u t a n t se m i s s i o n ,f o r c e st h e mt op a yf o rt h ee x c e s sc o s t , a n dt op r o d u c en oo rl e s sn e g a t i v ee x t e r i o re c o n o m y , s o 1 e t sd e f i n et h en e ts o c i e t a lp r o - d u e t i o nv a l u e ( n s p v ) o fo n ec o r p o r a t i o na si t sg r o s sp r o d u c t i o nv a l u em i n u si t se x t e r i o r c o s to fp o l l u t a n t se m i s s i o n ( o n l yo n ep o l l u t a n t s u l p h u rd i o x i d ei sc o n s i d e r e d ) ,n o t e da s y ( t ) = ( t ) 一p ( t 扣( t ) w h e r e ,p ( t ) c o u l db es u p p o s e da st h em o n e yp a y e df o rc o n t r o l i z l au n i to fp o l l u t a n to rt h et a xr a t ep l a c e do ni t 6 + i l 弭 n + 佴 = k 。h 础 一k 。m i i jnm 山东大学硕士学位论文 ( 3 ) i n o r d e rt oo b t a i nt h ee x p e c t e dm a x i m u mo fn s p v ,w eb u i l dt h et h i r dm o d e l ( m ) ( 3 3 8 ) a s f o l l o w i n g b y t a k i n g n s p v8 s t h e s o c i a l c o n t r i b u t i o n o f p o i n t - s o u r c e e m i s s i o n : m i 礼嚣= nn - 1“ p ( ) ( w ( ) 一( ) + e 眵( t ) ( w ( ) 一( ) 】 z = 1t = oi = 1 = 三譬 ( 4 ) t o m a k et h e g r o s sp r o d u c t i o n v a l u ea n dt h et o t a la m o u n to ft h es u l p h u rd i o x i d e e m i s s i o nt oi d e a l i z e de x p e c t e dv a l u e s ,w eb u i l dt h ef o r t hm o d e l ( i v ) ( 3 4 7 ) : m i n j ( 譬= p ( ) ( u ( n ) 一( n ) ) 】2 + 瞰( n ) 一e ( ) 2 f = i nl,rt + p ( t ) ( h ( f ) 一l i ( f ) ) 2 + 疆j ( t ) 一e ( t ) 】2 ) = 三嚣+ t = ot = f r o mt h er e s u l t so ft h e s em o d e l s w ec a n g e tt h e c u ta m o u n to rr a t ef o re a c hs o u r c e a n e x a m p l ei sg i v e na l s oa st h em o d e l s la p p l i c a t i o n k e y w o r d s :t o t a la m o u n td i s t r i b u t i o n :a h p :p c a ;o p t i m a lc o n t r o l ;p r i n c i p l e o fm a x i m u m :t h e o r 3 o f p r o p e r t yr i g h t s 7 l m + l 山东大学硕士学位论文 第一章前言 二氧化硫是矿物质( 煤炭、石油、天然气等) 燃烧后排放的主要污染物,是造成酸沉 降、酸雨、酸雾等的主要组成成分,也是大气污染控制的主要目标之一二氧化硫的产 生,主要来源于两个组成部分;一个是各类人工排放源,如燃煤、燃油电厂,水泥厂,煤矸 石山自燃,居民生活、采暖。热电厂等,这类污染源称为可控源;另一个是天然排放源, 如火山爆发等,为不可控源二氧化硫排放总量的控制是要是指各类人工排放源的控制 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,对能源的消费和需求日益增加。从而 极大地刺激了能源的生产的消费,加重了环境空气质量日益恶化的态势为控制大气污 染物的排放,我国于1 9 8 7 年9 月颁布实施了大气污染防治法随着大气环境状况的 不断恶化,2 0 0 0 年4 月2 9 日第九届全国人大常委会第十五次会议通过了修订后的大 气污染防治法,这是自该法于1 9 8 7 年9 月颁布实施后的第二次修订鉴于我国目前 大气环境状况面临的严重态势,这次修订明显加大了大气污染防治力度,规定了数项重 大的大气污染防治法律制度和措施,其中一项重要的制度就是大气污染物排放总量控制 制度和大气污染物捧放许可证制度新修订的大气污染防治法j 第三条提出了国家实 施总量控制的原则要求,即“国家采取措施,有计划地控制或者逐步削减各地方主要大 气污染物的排放总量 关于大气污染物总量控制制度目前,我国大气污染物总量控制分为两个层次: 国家、省及区域屡次上的大气污染物总量控制,主要是根据国家制定的大气环境总 体目标,编制大气污染总量控制计划,将污染物排放指标分解下达,逐级实施总量控 制计划; 污染控制区域或城市的大气污染物总量控制,即根据区域的总量控制指标,制定总 量控制实施计划和步骤,逐个分配到各污染企业或污染源,并监督实施; 和两种类型t 目标总量控制;主要是根据国家制定的大气环境总体目标和各区域排污总量申报登 记和环境质量监测结果,编制大气污染总量控制或消减计划,对对环境质量超标的区 域,采取逐步消减总量控制指标并监督实施,以期渐次逼近环境质量目标 容量总量控翩;主要是通过环境功髓区鲻、污染源调查和评价,当地污染气象条件 或流场特征。采用适当的数学模型,计算当地污染物最大允许排放总量( 即所谓的理 论环境容量) 根据计算结果。制定总量指标分配、控制优化方案和分期实施计划, 并建立实施方案的监督管理体系 实施。容量总量”控制的关键是区域。环境容量”即最大允许污染负荷的测算。这 是一项非常细致、技术要求非常高的工作,通常需要明确当地区域的污染源分布、排放 9 山东大学硕士学位论文 源强、近地层风场、污染物稀释、扩散条件,边界条件等,建立数学模型,并结合历史观 测数据进行模型和模型参数校正,在此基础上,建立总量指标分配优化模型,通常以总 削减费用最低或各污染源污染物排放削减量总和最小为目标,以环境质量为目标约束条 件,计算各污染源污染物最大允许排放总量,所有污染源污染物最大允许排放总量的总 和即为该区域的环境容量,各污染源污染物计算最大允许排放总量即为总量分配结果 影响环境容量计算结果精确性的因素有很多,主要有如下几个方面t 污染物区域背景浓度( 即在没有任何本地人为污染源排放的情况下,污染物浓度的观 测值) 的观测; 地形、地貌条件的复杂程度,这是影响当地大气流场和污染扩散条件的主要因素; 基础观测数据的准确性,边界条件的确定,污染源分布的不合理性等 鉴于容量测算工作的复杂性,目前我国仅少数几个有条件的城市实施这一污染物总量控 制制度 无论是目标总量控制制度还是容量总量控制制度,归根到底是各区域总量控制指标 大小的确定和分配由于总量指标分配的结果,涉及区域经济的发展空间,产业结构和 布局、污染源治理的深度、环保投资等一系列问题,因此也构成了区域行政领导和环保部 门关心和争论的焦点问题,如何合理地解决并实施这一制度,是关系社会、经济、环境 能否协调、良性发展的关键 刘保东等 1 在山东省环境容量及主要污染物排放总量控制研究报告中,给出了山 东省各主要城市基于。黑箱”理论的环境空气容量a 值计算结果,并结合:人口( 人均 发展权) 、土地面积( 境域面积,建成区面积,a 值优化面积) 、原有的污染水平( 等比例 削减分配法) 、环境容量( 污染综合指数,污染承受能力) 等指标,提出了几类不同的总 量控制指标的优化分配模型这些方法的提出都有一定的合理性,可操作性强但是, 由于模型中采用的因子不同,分配结果往往有较大差异,很难达到整体上最优的解 本文第二章从经济、环境、社会整体效益出发,分析多个评价指标,定量与定性相结 合,综合评价各因素来完成二氧化硫排放总量合理分配评价分配过程遵循以下原则: 容量控制原则t 各地市分配的总量控制指标原则上不得超过理论环境容量 公平性原则:各个排污单位在排放的分配上有平等的权利,分配的结果有利于激发 各排污单位实施清洁生产、防治污染的积极性,即对区域经济做出相同贡献的单位应 分配到同等的二氧化硫排放量 经济最优性原则:在体现公平的基础上,有限的资源应该使用在对经济边际贡献最 大的单位,使总体经济效益最大化 经济的连续性和可持续发展原则t 二氧化硫排放总量的分配应保证区域经济的稳定, 保证各地市经济发展的持续性,这就要求各区域每年分配到的二氧化硫排放总量具 有相对的稳定性特征 1 0 山东大学硕士学位论文 可控性原j u :即在制订排放总量削减目标时,应考虑经济技术上的可操作性 文中利用了由层次分析法和主成分法相结合的综合评价系统模型,考虑到影响总量 分配的多种因素,利用层次分析法确定因子指标的重要惶,再利用主成分法选取数目较 少的综合因子来确定各分配单位的权重层次分析法( a h p ) 是在2 0 世纪7 0 年代由t l s a a t y 等人提出的一种简便、实用的多准则决策方法在考虑多种因素进行决策时,为 了从各种可行的方案中找到一个最优的方案,人们需要对这些诸多因素进行比较,而这 些因素的重要性往往难以准确的数量化a h p 为此类决策问题提供了一种定性与定量 结合的简单、实用的方法,因而应用十分广泛;主成分分析方法( p c a ) 是一种多元数据 分析方法,可用来分析数据之间的相关性,将数据矩阵简化、降维以显示其主要结构, 把多个因子指标化为少数几个综合指标的统计分析方法,即采取一种最优的方法,找到 几个不相关的综合因子来代表原来众多的因子指标,使这些综合因子指标在很大程度上 反映原来指标的信息 在当前,环境

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