（环境工程专业论文）常州市环境空气质量达标可行性研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 选取常州市作为研究对象，通过资料收集整理和实地调查，本文首先对常州市市 区的环境空气质量现状和大气污染特征进彳亍了深入分析；对常州市的环境现状进行了 评价，认为目前常州的空气环境质量的主要污染因子是p m t o ，其日均值浓度难以稳定 达标，超标率较高。年均浓度及超标率维持较低水平，但如果不进行及时的治理，s 0 2 、 n o x 年均浓度超标情况将会更严重。 在大气环境容量核定方面，本文采用了南京大学提供的高斯型空气质量多源扩散 模型，和大气容量规划优化模型，对常州市市区环境空气容量进行了计算，并且对污 染源的允排量进行了核定。主要是运用高斯空气质量模型预测各监测点环境浓度，并 将经过验证后的模型用于预测各污染源环境浓度贡献等并最终找到其适合的约束条 件，从而确定其环境容量模型。最后运用该模型确定环境容量。本研究涉及高斯型空 气质量多源扩散模型的应用，和大气容量规划优化模型是适合常州本地特点的，具有 简便易行，预测精度高等特点。 在以上研究和计算的基础上，本文最后应用协调发展论、可持续发展论和生态理 论等环境理论，提出了常州市环境空气达标措施和建议。各种措施的实用性强，均属 于当今世界各国用于污染防治的成熟方法，且从同类地区的实际运行情况来看，取的 了很好的成果。 关键词：环境空气质量高斯模型环境容量达标常州市 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t l ca t m o s p h e r i cc a p a a yo fa l a g 曲o uc i t yw a ss e l e c t e da st h er e s e a r c ht o p i co ft h j s t h c s i s t h ec u m n ts n u a t i o no fa 打q u a j n y 卸dc h a m c t e 布t i c so fa i rp o l j u t 蛔o ft h ec i t y w e r be v a l l l a t e db yd a t ac 0 1 l e c t i o na n dm l ds u r v e y t h u 曲“a l u a “gt h ea c t u a u t yo f 【h e c i t y ，t h em a i l - p o 玎u i j n g 留n e w a sc 0 确舯e d t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o np e rd a y o fp m l 0 w a s d i e i c i l l t yt 0r e a c ht h es t 锄d a r ds t a b i y 1 r h ea v 啪g ec o n c e n t r a t i o np e rd a y o fs 0 2 、n o x a n dt h er a t eo ft h ee x c c e d i n gw e r el o 砒i ft h cr c n o v a i i o nw a s 肿ta d o p t e dd u l y t h e c o i n p l e x i o nw o n l db ew o r s e t h eg a u 鲻d i m l s j 伽m o d e lo fm u l t i p 】es o u r c e sa n dt h e1 a y o u tm o d e io ft h eo p t i m i z e d a t m o s p h e r i cc a p a c i t yw e r eu 踮dt 0e s t i m a i em ca t m o s p h e 订cc a p a c i t yo ft h cc i l t h e m a x i m u ma u o w a b l ed i s c h a r g eo fp o n l l t i o ns o u r c e sw e t eq u 孤6 b e d a p p l y j o gt h eg a u s s d i m - s i o nm o d e l0 fm u l t i p l cs o u r c c st of o r e c a s tt h ec o n c c n 廿a t i o no ft h ep o i n t ，w ec o u l d f 0 i e c a s tt l l ec o n t r i b u t i o no ft h ew e i ys o u r c eo ft h cp o n u t i o nw i t ht h ev a l j d a t e dm o d e l a t l a s t ，w ef i n dl kp m p e rl e a s b n gc o n d i l i 叩，卸d 铀dt h e1 3 y o u tm o d e l0 ft h eo p t i i n 主z c d a t m o s p h e i i cc a p a c i 弘t 恤g a u s sd i 印s i o nm o d e l o fm u l p 1 es o u r c e sa i l di h e1 8 y o u tm o d e l o ft b eo p t i i n i z e da l m o s p h e r 证c a p a d t yj sa p p l i c a b l ef 甜c h a i l g z h o uc i 吼t h e 蛐) d e ii s s i m p k 柚ds h o w 39 0 0 da o c u r a c b a s i co nt h cs t u d ya n dt l l ec a l c u l a t i d 岛w e u l dn n d 瞒a tw i t ht b e 印p l y i “go fl h c i b e o r yo fl h eh a m 彻i z ed c v e l o p m e n t ，l h es u s l a i l l a b l ed e v e l o p m e n t 蛐dm ez o o j o g y ll h e m e 嬲u r c s 姐di h ea “i c e so fh d wt om a k et l l ea 恤o s p h e r i cq u a l i t yo fc h a n g z h o ut o r e a c h i n gt h es t a n d a r dw e i ea d v a n c e d n es o j u n o n sa r ew e nd e v e l o p e di n t e m a t i 0 兀a 1 卸d 3 p p l j c a b l e s a t i s 6 e dr c s u l 估w e f ea c l l i e w di ns j m n a rc a s e s ， k e yw o i _ d s ：t h cq u a l i t yo ft h ee n v j r o n m e n t a ia t m o s p h e r e g a u s sd 调s i o nm o d e lo f m u l t i p l cs o u r c e s t h ca t m o s p h e r i cc a p a c i t yo ft h ec i tv r e a c h j r i gm es t a n d a r d c h a n g z h o uc i t y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导f 进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： ， 日期：炒移年口月 学位论文版权使用授权书 占 铷净 谚日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并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。本人授权华中科技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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密留。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：红峰 日期：卵# 年正月踟 指导教师签名：镯 日期： r d 占年v 月 杼叩 华中科技大学硕士学位论文 l 绪论 1 1 国内环境空气质量达标概述 目前，国内兰州大学的赵传燕等人【1 】在研究白银市大气中二氧化硫的总量达标 过程中提出科学合理的筛选区域污染目标控制点可有效的防治环境污染，同时在白银 市区占总排放量8 6 5 6 的点源中，只需对5 0 的重点点源进行排放控制，就可以实 现二氧化硫环境空气质量达标。同时开发了在颗粒物源解析的的基础上，把环境空气 中颗粒物的源类分为有组织排放源、二次粒子、开放源及其他，提出了全面的颗粒物 目标容量总量控制方法，该方法依据各颗粒物源类的现状贡献值及目标年的允许贡献 值制定颗粒物目标容量总量控制方案，实现通过目标容量总量控制使环境空气质量达 标的目的。 1 2 国内外环境空气质量达标研究方法概述 在环境空气质量达标方案中的核心技术就是环境容量的核定，环境容量的核定其 核心是选择适当的空气质量模式系统对援定区域的环境空气容量进行计算。 近几年，从空气质量管理出发，一些主要工业国家都在着手发展作为规则模式的 第二代空气质量模式系统，如加拿大安大略环境部【2 l 发展的空气质量管理系统，丹麦 的o m l 系统【3 】 美国s i 舯a 研究公司【4 1 1 为e p r i 发展的h p d m 系统，英国的a d m s 系统等。( 其中a d m s 模式应用较多【5 。l ，已分别有人应用a d m s 大气扩散模型计算 了锦州市、沈阳市、鞍山市大气环境容量。) 目前，美国的w e i l ，b r i g g s 和h a l l n a 等 批空气质量模式专家，正在为美国e p a 发展第二代工业源空气质量模式系统。第二代 空气质量模式系统的主要特点是摈弃了传统的p a s q u i i l g i 舶r d 稳定度分类及扩散参数 体系。在对流条件下多数采用了非高斯扩散模式。此外，一些模式系统还包含了特殊 条件下的空气质量模拟方法，如建筑物尾迹模式，复杂地形模式，沿海熏烟模式等。 在模式的应用中，国内的许多人根据各地的特点也开发出了各具特色的模式。比 如在s 0 2 容量研究方面：已有在研究宁波市【8 l 的大气环境容量的过程中选用平流扩散 模式和轨道烟流模式相结合，计算宁波市s 0 2 年日平均浓度与环境质量目标的差值。 同时充分考虑当地大气污染物传输、扩散规律，采用简易的模式求取各单元的s o ， 华中科技大学硕士学位论文 平均允许排放量，即为该单元的容量。也有运用黑箱模式1 9 j 计算了新密市大气中s 0 2 的环境容量。在t s p 和s 0 2 容量研究方面也有许多例子：已有在研究唐山市i 驯的环 境空气容量的过程中建立了用于大气环境质量预测的多维多箱与高斯复合模型，结合 大气环境质量标准计算了不同达标率下唐i 山市的大气环境容量，同时也有在目前国内 【1 1 】广泛采用的总量控制模式基础上，将干沉降、温沉降、和化学转化3 个过程合理引 入，建立了湘潭市区环境容量的数值计算模型。还有通过对贵州省安龙县德卧工业园区 【n 】大气环境评价，提出了一种以大气污染物的排放参数和污染气象条件等为基本参数 的空气污染物环境容量的简便计算方法。在研究阜新地区【l 副的大气环境容量时提出利 用箱式模型，同时根据阜新地区的特点建立适合当地的环境容量数值计算模型。更有 人”l 曾经利用r a m s 大气动力模式模拟的气象场驱动中尺度大气扩散模式 h y p a c t 的方法，模拟计算出兰州城市大气冬季t s p 和s 0 2 容许排放总量。 当然，在国内的研究中使用最多的还应该是国家环境保护总局【1 6 l 制定的城市大 气污染问题控制方法手册和国家环境保护总局等制定的制定地方大气污染物排放 标准的技术方法。例如已有人在城市大气污染问题控制方法手册【1 ”的基础上， 建立量化公式计算了南昌市s 0 2 大气环境的承载能力。尽管以上两者的方法均为经典 方法，但是在实际的运用过程中仍然有许多的修改，例如已有提出区域容量【1 8 j j 计算 在a 值法的基础上根据区域面积大小简化计算环境容量。 在国内的研究中污染物的排放量的确定上已有提出1 1 哪如何在区域大气环境总量 控制方案中确定污染物的基础允许排放量、平权允许排放量和优化允许排放量的确定 方法。另外还有【2 0 】在计算t s p 的排放总量的问题上提出可以利用日常监测结果结合 颗粒物源解析结果，计算大气颗粒物环境容量目标总量。 在污染物的总量分配模型上，有人1 2 l 】认为应该围绕环境质量目标总量控制的两个 关键技术要点，即如何建立区域环境承载力模型和排污总量削减分配模型，提出等比 分配模型、加权分配模型、分区加权分配模型、优化削减率分配模型和优化方案分配 模型等。而也有人i 冽认为在环境容量分配过程中还应该考虑应随季节和周围空间的变 化，不能一概而论。另外也有人瞄j 在总量分配上提出了浓度控制和总量相结合的渐进 方法，提出了总量控制负荷优化分配模型。 在达标措施上，有人畔j 认为按功能区分类的话沈阳市的三类功能区环境空气质量 达标应分别采取相应的措旌，尤其是二类区，需要进行污染疏导，移地改造等。这些 方法都是很值得借鉴的方法。 2 华中科技大学硕士学位论文 1 3 本论文属于的研究课题 本论文属于常州市环境容量核定技术研究课题。 1 3 1 任务由来 常州是全国1 1 3 个大气污染防治重点城市之一，根据国家环保总局关于印发国 家环保总局( 大气污染防治重点城市划定方案 的通知( 环发【2 0 0 2 】6 4 号文) 要求， 我市环境空气质量必须在2 0 0 5 年前达到二级标准。中华人民共和国大气污染防治法 第十七条规定“未达到大气环境质量标准的大气污染防治重点城市，应当按照国家或 者国务院环境保护行政主管部门规定的期限，达到大气环境质量标准。该城市人民政 府应当制定限期达标规划”，国家环保总局办公厅关于大气污染防治重点城市限期 达标工作的通知( 环办【2 0 0 3 】1 号) 也明确要求此类城市必须限期编制达标规划。 为确保我市环境空气质量稳定达标，进一步巩固“创模”取得的阶段成果，并为 我市建设生态城市提供相关技术支撑，根据常州市环境保护局关于下达常州市环境 空气质量达标方案编制任务的通知( 常环计【2 0 0 3 】2 5 号) 要求，本人承担了该项任 务，并严格按照国家环保总局和省环保厅的相关技术要求，深入调查研究，精心组织 编制了本方案。 1 3 2 达标方案的研究依据 中华人民共和国大气污染防治法 国务院关于环境保护若干问题的决定 关于印发国家环保总局( 大气污染防治重点城市划定方案 的通知( 环发 f 2 0 0 2 1 6 4 号文) 关于大气污染防治重点城市限期达标工作的通知( 环办f 2 0 0 3 】1 号) 关于印发全国地表水环境容量和大气环境容量核定工作方案的通知( 环发 【2 0 0 3 】1 4 1 号) 关于加强环境容量测算工作的通知( 环办1 2 0 0 3 】1 1 6 号) 关于印发 的通知( 环发 【2 0 0 2 】1 5 3 号) 环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 一1 9 9 6 ) 关于下达常州市环境空气质量达标方案编制任务的通知( 常环计【2 0 0 3 】2 5 号) 常州市城市总体规划( 2 0 0 2 2 0 2 0 ) 华中科技大学硕士学位论文 关于印发c 常州市环境空气质量功能区划分规定( 暂行) 的通知( 常政办发 【1 9 9 7 】1 7 2 号) 1 3 3 基准年、控制目标、范围和控制因子 根据该课题的具体要求指定的基准年、控制目标、范围等如下： 基准年：2 0 0 2 年( 根据课题任务中要求而定) 控制目标：2 0 0 5 年底各项控制指标达到国家环境空气质量二级标准； 控制范围：常州市区1 8 6 4 平方公里，其中城区( 2 0 0 2 年现状范围2 8 0 k m 2 ) 及 武进城区( 湖塘范围，8 4 约一) 共3 6 4k m 2 为重点控制区域。 控制因子：p m l o 、s 0 2 、n 0 2 、酸雨频率。 1 4 技术路线 本达标方案研究的总体技术路线见图1 1 。 图1 1 达标方案编制技术路线幽 4 华中科技大学硕士学位论文 2 1 自然地理状况 2 城市基本概况 常州市是江苏省省辖市，位于北纬3 1 0 0 9 至3 2 ( 1 0 4 ，东经1 1 9 0 0 8 。至1 2 0 0 1 2 1 之 恻，地处长江下游三角洲苏南平原，它东临太湖之滨，北枕长江天堑，西俺茅山丘陵， 南接天日山麓。京杭古运河和京沪铁路横穿其中沪宁高速公路和3 1 2 国道傍行其侧， 常州市空港和江港连接陶内各大城市。地理位置及行政区划见图2 1 。 图2 ，1 常州市地理位置及行政区划蚓 常州系长江下游太湖流域冲积平原，境内地形复杂，山丘、半原、圩k 兼有。西、 南部为丘陵山区，中部、北部和东部是宽广的平原和圩区。境内地势总体较为平坦， 西北地势略高，东南略低。境内河道纵横交织，湖塘星罗棋布。著名的葙洮湖( 长荡 湖) 、搞湖、太湖三大天然湖泊和沙河( 天目湖) 、大溪两大人工水库，贯通全境的京 抗大运河更是支流密靠，脉脉相连，形成江河相通、三湖相连的水系网络。 常州地弛中纬度，离海较近，属北亚热带季风性湿润气侯区，气侯温和渝润，年 平均气温1 6 7 c o ：雨量充沛年降水总量1 1 0 6 7 毫米；h 照充足，年日照时间1 9 3 53 小时；无霜期长，年无霜期2 5 2 天；常年主导风向东南偏东；春夏秋冬，四季分明。 华中科技大学硕士学位论文 2 2 经济、社会发展概况 常州总面积约4 3 7 5 平方公罩，2 0 0 2 年市区面积1 8 “平方公里，其中中心城区 2 8 0 平方公里。下辖二市五区( 溧阳、金坛二市，武进、新北、天宁、钟楼、戚墅堰 五区) ，总人口3 4 3 2 4 万人。 常州是全国经济体制综合改革和可持续发展试点城市，是全国卫生城市和环保模 范城市，长江三角洲重要的现代制造业基地和区域中心城市，是全国综合实力5 0 强 和投资环境4 0 优城市。优越的自然地理条件、较强的工业基础和深厚的文化积淀使 常州经济社会近年来一直保持较快的发展速度，1 9 7 9 2 0 0 2 年常州市g d p 年均增长 1 2 8 ，财政总收入年均增长1 2 4 ，工业总产值年均增长1 5 6 。 “九五”以来，常州牢固树立科学发展观，不断调整产业结构，大力推行循环经济 发展模式，同时加快城市基础设施建设步伐，着力改善城市环境质量和居住生活条件， 努力把常州建设成为“现代制造业发达、入民生活富裕的经济强市；历史文脉彰显、 现代科教先进的文化名市；联东接西、承南启北的区域性枢纽城市；以人为本、人与 自然和谐共存的生态城市。 2 3 气候与气象 2 3 1 气候 常州市地处j 匕亚热带与中亚热带的过渡地域，属亚热帮季风性湿润气候，北亚热 带的季风环流为支配本地区气候变化的主要因素，加上太阳辐射、地理等因素的综合 作用，形成了本地区气候资源的特点，即季风显著，四季分明，冬干冷，夏湿热，春 温多变，秋高气爽，光能充足，热量富裕，雨量集中，雨热同季。另外，受南北、高 低、干湿、地貌等多种因素差异的影响，也形成多种地区性小气候。主要气候数据如 下： ( 1 ) 气温： 常年平均气温1 6 5 平均最高气温1 7 4 平均最低气温1 5 7 极端最高气温3 8 3 ( 2 1 年7 月2 日) 极端最低气温7 5 ( 2 0 0 0 年1 月2 7 日 华中科技大学硕士学位论文 ( 2 ) 降水： 年平均降水量1 1 6 5 8 m m 最长连续降水天数2 3 天( 2 0 0 1 年1 1 月6 2 8i = _ 1 ) 日最大降水量1 7 6 2 m m ( 2 0 0 1 年8 月1 = 1 ) ( 3 ) 年日照：1 7 7 3 至2 3 9 7 小时 ( 4 ) 常年平均气压：1 0 1 6 4 毫巴 ( 5 ) 年平均相对湿度：7 8 。 2 3 2 气象特征 大气是空气污染物扩散的载体，当地的气象条件决定了空气污染物的输送、扩散、 沉降及化学转化，大气环境容量核定、污染成因分析等重点工作均受此影响，为此， 本方案根据常州市气象台提供的气象数据，着重综合分析了2 0 0 0 年至2 0 0 2 年常州地 区的气温、风向、风速、稳定度联合频率、大气扩散参数、降水等气象特征。 2 3 2 1 气温 2 0 0 0 2 0 0 2 年常州平均气温呈逐渐增高趋势，从2 0 0 0 年的1 7 _ 2 上升到2 0 0 3 年的1 7 6 ，三年增长了o 4 ；以各年逐月气温统计分析，春季升温突出，暖冬现 象明显。 2 3 2 2 风向 根据常州市气象台观测数据统计，常州市全年的主导风向以为d 厄风和e s e 风， 其频率分别为l o 7 5 、1 0 0 0 次主导风向为s e 风和e 风，频率为9 1 8 、8 2 】， s 风的频率最低为1 9 2 。 各月的主导风向也有所不同，而且风向变化较大、不稳定，很少有占绝对优势的 风向。春季( 3 、4 、5 月) 的主导风向是e s e 风，次主导风向s e 风；夏季( 6 、7 、8 月) 的主导风向是e s e 风，次主导风向s e 风；秋季( 9 、1 0 、1 1 月) 的主导风向是 e n ej ) ( 【l ，次主导风向n n e 风；冬季( 1 2 、1 、2 月) 的主导风向是e n e 风，次主导 肛l 向e s e 【。 2 0 0 2 年常州市风向频率见图2 2 、2 3 。 2 3 2 3 风速 根据常州市气象台观测数据统计，常州市3 年平均风速为3 2 1 i n s ，以2 0 0 2 年统 华中科技大学硕士学位论文 计数据为例，全年中n 风、e s e 风的年平均风速最高，s 风和s w 风的年平均风速最 低，其它方向的年平均风速均在2 9 0 i i l s 和3 3 5 州s 之间。春、夏、秋、冬各季的平 均风速为3 2 1 i i l s 、3 1 9 i i l s 、3 1 0 m s 、2 8 8 m s ，各季的不同风向的风速有所不同，春 季e s e 风的风速最大，为3 8 4 m s ，夏季n n w 风的风速最大，为4 3 0 m s ，秋季n 风风速最大，为4 4 6 m s ，冬季的n e 风的风速最大，为3 6 4 i l l s 。主导风向上e n e 风 的年平均风速为3 2 9 m s ，e s e 风为3 3 9 m s 。 2 3 2 4 静风和小风 城市的风场情况决定了该城市大气污染物的水平输送能力。一般情况下，3 m s 以上的风速可以使大气污染物及时水平扩散，在静风和小风条件下，大气污染物主要 在市区内循环，不易扩散出去，以风速o l s 为静风，小于l m s 为小风，统计常州地 区静风和小风频率见表2 2 。 表2 22 0 0 2 年常州市小风、静风频率 由表2 2 可见，常州市全年小风、静风频率为1 4 6 9 ，利于污染物扩散的风速条 件一般，但冬季小静风频率高达2 1 4 9 ，扩散条件较差。 2 3 2 5 大气稳定度 根据常州市气象台2 0 0 2 年观测数据统计，常州市大气稳定度频率见表2 3 。 表2 - 32 0 0 2 年常州市大气稳定度频率 华中科技大学硕士学位论文 大气稳定度a f 表征了大气污染物垂直扩散能力由强至弱，由表2 3 可见，常州 市c 、d 类大气稳定度频率较高，大气处于中性偏稳定状态，表明我市总体上大气污 染物垂售扩散能力一般，部分季节扩散能力辅著。 图2 22 0 0 2 年气象统计结果风频玫瑰图 9 华中科技大学硕士学位论文 图2 32 0 0 2 年气象统计结果风速玫瑰图 1 0 华中科技大学硕士学位论文 2 3 2 6 联合频率 利用2 0 0 2 年全年气象资料，按四个季节整理成大气稳定度、风向、风速联合频 率，见表2 4 。 表2 4 常州市大气稳定度、风向、风速联合频率 稳定度等级 风向风速段 abb ccc ddd eef n 70 6 3 n n e 70 2 8 n e 70 。4 2 e n e 7o 3 5 e 7o 2 l e s e ( 1 50 2 1o 4 20 2 1 e s e1 5 30 1 40 6 30 7 7o 4 2 e s e1 5 3o 3 5o 6 3o 9 82 - 3 7 e s e3 - 50 0 7o 3 5 2 0 9 e s e 70 6 3 s e 7o 2 1 s s e 7o 2 8 s 7 s s w1 5o 0 7o 0 7 s s w1 5 3o 勰o 1 4o 2 lo 0 7 s s w1 5 3o 2 10 2 8q 1 1 s s w3 5 0 1 40 2 8 s s w 7 s w 7 w s w 70 3 5 w 7o 2 8 w n w 7o + 2 8 n w 70 2 8 n n w 70 0 7 静风0o ，0 71 4 70 7 70 7 7 1 2 华中科技大学硕士学位论文 2 3 2 7 混合层高度、大气扩散参数 根据常州市“六五”课题研究成果，并参照环境影响评价技术导则( 厂r 2 1 2 9 3 ) 提供的相关数掘，本市大气扩散参数如表2 5 。 表2 5 常州市大气扩散参数 稳定度类别 a ，bcde f 混合层高度z i ( m ) 9 0 06 0 05 0 02 0 0 风速幂指数p0 ，1 1 6 o 2 1 2o 3 5 3o 4 9 温度递减率“m ) 0 0 1 90 0 1 4o 0 1 0o 0 0 5 有风扩散参数 高架点源 0 6 2 0 8 7o 4 8 x 0 8 40 3 3 x 0 8 20 2 7 x 0 7 9 s y 近地面源 o 6 8 x 0 8 60 5 8 x 0 8 20 “x o 7 90 4 3 x 0 7 4 高架点源 0 4 1 x o 9 5o 4 5 x 0 8 20 4 3 x 0 7 10 3 8 x 0 “ 近地面源 o 4 9 5 x o 9 3 0 5 4 x o 8 0o 7 5 x o 6 50 7 5 x o 5 7 小风静风扩散参数 u 1 0 = 0 5 m s0 8 50 5 5 o 4 70 4 4 v 0 1 1 5 m s u 1 0 = 毋5 i i l so 6 6o 3 5 o 2 70 2 4 u 1 0 = 0 5 m s1 0 2o 2 10 1 20 0 2 v 0 2 1 5 m ，s u 1 0 旬5 m s 1 d 20 2 1o 1 20 0 6 2 3 2 8降水 降水对城市环境空气中的颗粒物和其它污染物具有冲刷作用，可起到净化空气的 作用，所以降水量对空气污染情况也有着很大的影响。2 0 0 2 年常州市大气降水情况见 表2 6 。 表2 62 0 0 2 年常州市降水情况 1 3 华中科技大学硕士学位论文 常州市2 0 0 2 年的年降水量为1 1 0 4 7 m m ，从表2 4 可以看出，1 年中降水主要集 中在3 、5 、6 、8 四个月，降水量就达6 8 8 8m m ，占全年降水量的6 2 4 ，而秋、冬 季，特别是冬季空气污染严重的时期降水特别稀少。 2 3 2 9 逆温 常州市逆温频率较高，秋、冬季最为明显，春季次之。由于逆温时的大气状念十 分稳定，因此在逆温层内大气的垂直运动很难发展，并且处于逆温层中的烟、尘、和 水汽凝结物因不易扩散造成大量积聚，空气质量明星恶化。 常州市空气污染物排放源的高度一般为几十到两百多米。扩散范围主要在高度 1 0 0 0 米以下的大气边界层内，由此表明，常州市主要污染气象条件并不利于空气污染 物的扩散、传输和沉降。 2 4 能源结构 常州市的燃料结构以煤炭为主，燃料油、液化石油气等其它能源为辅。2 0 0 0 年至 2 0 0 2 年常州市能源结构及消耗状况见表2 7 。2 0 0 2 年能源构成见图2 4 ， 表2 72 0 0 0 年至2 0 0 2 年常州市能源结构单位：万吨标煤 类别? 2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年 能源总消耗 8 5 7 1 6：9 4 8 9 91 1 2 3 9 0 其中：原煤 5 2 5 6 0 ( 6 1 - 3 ) 5 9 0 3 6 ( 6 2 2 )6 8 0 8 6 ( 6 0 6 ) 电力 3 0 0 - 3 6 ( 3 5 0 )3 2 8 6 6 ( 3 4 6 )3 9 9 4 8 ( 3 5 5 ) 燃油 2 0 8 2 ( 2 4 )1 8 9 5 ( 2 o ) ；2 4 3 4 ( 2 2 ) 燃气 1 0 3 5 ( 1 2 ) 1 1 o o ( 1 2 ) 1 9 1 9 ( 1 7 ) 其它 o 0 30 0 20 0 3 总能耗中重复使用能耗 1 7 9 1 5：2 0 6 ，7 02 2 9 2 1 实际总能耗 6 7 8 0 17 4 2 ，2 98 9 4 6 9 注：以上数据来源市统计局，表中( ) 内为所占百分比。 图2 4 2 0 0 2 年能源消耗构成 1 4 华中科技大学硕士学位论文 由表2 7 可见，近年来，常州市能源总消耗呈缓慢上升之趋势，但能源消耗格局 未见明显变化，煤炭消耗仍占主要，但已有下降趋势；电力消耗次之，加上燃气等， 清洁能源消耗所占比重逐步上升。 自2 0 0 3 年起，西气东输工程之天然气逐步投入使用，并将在2 年内普及生活用 气，同时相当部分工业项目也将逐步以天然气替代燃煤和燃油，预计天然气等清洁 能源的e b 例在后续几年内将有明显提高。 2 5 环境功能区划 1 9 9 7 年常州市政府颁发了常州市环境空气质量功能区划分规定( 常政办发 1 1 9 9 7 1 1 7 2 号) 并延用至今，据此规定。划分武进鬲湖良种场、武进城湾、金坛钱资 荡、金坛茅山、溧阳天日湖等区域为一类区，共计1 1 3 k m 2 ，占全市总面积的2 6 ， 划分武进武钢、溧阳西郊等为三类区，共计8 k m 2 ，占全市总面积的0 2 ，其余地区 为二类区，共计4 2 5 4 k m 2 ，占全市总面积的9 7 2 。详见表2 8 和图2 5 。 本次达标方案的控制范围包括常州城区( 2 0 0 2 年市区范围) 及武进城区( 湖塘范 围) ，共3 6 4k m 2 ，根据常州市环境空气质量功能区划分规定，该区域均属于二类 区，评价标准为g b 3 0 9 5 1 9 9 6 环境空气质量标准中二级标准。 表2 8 常州市环境功能区划分 类别功能区域面积 武进鬲湖息种场、武进城湾、金坛钱资荡、 一类区1 1 3 k m 。 金坛茅山、溧阳天目湖等。 三类区 武进武钢、溧阳谣郊等。 8 k m 。 二类区类区、二类区以外地区。 4 2 5 4 k m 。 综合以上各种因素，认为我市影响环境空气质量的主要因素为：我市的环境功能 区划不合理，造成污染源集中，且以低矮源和面源居多，其排放量较大；另外我市的 地理气候等下挚面情况不佳，不利于污染物质的扩散，造成某些季节的污染情况特别 严重。 华中科技大学硕士学位论文 3 1 环境空气质量现状 3 环境质量现状分析 从2 0 0 3 年和2 0 0 4 年常州市的空气环境质量公报可以看出，与国外空气环境污染 类型( 机动车尾气污染型【捌) 不同的是常州市空气环境污染类型为混合型( 煤烟型和 机动车尾气污染型) 。常年影响我市环境空气质量的首要污染物为可吸入颗粒物，其 它两项污染物为二氧化硫和二氧化氮。 2 0 0 3 年，我市环境空气三项主要污染指标可吸入颗粒物( p m1 0 ) 、二氧化硫 和二氧化氮年平均浓度值分别为o 1 2 0 、o 0 3 0 和o 0 3 2 毫克立方米。其中，二氧化硫 和二氧化氮年平均浓度能够达到环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 1 9 9 6 ) 中的二级标 准，而可吸入颗粒物年平均浓度超过二级标准o 2 倍；降尘量年均值为8 0 3 吨平 方公里- 月；降水p h 值年平均值4 9 3 ，酸雨发生频率为2 7 4 ，与2 0 0 2 年相比， 酸雨频率下降了8 8 ，但p h 年平均值下降了o 1 0 ，说明我市酸雨污染仍较严重。 常州市空气污染指数小于5 0 ( 空气质量状况为优1 的天数为2 1 天，占全年的 5 7 ；空气污染指数5 1 1 0 0 f 空气质量状况为良) 的天数为2 7 5 天，占7 5 4 ；( 空气 质量状况良好以上的天数为2 9 6 天，占全年的8 1 1 ) ；1 0 1 1 5 0 f 空气质量状况为轻 微污染) 的天数为5 7 天，占1 5 6 ；1 5 1 2 0 0 ( 空气质量状况为轻度污染) 的天数为1 1 天，占3 ；2 0 0 2 5 0 ( 空气质量状况为中度污染) 的天数为1 天，占o 3 ；空气污染指 数2 5 l 3 0 0 和大于3 0 0 ( 空气质量状况分别为中度重污染和重污染) 的天数均为o 。 废气排放( 环境统计) ：2 0 0 3 年市区工业煤耗量为4 1 5 5 万吨，工业废气排放总量 为3 3 8 9 亿标立方米，其中燃料燃烧废气排放量为2 9 6 7 亿标立方米，生产工艺废 气排放量为4 2 2 亿标立方米。工业废气排放量中二氧化硫为2 9 3 8 9 5 吨；烟尘排 放量为8 4 1 8 - 3 吨；工业粉尘排放量为2 3 2 5 吨。此外，生活及其他二氧化硫排放量为 2 3 5 7 0 吨，生活及其他烟尘排放量为1 4 7 3 o 吨。 2 0 0 4 年常州市区空气质量保持良好，空气污染指数( a p i ) 范围3 1 1 6 1 ，达到i i 级标准以上的天数为3 0 2 天，占全年总天数的8 2 5 。主要污染物为可吸入颗粒物。 二氧化硫、二氧化氮年平均浓度符合国家环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 。1 9 9 6 ) 二级 标准。二氧化硫年平均浓度o 0 2 4 毫克立方米，比上年下降2 0 ；二氧化氮年平均浓 度0 0 2 7 毫克立方米，比上年下降1 5 6 ，可吸入颗粒物年平均浓度o 1 1 9 毫克立方 华中科技大学硕士学位论文 米，比上年下降o 8 3 。降尘8 7 8 吨平方公里月，2 0 0 4 年市区降水p h 值年平均值 为5 2 3 ，比上年有所减弱，酸雨发生频率3 3 3 ，比上年上升2 1 5 。 常州市空气污染指数小于0 5 0 ( 空气质量状况为优) 的天数为1 2 天，占全年的 3 3 ；空气污染指数5 1 1 0 0 ( 空气质量状况为起) 的天数为2 9 0 天，占全年的7 9 2 ； 空气质量状况良好以上的天数为3 0 2 天，占全年的8 2 5 ；空气污染指数i 0 1 1 5 0 ( 空气质量状况为轻微污染) 的天数为5 9 天，占全年的1 6 1 ；空气污染指数1 5 1 2 0 0 ( 空气质量状况为轻度污染) 的天数为5 天，占全年的1 4 ：空气污染指数大于 2 0 0 ( 空气质量状况为中度污染以上) 的天数为o 。 2 0 0 4 年市区工业煤碳消费量为4 4 7 8 3 万吨。工业废气排放总量4 3 3 6 亿标立方米， 工业二氧化硫排放总量4 5 5 6 2 8 2 吨，工业烟尘排放总量2 0 1 8 8 6 9 吨，粉尘摊放总量 9 8 4 1 4 吨。 从以上两年的环境公报可以看出常州市的空气环境质量距离标准还有较大差距， 且酸雨发生频率仍然呈上升趋势，酸雨的频频发生给人民生产和生活都带来了极大的 危害。许多研究表明【2 6 l 癌症和肺部疾病的产生与环境空气污染有关，【2 7 】同时长期毒性 对人体的危害更是长远的。因此我们应该以“十六”大提出的全面建设小康社会的总体 目标和国家环境保护“十五”规划为依据，以保障环境空气质量达标为基本目标，以“控 源”为主要途径，重点关注主要污染物及主要污染源，利用容量控制、总量控制和浓 度控制相结合、结构调整和技术改进相结合的综合防治手段，以推动城市环境基础设 施建设和解决城市突出的环境问题为重点，加强城市环境管理，促进城市经济结构和 产业结构的战略性调整，最大限度地实现经济发展和环境保护的良性循环，从而真正 实现城市可持续发展。 从蛆上空气质量状况形成的原因，可以从以下几个方面分析。 3 2 污染源调查分析 本方案污染源调查对象主要包括达标重点控制区内的大气污染源及其周边对控 制区环境影响较大的大气污染源，所有被调查污染源的污染物排放资料主要来源于排 污申报。 3 。2 1 主要污染源地域分布 由于历史的原因，常州市区工业在空间布局不合理，表现在城市上风向的地区和人 口最为密集的城市中心区排放的大气污染物占排放总量的比侈5 过高，单位面积的污染负 荷过大，城市的大气环境容量利用效率极低。达标控制区内主要大气污染源分布如下： 1 7 华中科技大学硕士学位论文 武进区：有常州中天钢铁有限责任公司、武进亚能热电有限公司、武进华伦热电 有限公司、江苏新亚化工集团公司，常州市武迸湖塘热电厂、常州光华热电有限公司， 刮东南风时，这些污染源所排放的烟尘、二氧化硫对常州市区造成较大的影响。 天宁区：主要分布有常州第一热电厂、常州化工厂、常州市东南开发区广源热电 厂、常州月夜灯芯绒有限公司、常州三毛纺织集团有限公司等。尤其是常州第一热电 厂和常卅i 化工厂位于常州市区主导风向上，刮东南风时，其排放的烟尘、二氧化硫等 大气污染物对常州市区影响较大。 钟楼区：主要分布有常州拖拉机厂、常州市高尔登染整厂、上海华源股份有限公 司常州依维柯客车有限公司、常州飞机制造有限公司、常卅 市恒丰服装织染厂等。 戚区：主要有戚墅堰发电有限公司、常州染料化工厂、常州宝钢钢管有限公司，戚墅 堰机车车辆厂等。刮东风条件下，该区尤其戚墅堰发电有限公司排放的烟气对市区有 一定的影响。 新北区：该区域主要有苏源热电厂、常州新区百丈热能站、常州市清红化工厂、 江苏常隆化工有限公司、华源蕾迪斯有限公司、常州兴纺织造有限公司等，以上企业 锅炉排放的烟尘、二氧化硫等都对市区大气环境有较大的影响。 从上述工业分布情况来看，主要工业企业基本上分布在市区建成区内，形成工业、 居民、文化、商业等混杂发展的局面；工业门类繁多，规模小，靠局混乱；热电厂在 城市东南西北都有，且以城市上风向戚区为甚，均为燃煤大户，造成煤烟型污染严重； 经济发展过程中出现新的工业布局不合理问题，主要体现在乡镇企业的无序发展方 面，形成了乡镇工业和私人企业包围城市之势。 3 2 2 污染物排放分析 参照国家容量核算相关技术导则中污染源调查方法，本方案依据排放源高度，将 城市控制区内大气污染源划分为点源、面源和线源；其中点源分为高架源( 高于等于 1 8 0 m ) 和低矮源( 高于3 0 米，低于1 8 0 米) ，排放高度低于3 0 米、排放强度较小的 污染源划为面源。另根据国家容量核算相关技术导则对线源调查的要求，常州市不属 “机动车排放污染较重城市”，故将城区机动车污染物排放作面源处理。 经统计，2 0 0 2 年常州市区( 1 8 6 4 k m 2 ) 共排放烟尘1 1 9 1 0 吨，排放二氧化硫3 2 7 5 1 吨，排放氮氧化物2 5 3 1 3 吨，其中达标重点控制区( 3 6 4k m 2 ) 内共计排放烟尘9 9 2 5 吨，排放二氧化硫2 8 1 2 6 吨，排放氮氧化物2 2 7 5 4 吨。重点控制区内点源、面源污染 物排放清单详见附表1 和附表2 ( 表中数据主要来源2 0 0 2 年排污申报) 。 1 8 华中科技大学硕士学位论文 3 2 2 1 点源分析 据附表1 统计，2 0 0 2 年调查统计各类点源1 1 7 家，共计排放烟尘8 9 8 8 吨，排放 二氧化硫2 4 4 9 6 吨，排放氮氧化物1 5 8 0 4 吨。1 1 7 家点源中排放商度大于8 0 米的有8 家，且几乎均位于城市上风向，共有约8 0 家位于城市中心城区外围。点源中仅有一 家为高架源一戚墅堰发电有限公司，排放高度2 1 0 米，年排放烟尘、s 0 2 、n o x 分别 占点源排放总量的3 9 、3 2 和3 6 ，因其位于城市上风向，对市区环境质量影响较 大。点源分布见图3 1 。 酬3 1 点源分布| = ! 华中科技大学硕士学位论文 3 2 - 2 2 面源分析 面源包括排放高度低于3 0 m 的现有污染源和机动车污染源两类，据附表2 统计， 面源排放面积1 9 9 k m 2 ，共计排放烟