二氧化硫污染特征及其环境容量的研究

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摘 要 根据临沂市市区地理、气象等条件，科学确定市区的二氧化硫环境容量控制系数A，应用修正A-P值得出市区二氧化硫的环境容量。根据临沂市8个环境空气自动站的监测数据，得出市区二氧化硫的年均值，超过了国家规定的标准，但是据环境统计，市区的二氧化硫年排放量远远低于环境容量，为科学寻找污染源及环境管理提供了科学依据。

关键词 二氧化硫；环境容量；污染特征；临沂市

中图分类号：X131 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0155-02

临沂市位于山东省东南部，总面积17184平方公里，是山东省面积最大的地级市，现辖兰山、罗庄、河东3个区和郯城、苍山、莒南、沂水、蒙阴、平邑、费县、沂南、临沭9个县及临沂高新技术产业开发区、临沂经济开发区。临沂地处鲁中南低山丘陵区东南部和鲁东丘陵南部，地势西北高东南低，自北而南，以沂沭河流域为中心，北、西、东三面群山环抱，向南构成扇状冲积平原。临沂主要支柱产业为轻工、纺织、机械、化工、建材、冶金、煤炭、食品、黄金、医药等，目前是中国最大的胶合板生产基地。

1 临沂市区大气二氧化硫环境容量的计算

1）控制区域及其执行的标准限值。临沂市区主要包括兰山区、罗庄区、河东区、临沂高新技术产业开发区（位于罗庄区）及临沂经济开发区（位于河东区），总面积为1626.43平方公

里[1]，属于环境空气质量Ⅱ类功能区，执行《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级标准，执行的标准限值及背景值[2][3]见表1。

表1 控制区域环境空气二氧化硫浓度限值及本底值 mg/m3

污染物 二氧化硫

二级标准限值（年均值） 0.06

背景值 0.004

2）环境容量的计算方法。根据朱宗强等人的研究[4]，修正A-P值[5]法是估算区域大气中二氧化硫容量的最简单的方法，也是目前研究领域使用最多的方法。根据该方法，该控制区的二氧化硫环境容量为：

式中：Q为环境空气中二氧化硫的环境容量，104t/a；A为总量控制系数，104km2/a；c为控制区的控制浓度，mg/m3；S为控制区面积，km2，取值为1626.43 km2。

控制区的控制浓度通过下式求得：

式中：c0为控制区标准年均浓度限值，mg/m3；cb为二氧化硫背景浓度值，mg/m3。

3）总量控制系数A值的确定。控制系数A值是计算环境容量的一个非常关键的参数，根据朱宗强等人的研究[4]，A值可以通过以下公式科学的计算出来，提高其准确度。

式中：A为总量控制系数，104km2/a；VE为通风系数，它与混合层高度及混合区的平均风速有关，具体关系如下：

式中：u为混合层的年平均风速，m/s，根据临沂市气象局提供的临沂市近三年（2005年至2007年）的平均风速，取值为2.2m/s；H为混合层高度[6][7]，m，根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 13201--91），计算方法如下：

式中：H为混合层厚度，m；u10为10m高度上平均风速，m/s，根据环境空气自动站所采集的气象数据，取值3.72m/s；as为混合层系数，通过查表，取值0.051；f为地转参数；Ω为地转角速度，取为7.29×10-5rad/s；φ为地理纬度，取值35°。

通过计算可得该控制区混合层高度H为2268m，环境容量控制系数A为13.941×104km2/a，从《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 13201-91）表1查的山东省A值为4.2-5.6×104km2/a，因此本研究确定A值为5.6×104km2/a。从而可得该控制区的环境容量为12.647×104t/a。

2 临沂市市区二氧化硫污染状况分析

1）二氧化硫污染状况。临沂市市区共设置了8个省控环境空气自动站，主要分布在兰山区（4个）、罗庄区（2个）和河东区（2个），具体分布图见图1。

图1 临沂市城区8个环境空气自动站分布图

从图2、图3该控制区2009年至2013年二氧化硫月均值及年均值的变化情况可以看出，冬季与春季是二氧化硫污染最严重的季节，夏季与秋季较好。但是二氧化硫的年均浓度除2012年均超过国家二级标准，最高超过国家标准0.6倍，已超过市城区的二氧化硫环境容量。

图2 该控制区2009年至2013年二氧化硫月均浓度变化曲线

图3 临沂市城区2009-2013年环境空气中二氧化硫年均浓度变化图

2）二氧化硫污染成因分析。临沂市市区二氧化硫污染有多方面的因素，主要因素为气象[8]、工业、交通、建筑及生活污染。根据空气自动站所采集到的气象资料显示，临沂市全年主导风向为偏南风，应用帕斯奎尔（Pasquill）稳定度分类法，对该控制区的稳定度进行分析，得知该控制区稳定度为B-C，属于不稳定与弱稳定之间，比较有利于空气的扩散，可是临沂市工业区主要在市区南部，因此对整个临沂市的大气环境影响很大。再者，临沂市位于我国北方，冬天主要靠燃煤取暖，所以冬季与春季的二氧化硫浓度偏高。

3）二氧化硫排放总量分析。据环境统计，2013年临沂市三区工业及生活的二氧化硫排放总量为70718.07t/a，根据以上分析，该控制区二氧化硫的环境容量为12.647×104t/a，但是二氧化硫的年均浓度超过了国家二级标准，可以看出市区的二氧化硫污染受到市区周边工业的影响很大，特别是上风向的重污染企业，因此重点推进燃煤企业事业的脱硫工程及加快城市规划、能源结构和工业布局等的调整迫在眉睫。

3 结论及建议

本研究通过比较科学的方法计算出了临沂市市区的二氧化硫环境容量，通过对控制区内二氧化硫污染状况及排放总量分析，得知市区的二氧化硫排放总量远远小于环境容量，但是二氧化硫的年均浓度却超过了国家二级标准，其污染来源市区周边特别是上风向的重污染企业的影响，针对以上问题，本文提出如下建议。

1）加快工业结构及布局调整。市南罗庄区是临沂市的工业区，位于主导风向的上风向，其中的陶瓷、焦化等污染较重的企业对市区的影响很大，因此建议把污染严重的企业搬迁到主导风向的下风向。

2）加强节能减排工作力度。对污染严重的企业实行强有力的监管措施，安装污染处理设施，并保障其处理效率，并将减排任务下达到各个企业，并作为年终考核的指标。

3）优化能源结构。目前临沂市主要以燃煤为主，特别是冬天取暖，对环境空气的污染影响很大，因此采用更加清洁、更加环保的能源将有利于改善空气质量。

参考文献

[1]临沂年鉴2008[M].北京：中华书局出版.

[2]衷兴旺，陈前火.武夷山大气环境背景值监测点位的选择.中国环境监测[J].2006，3（22）：49-50.

[3]郝吉明，何绪文.大气污染控制工程第二版[M].北京：高等教育出版社，2002：8-9.

[4]朱宗强，成官文，梁斌，等.柳州市大气环境质量及其环境容量测算初探[J].环境监测管理与技术，2009，21（1）：

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[5]国家环境保护局，中国环境科学研究院.城市大气污染总量控制方法手册[M].北京：中国环境科学出版社，1991：243-297.

[6]孟庆珍，冯矣.成都大气混合层厚度的计算与分析[J].成都气象学院学报，1996（11）：73-81.

[7]张静玉，宋之光，戴云，等.大气混合层高度对广州地区PM10污染指数影响分析[J].环境污染与防治，2008（4）：1-6.

[8]纪忠萍，罗森波，邝建新，等.广州市空气污染的变化特征及预报[J].热带气象学报，2006，22（6）：574-581.