（环境工程专业论文）区域污染物总量预测与控制方案研究——以宁波市镇海区为例.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 近年来我国在环保领域不断加大投入，环境污染状况已经有了一定的好转， 然而产业结构不合理、经济增长方式粗放的状况没有根本转变，环境仍然面临着 巨大的压力。因此强化污染物排放总量控制是当前以及今后污染防治工作的一项 十分迫切而重要的任务。对污染物排放情况的预测是总量控制的一项重要内容。 鉴于这种情况，本论文以宁波市镇海区为例，从污染物排放总量预测着手，采取 情景分析的方法，对2 0 0 6 2 0 2 0 年内镇海区的污染物排放总量进行长期预测，制 定了情景优化下的分配方案和环境保护措施，从而为决策者提供可选择的建议和 科学依据。 首先，论文对镇海区经济社会发展情况，特别是研究区域的环境现状进行了 评价分析，预测了环境发展趋势，确定了研究区域的主要环境污染物和污染排放 源。根据镇海区实际情况，制定了研究区域总量控制的具体方法：即以生态功能 区划为基础，划分研究区域分为子单元，在每个子单元水平上设定情景分析方案， 最后通过离散规划方法得到优化的情景分析方案。 其次，利用l e a p 2 0 0 8 模型预测镇海区的经济和工业产值变化趋势，预测 2 0 1 0 年和2 0 2 0 年人口分别为2 3 4 6 2 2 人和2 6 0 0 6 8 人。到2 0 2 0 年工业产值预计 达到3 9 4 6 亿元，比2 0 0 5 增长3 0 6 7 。并在此基础上，对工业源和生活源的排 放情况进行了情景预测，由于c o d 人均排放系数较n h 3 n 的大，生活源c o d 排放量增长较快，从5 1 1 8 t 增长到8 5 4 3 t ，增长了6 6 9 ，而生活源n h 3 - n 的排 放量从4 8 3 5 t 上升到6 0 7 5 2 t ，增长2 5 6 。c o d 增长速度相对于n h 3 n 增长较 快。工业源污染物的排放量，受工业产值和产值排放系数的影响，伴随社会进步， 工业产值不断增长，产值排放系数因为处理技术的进步和处理设备的不断上马而 变小，预测结果显示：c o d 、s 0 2 和n h 3 - n 三种污染物的排放分别存在不同的 变化趋势。c o d 排放量呈现先增长后减少，而后再次上升的m 型变化趋势，最 低1 6 0 8 9 5 t ，最高3 4 9 7 5 6 t ；s 0 2 排放量在整个预测期内呈现逐渐递减的趋势， 至期末2 0 2 0 年排放量降至最低；n h 3 - n 是三种污染物中，排放量最小的污染物 质，呈现先增长后下降的趋势，2 0 1 5 年排放量最大，中发展规模下为9 3 5 9 t 。 再次，利用离散规划方法，对控制单元的各种情景方案进行了优化求解，经 过多次参数设定和试探，得到了投入产出效益最好，满足镇海区总量控制目标要 浙江大学硕士学位论文 求的优化情景方案：在该方案下：2 0 2 0 镇海区的工业总产值将达到4 0 5 1 8 亿元， 比2 0 0 5 年增长3 1 7 6 ，工业源排放c o d 、n h 3 n 和s 0 2 分别为3 4 5 0 t 、7 3 4 8 t 、 1 3 1 0 4 4 3 t ，符合研究区域总量控制的要求。 最后，在优化的情景方案的基础上，结合镇海区的相关政策法规，制定了研 究区域的总量控制方案，s 0 2 从2 0 0 5 年的6 0 2 7 0 t 减少到2 0 1 0 年的1 7 8 9 0 t 。c o d 要求削减1 5 ，从2 0 0 5 年的5 7 8 0 t 减少到2 0 1 0 年的4 9 1 0 t ，到2 0 2 0 年进一步削 减到4 4 4 3 t 。对该方案进行了效益分析，发现该方案可以取得较好的经济效益、 社会效益和生态效益。 关键词：污染物排放；预测；总量控制；l e a p 2 0 0 8 模型；离散规划 浙i 【：大学硕土学位论文 a b s t r a c t a st h ei n d u s t r i a ls t r u c t u r ei si r r a t i o n a l ，e x t e n s i v em o d eo fe c o n o m i cg r o w t ht h e r e i s n of u n d a m e n t a l c h a n g eb yn o w ，e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ns i t u a t i o n i s d e t e r i o r a t i n g t h e r e f o r es t r e n g t h e nt o t a la m o u n tc o n t r o lo fp o ll u t a n t si sav e r yu r g e n t a n di m p o r t a n tt a s ki nt h ec u r r e n ta n df u t u r ee n v i r o n m e n t a lp r e v e n t i o n p o l l u t a n t e m i s s i o n sf o r e c a s ti sa l l i m p o r t a n tc o m p o n e n to f t o t a la m o u n tc o n t r o lo f p o l l u t a n t s g i v e nt h es i t u a t i o n ，z h e n h a id i s t r i c ti st a k e na sc a s e t h et o t a le m i s s i o n so f p o l l u t a n t sw a sf o r e c a s t e da n dt h e nt h ep o l l u t a n t se m i s s i o nw a sp r o je c t e di nt h e z h e n h a id i s t r i c td u r i n gt h ey e a r2 0 0 6 2 0 2 0b yt a k i n gs c e n a r i oa n a l y s i sm e t h o d a n d t h e nw ed e v e l o p e das c e n a r i ou n d e ro p t i m i z et h ed i s t r i b u t i o no fp r o g r a m m e sa n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nm e a s u r e s ，s oa st op r o v i d ed e c i s i o n m a k e r sa l t e r n a t i v e p r o p o s a l sa n ds c i e n t i f i cb a s i s f i r s t l y ，t h es i t u a t i o no fs o c i o - e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dg e o g r a p h i c a lf e a t u r e s w e r ee v a l u a t e e d i np a r t i c u l a r , w em a d eas y s t e ms t u d yo ne n v i r o n m e n t a ls i t u a t i o ni n z h e n h a id i s t r i c t t h em a j o re n v i r o n m e n t a l p o l l u t a n t s a n ds o u r c ei si d e n t i f i e d a c c o r d i n gt oz h e n h a id i s t r i c ta c t u a ls i t u a t i o n ，t h es p e c i f i cm e t h o do ft o t a la m o u n t c o n t r o lo fp o l l u t a n t si sd e v e l o p e d b a s e do nt h ee c o l o g i c a lf u n c t i o nz o n i n gm e t h o d ， t h es t u d ya r e ai sd i v i d e di n t oan u m b e ro fc o n t r o lu n i t s i nt h ec o n t r o lu n i tl e v e l ，w es e t o fs e v e r a ls c e n a r i o so np o l l u t a n te m i s s i o n f i n a l l y ，w eo p t i m i z e ds c e n a r i o sb yd i s c r e t e p l a n n i n ga p p r o a c h s e c o n d l y ，t h ee c o n o m i ca n di n d u s t r i a lo u t p u tt r e n di sp r o j e c t e db yl e a p 2 0 0 8 m o d e li nz h e n h a id i s t r i c t f o r e c a s tf o r2 010a n d2 0 2 0t h ep o p u l a t i o nw a s2 3 4 ，6 2 2a n d 2 6 0 ，0 6 8p e o p l eb y2 0 2 0 ，i n d u s t r i a lo u t p u ti se x p e c t e dt or e a c h3 9 4 6b i l l i o ny u a n w h i c hi sg r o w t ho f3 0 6 7p e r c e n to v e r2 0 0 5 a n do nt h i sb a s i s ，t h ei n d u s t r i a ls o u r c e s a n dl i f es o u r c eo fe m i s s i o n ss c e n a r i o sa r et h ep r o j e c t e d l i f es o u r c eo fp o l l u t a n t sh a s a ni n c r e a s eo f6 6 9p e r c e n ti ne m i s s i o n so fc o dw h i c hg r o w nf r o m51 18tt o8 5 4 3 t o nt h ec o n t r a r y ，t h el i f es o u r c eo fn h 3 - nr o s ef r o m4 8 3 5tt o6 0 7 5 2tg r e wo n l y 2 5 6p e r c e n t t h eg r o w t hr a t eo fc o di sf a s t e rt h a nt h eo n eo fn h 3 - n i n d u s t r i a l s o u r c e so fp o l l u t a n t se m i s s i o n sp r o j e c t i o n ss h o w e dt h a t ：c o d ，s 0 2a n dn h 3 - n p o l l u t a n te m i s s i o n sw e r et h r e ed i f f e r e n tv a r i a t i o n so fl i v i n gt r e n d s e m i s s i o n so fc o d h a st h em - t y p et r e n d ? t h em i n i m u m16 0 8 9 5t ，t h eh i g h e s t3 4 9 7 5 6t e m i s s i o n so fs 0 2 s h o wt h et r e n do fg r a d u a l l y d e c r e a s i n gt h r o u g h o u t t h ef o r e c a s tp e r i o d n h 3 n 浙江大学硕士学位沦文 e m i s s i o ni st h es m a l l e s to n ea m o n gt h r e ep o l l u t a n t s i ti n c r e a s ea f t e rd e c l i n i n gt r e n d ， t h el a r g e s te m i s s i o n si n2 015 ，u pt o9 3 5 9t t h i r d ，t h ev a r i o u ss c e n a r i o sf o rt h ep r o g r a m m eo ft h ec o n t r o lu n i th a v eb e e n o p t i m i z e db yt h eu s eo fd i s c r e t ep l a n n i n gm e t h o d a f t e rr e p e a t e ds e tp a r a m e t e r s ， e c o n o m i cb e n e f i t sh a sb e e nt h eb e s tt om e e ta tt h es a m et i m e ，o v e r a l lc o n t r o l o b j e c t i v e sa n dr e q u i r e m e n t so ft h eo p t i m i z a t i o ns c e n a r i o si sm e t u n d e rt h es c e n a r i o s ： 2 0 2 0t h et o t a li n d u s t r i a lo u t p u tv a l u ew i l lr e a c h4 0 5 18b i l l i o ny u a n ，u p317 6p e r c e n t g r o w t hi n2 0 0 5 i n d u s t r i a le m i s s i o n sb ys o u r c e sc o d ，n h 3 na n ds 0 2i s3 4 5 0t ， 7 3 4 8t 131 0 4 4 3tr e s p e c t i v e l y f i n a l l y ，ap r o g r a m m ei nt o t a la m o u n tc o n t r o lo fp o l l u t a n t sw a sd e v e l o p e d ，o nt h e b a s i so ft h er e l e v a n tz h e n h a id i s t r i c tp o l i c i e s ，r e g u l a t i o n sa n do p t i m i z a t i o ns c e n a r i o s e m i s s i o no fs 0 2r e d u c et ot h e17 ，8 9 0ti n2 010f r o m2 0 0 5 s6 0 ，2 7 0 t e m i s s i o no f c o dc a l l sf o rar e d u c t i o no f1 5 ，w h i c hr e d u c et o4 ，9 1 0ti n2 0 1 0 ，f r o m5 ，7 8 0ti n 2 0 0 5 t h ec o s t b e n e f i ta n a l y s i sf o u n dt h a tt h ep r o g r a m m ec a no b t a i nb e t t e re c o n o m i c ， s o c i a la n de c o l o g i c a lb e n e f i t s k e y w o r d s ：p o l l u t a n t se m i s s i o n ；f o r e c a s t ；t o t a la m o u n tc o n t r o l ；l e a p2 0 0 8m o d e l ； d i s c r e t ep r o g r a m m i n g 浙；1 ：夫学硕士学位论文 第1 章绪论 本章对论文研究的背景以及课题的提出进行了概括性的论述。首先分析了实 施总量控制研究的背景和意义，然后对目前国内外与排放总量预测和控制相关的 研究进行了综述，在此基础上总结出当前研究的方向和主要难题。最后，对本文 针对上述难题所确定的研究目的和主要研究内容进行了概括性的描述。 1 1 课题背景和意义 目前我国经济处于持续快速增长阶段，但是由于产业结构不合理、经济增长 方式粗放的状况没有根本转变，环境污染状况不断恶化i ，日趋紧迫的环境容量 和超高速增长的污染反过来严重制约了经济的可持续发展【2 j 。发达国家上百年工 业化过程中分阶段出现的环境问题，在我国已经集中显现。我国已进入污染事故 多发期和矛盾凸显期i 3 1 。 目前我国的环境状况比较突出表现在以下几个方面：从水环境现状来看，我 国既是一个水资源贫乏的国家同时又是一个水环境污染问题十分严重的，我国人 口众多，近3 0 年来随着社会经济的持续快速发展、城市化进程的加快和人民生 活水甲的不断提高，用水量剧增，废污水排放量也急剧增加，水环境恶化问题日 益突出1 3 1 。目前，全国有近5 0 的河段、9 0 的城市水域受到不同程度的污染【4 5 】。 大气现状亦不容乐观，中国环境状况公报显示，我国城市空气质量污染状况 十分严重，经过近几年的治理，城市的污染状况有所好转，但总体上依然严重， 2 0 0 6 年全国仍3 7 6 的城市空气质量为三级或劣三级【6 1 ，近几年来，我国经济发 展高速增长，对能源的需求将越来越大，煤炭、燃油的消耗随之大幅度提高，如 果4 采取有效的措施，由此排放的s 0 2 、烟尘、c 0 2 等污染物的排放将进一步增 加。 面对日益紧迫的环境形势，早在1 9 8 8 年召开的第三次全国环境保护会议上， 家环保局就提出了同时实行浓度控制和总量控制的污染控制对策，确定了由浓度 控制向总量控制发展的方向。1 9 9 6 年全国人大通过国民经济和社会发展“九 五”计划和2 0 1 0 年远景目标纲要，把污染物排放总量控制( 简称：总量控制) 正式定为中国环境保护的一项重大举措，确定了对1 2 种污染物实行全国总量控 制，它们包括：c o d 、石油类、氰化物、砷、汞、铅、镉、铬( 六价) ，s 0 2 、烟 尘、工业粉尘，工业固体废物。“十一五”，由此可见，强化污染物排放总量控 制是当前以及今后污染防治工作的一项十分迫切而重要的任务。 综上所述，污染物总量摔制已经成为国家进行环境保护的重要手段，也成为 浙江大学硕士学位论文 国内外研究的热点，目前的总量控制研究多集中在环境容量的测算、总量的分配 原则和分配方面。然而对特定区域未来较长时期的总量控制研究开展较少。一个 地区的污染物排放量与该区域的社会经济发展状况有着非常紧密的关系，因此总 量控制与区域社会经济发展状况关系密切，对未来的发展情景和污染物的排放情 况作出合理预测，对实施总量控制有着重要的研究意义。 因此本论文，以宁波市镇海区为案例，结合情景分析，对研究区域的污染物 排放总量进行长期预测，设定不同情景下的分配方案和环境保护措施，并对不同 情景下的总量控制方案进行优化组合，从而为决策者提供可选择的建议及科学依 据。本文涉及的实例分析将主要以镇海区为主，但贯穿全文的方法和部分结论， 在其他区域普遍适用的。 1 2 研究现状 1 2 1 总量控制的概念和种类 总量控制的定义一直存在争议，但以下定义得到了多数人的赞同，总量控制 是将控制区域作为一个完整的系统，采取一定的措施，将排入这一区域内的污染 物总量控制在一定数量之内，以满足该区域的环境质量要求1 7 。8 】。污染物排放总 量控制包含三方面的内容：排放总量，排放地域，排放时间。总量控制制度是指 控制一定时间、区域内排放单位排放污染物总量的环境管理手段。时间可以是年、 季或月，区域可以是流域、省或城市、城市功能区。总量控制的实质是在环境质 量要求与技术经济条件之间寻求最佳的结合点。 我国的总量控制可分为三个层次：宏观层次是指国家或地区、城市为了在宏 观上控制污染发展的趁势，对污染物排放总量规定具体指标要求的控制方式；中 观层次是指污染治理的重点流域区域，以环境质量为目标，考虑污染物排放与环 境容量的关系，确定排污总量并将污染负荷分解到源的控制方式；微观层次是针 对具体污染源，从生产全过程控制污染物的产生、治理和排放以满足允许排放量 的要求或达标排放要求的控制方式。 目前，我国污染物总量控制分为目标总量控制和容量总量控制两种类型，目 标总量控制根据国家制定的环境总体目标，将污染物排放指标分解下达，编制年 度计划，实行年度检查与考核，目的是完成总量控制计划：容量总量控制是通过 环境功能区划、污染源调查和评价，准确计算控制区域的环境容量对总量指标进 行分配，制定总量控制优化方案和分期实施方案，目的是实现环境质量要求。 由于我国目前的总量控制处于探索、起步阶段，加之质量总量控制所需技术条 件和资料条件都比管理总量控制要严格，因此，我国目前的总量控制多处于总量 控制的初级阶段管理目标总蹙控制1 9 l 。本文中的总量控制亦属于目标总量 浙江大学硕上学f ! ：7 ：论文 控制的范畴，但本文中总量目标的确定同时参考了相关环境容量的研究结果 i o - i 1 1 1 2 2 污染物总量预测 污染物排放量预测是一直以来是环境管理的重要内容，在实践中产生了多种 预测方法，主要包括回归分析方法、生长曲线法、双向差分法和灰色模型等方法。 1 2 2 1 回归分析方法 回归分析在污染排放预测中应用较广，其中二次或三次曲线模型是一种常 见非线性回归分析模型，该模型应用于污染物排放预测，是基于环境库兹涅茨曲 线理论所提出的数理模型，即污染物的产生对人均收入的二次或三次方程，该数 理方程如下： r = c l + c 2 置+ c 3 2 + c 4 3 卜i 其中r 代表污染物在t 年的排放量，x ，代表在第，年的人均g d p 水平；c 1 代 表影响废物排放量的其他控制变量；c 2 、c 3 、c 4 则为特定的经济发展对污染物 排放的贡献率。曲线回归方程的求解方法一般有非线性最小二乘方法和加速单纯 形法等多种方法。武汉的研究结果表明，该方法对观测值的拟合效果较好，而预 测误差较大【1 2 1 ，另外，也有人采用了自回归( c a r ) 模型建立了污染物排放的多变 量模型，并发现c a r 模型比曲线模型具有更好的预测效果1 1 2 1 。 1 2 2 2 生长曲线法 生长曲线法几乎可用来研究每个技术领域的发展，它彳 仅可以描述技术发展 的基本倾向，而更重要的是，它可以说明一项技术的增长由高速发展变为缓慢发 展的转折时期。万元产值排放系数是预测污染物排放量的一个重要参数，而污染 物排放系数是一个与技术水平紧密相关的因子，因此排放系数的变化基本符合龚 伯兹生长曲线的变化规律，该曲线是一种常见的生长曲线，它的数学模型的一般 形式如下： y = k a 加 1 - 2 符合产值排放系数变化规律的龚伯兹曲线如图1 1 浙江大学硕上学位论文 产 值 排 放 系 数 、 。 、 。、 l 渐逝：线 2 0 0 02 0 0l2 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 62 0 0 72 0 0 8 2 0 0 92 0lo 年代年 图1 i 产值排放系数变化的龚伯兹曲线 刘素君等在通过拟合1 9 8 8 1 9 9 6 年辽宁省工业产值和废水排放统计数据，发 现应用龚伯兹曲线计算的万元产值废水排放系数拟合度较高，效果较好f 1 3 】。 1 2 2 3 灰色理论方法 以上各种方法，一般都需要有较长的历史数据积累，并月对数据可靠性和完 整性要求较高，而灰色系统预测方法，克服了这些方法的4 、= 足f 4 】，对数据要求不 是很高，因此，灰色系统预测模型，特别是g m ( 1 ，1 ) 模型在污染物排放量预测中得 到了广泛的应用1 1 5 - 1 6 1 。 灰色系统理论是以关联度收敛原理、生成数、灰导数、灰微分方程等观点和 方法为基础建立的微分方程型模型，从而克服差分模型不足。灰色系统理论将一 切随机变量看作在一定时、空范围内变化的灰色量，将随机过程看作在一定范围 内变化的与时间有关的灰色过程，其建立过程为： 将历年原始数据组成原始序列，记为： x o ) = x ，x n ，j 【打) 对x o 做1 一a g o 运算，得累加生成数列 七 x ( 七) ：x 1 ( 足) = x 0 1 ( 七) 肝= i 式中，k = 1 ，2 ，一疗( 行为自然数列) 以x 1 ( 足) 建立常微分方程： 4 o 9 名 7 6 5 4 3 2 l l 0 0 n o o c；e；e；c； 浙江大学硕士学位论文 “：(旦)：(，b)一tba b b r k = 一) = ( 1b ) 11 匕 b=-05。5x。x。m，：(1一)+，x+m(2),，1-0 x ( 1 ) n l 1。，m： 1 5 p ( 1 ) ( 疗一1 ) + ， l 。 k = i x o ( 2 ) ，x o ( 3 ) ，m ，x o ( 船) h ) 。2 x “( k ) ：f ) ( 1 ) - l ” e a ( t 一一) + 兰( ) = u ( 1 ) 1 ”- + 二 用这个时间响应函数便可以预测未来某时刻的环境系统行为特征值，即得到 g m ( 1 ，1 ) 预测模型： ( o ) 1 ) ( 1 ) x( 七) = x ( 七) 一x ( 七一1 ) ：【x ( 。( 1 ) 一兰】【p 一口t 一n p 一口i t 一2 】 1 1 0 口 冷中笑等根据灰色系统理论，联系乌鲁木齐市大气环境的实际状况，建立 了精度检验为一级的灰色预测模型，经模型检验其精度完全满足要刺 1 。但是这 种趋势外推的方法也存在自身的不足之处，随着外推时间的加长，预测的精度会 下降1 1 8 j 。 针对g m ( i ，1 ) 模型的预测精度随着预测时间的延长而快速的下降，阎伍玖 等提出了污染物排放量预测的等维灰数递补动态模型【1 9 1 ，它是g m ( 1 ，1 ) 模型的改 进型，其优点是能及时补充和利用新的信息，提高了灰色区间的白化度，而且每 预测一步对灰参数作一次修正模型得到了改进，精度得到提高。 1 2 2 4 综合预测方法 单一方法有时应用都各自存在自己的不足之处，因此，多种方法的综合应 用可以起到取长补短的总用，预测效果也更加。宛筝等根据对湖泊水体中所含高 锰酸盐指数、氨氮、总磷等主要化学指标及其相关因素人口、工业产值和污水排 放量的数据，采用了多元线性回归方法建立了湖泊水质预测的数学模型。并用多 元线性回归和灰色模型联合的方法进行实际预测，多元线性回归模型通过f 检验 认为回归方程的效果比较显著，灰色模型精度检验达到二级，收到了良好效果f 2 0 l 。 5 石 一 8 ， h 懈 母 浙江大学硕上学位论文 1 2 2 5 情景分析 情景分析( s c e n a r i o a n a l y s i s ) 是在对经济、产业或技术的重大演变提出各种关 键假设的基础上，通过对未来详细地、严密地推理和描述来构想未来各种可能的 方案。情景分析的最大优势是使管理者能发现未来变化的某些趋势和避免两个最 常见的决策错误：过高或过低估计未来的变化及其影响【2 。 前四节中主要为统计预测方法，即通过回归分析，曲线拟合、生成灰序列 等方法建立预测模型的目的。众所周知，在拥有大量历史数据，而且关键变量间 的关系在未来保持不变时，统计预测方法比较有效。但在动荡多变和错综复杂的 环境下，统计预测方法因其基于关键变量间的历史联系的假设跟实际情况不符而 很难奏效。与之相反，情景分析因其明确地聚焦于长期计划的假设而显得格外突 出，这是情景分析的优势所在。目前，情景分析应经在国内有了不少成功的应用， 主要集中在企业和非营利组织的发展战略、行业趋势、人口、农业、土地利用、 能源、气候、污染物排放和水污染控制规划、景观规划、生态环境规划、水资源 承载力及区域生态安全格局设计、政策、循环经济等领域。 杨志峰等在对广州市南部拓展区的污染物总量控制规划中，结合情景分析， 从行业类型、工艺水平、及发展规模方面进行了预测，从而获得了该区域，未来 污染物排放量的多种情形，并在不同情形进行比较后给决策者提供可选择的建议 及科学依据1 2 2 1 。 1 2 3 环境容量的计算 虽然本文重点讨论目标总量控制方法，但环境总量目标的确定，最终还是 要参考研究污染物环境容量的大小，因此，首先对环境容量的计算进行回顾。 1 2 3 1 大气污染物环境容量的计算方法 对大气污染扩散问题，国内外的专家和学者从刁i 同的侧面进行了大量的基础 研究，取得了丰硕的研究成果，目前，环境容量的计算可以使用通用的软件完成， 大气环境容量估算的基本原理主要有箱模型和多元模型等。 1 a p 值法为国家标准制定大气污染物排放标准的技术方法 提出的总量控制区排放总量限值计算公式，是进行区域大气污染总量控 制的一种简单易行的方法f 2 3 1 。它首先利用基于箱模型的a 值法计算出控制区的 大气环境容量，然后利用p 值法，在区域内所有污染源( 包括点源和面源) 的排污 量之和彳 二氧化氮( 0 7 8 ) 。2 0 0 5 年二氧化硫、二氧化氮、可吸 入颗粒物的年日平均值分别为0 0 5 2m g m 3 、0 0 6 2m g m 3 、0 0 8 2m g m 3 ，由此 可见，影响镇海区大气的主要污染物是尘类颗物。2 0 0 1 2 0 0 5 年，二氧化硫、二 氧化氮、可吸入颗粒物各年平均浓度呈上升趋势，且全年波动较大，冬季显著高 于夏季。 2 2 6 大气环境保护存在的问题 2 2 6 1 酸雨污染已成为为镇海区首要大气环境问题 现状分析表明，镇海区酸雨污染正在逐渐加重，除2 0 0 1 年为中酸雨区外， 其余4 年均为重酸雨区，降水的p h 均值为4 左右，酸雨发生率已达到9 0 以上， 酸雨污染情况十分严峻，酸雨已成为镇海区首要的大气环境问题。 从镇海区大气污染物实际排放情况和酸雨发生情况研究分析，本区的大气污 染物近几年排放量基本稳定，其特有的地形及气候特征、污染物高空输送则是酸 雨日趋严重的主要原因。 2 2 6 2 电力、化工企业较多，环境保护任务艰巨 由于历史原因，镇海城区周围布置了1 0 余家大中型化工企业，化工企业向 大气中排放的有机污染物主要为烃类、各类苯系物、丙烯腈、d m f 、含硫化合 物、氨、醇类等。另外，镇海区无论在产业布局还是在环保能力上都存在诸多问 题：炼化企业设在主城区主导风向的上风向，发电厂则布局在主城区的外围，在 大气扩散条件比较差的情况下，对城区大气环境会产生较大影响。 随着中金石化p x 、浙江巨化甲烷氯化物等重点石化和项目的上马和机动车 保有量的逐年上升，大气污染程度、酸雨的频率和酸度还可能继续增加。 2 3 环境承载能力分析 2 3 1 水环境 从最近几年镇海区环境监测站地表水环境质量监测结果来看，地表水环境形 势不容乐观。2 0 0 5 年，全区水库( 饮用水水源) 水质均达到i i 类水标准，但主要河 1 9 浙江人学硕士学位论文 段污染较严重，蟹浦大河、中大河水质状况均为轻度污染，水环境功能区达标率 为6 0 。 “十五”期间，镇海区政府加大环境保护力度，主要采取了下述相关政策：制 定污染企业实施长效管理工作方案，实施污染企业巡查、联查、抽查、督查的” 四查”制度，深入开展各类环保专项检查和整治行动；严格企业环评审批程序， 重点污染企业安装水质在线监测系统，实施污染物排放全程控制；全面开展河道 整治工程，对全区所有河道进行科学规划，按照城市景观河道、城区亲水河道、 城郊清水河道、农村标准河道标准，确定”三横”、”三纵”重点河道治理；加强畜 禽养殖污染防治，设立禁养区，搬迁污染影响较大的畜禽养殖场；定期引姚江水， 冲洗中大河，恢复河道生态。 这些措施的有效实施使得宁海地表水环境质量进一步改善，据镇海区环境质 量报告书( 2 0 0 l - - 2 0 0 5 ) 资料显示，自2 0 0 3 年起，镇海区河网水质除汶溪断面始 终保持在i i i 类外均有一定好转，中大河的汶溪、贵驷断面、蟹浦大河的马家桥断 面均能满足功能区要求，部分水环境还有一定的容量。但是，在局部污染严重地 区地表水环境尚未达到功能区要求，与生态区建设规划中”到2 0 0 7 年末，全区饮 用水源水质确保达到一、二类标准，主要河网水质达到三类和四类水体标准。” 的目标相比还有一定的距离，局部地区还有一定潜力可挖。 2 3 2 大气环境 大气污染主要与一次能源中原煤的消耗和机动车尾气排放密切。目前，各电 厂尚未建成脱硫脱硝设施，致使镇海区大气环境质量不断恶化，2 0 0 1 年至2 0 0 6 ， 二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物三项指标日均浓度均呈上升趋势。但根据近 三年来变化趋势和2 0 0 5 年度镇海区环境空气质量现状分析，全区环境空气质量 总体良好，能达到g b 3 0 9 5 1 9 9 6 环境空气质量标准二级标准要求1 6 0 j ，随着各 企业脱硫脱硝设备的不断上马，大气环境质量会得到明显好转。 浙江大学硕士学位论文 第3 章镇海区总量控制方法 由于污染物总量控制方法有多种可供选择，因此从这些方法中选取适宜本研 究区域情况的尤为重要【6 1 1 。通过第2 章中镇海区环境现状的评价，得到了镇海区 主要污染物和污染源的情况。本章中将重点讨论总量控制规划的主要污染物和主 要污染源，以及本文中应用于镇海区的具体方法。 3 1 污染物总量控制的主要污染物和污染源 3 1 1 实施污染物总量控制的主要污染物 实施污染物总量控制的主要污染物为化学需氧量( c o d ) 、氨氮h 3 州) 和二 氧化硫( s 0 2 ) 。 3 1 2 实施污染物总量控制的主要污染源 实施污染物总量控制的主要污染源为工业源和生活源两部分。 3 1 3 规划年限 镇海区污染物总量控制的规划年限，为2 0 0 6 2 0 2 0 年。 3 2 情景分析和离散规划优化模型 镇海区是一个以工业主导的地区，目前已经形成了多个产业集聚的工业园区 和生产基地，其污染物排放总量地与该区域的行业类型、工业水平和发展规模有 极大的关系。因此，本文中采取了将整个研究区域根据一定规则进行细分的方法。 对整个区域划分的得到的子区域称之为控制单元，每个控制单元有其独特属性， 这些特征再下节中讨论。污染物排放量的预测和削减将在控制单元水平上进行讨 论，通过对各控制单元排放水平的加和得到这个研究区域的排放水平。 3 2 1 基于生态功能分区的控制单元划分 生态功能区划是进行生态规划的基础，根据研究区域生态系统结构及其功能 的特点将目标区域划分刁 同类型的单元，研究其结构、特点、环境污染、环境负 荷以及承载力等问题，在各个类型之间存在很大的差异性，在单元内部相似性突 出。 根据生态功能区的这一特点和镇海区污染物排放特征，将镇海区划分为多个 控制单元，可以很好的体现控制单元特点，因此，本文中以态功能区划方法为基 础，将镇海区分为多个控制单元，在每个控制单元分别进行，情景设定和污染物 浙江人学硕上学位论文 排放总量的预测。