CN107871210A - 一种大气环境容量核算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大气环境容量核算方法，设定分阶段环境保护目标，以一种污染物环境浓度达到所述分阶段环境保护目标为约束条件，结合污染物总量减排指标要求，设定不同减排情景，利用空气质量模型及受体模型进行环境效果模拟，核算满足环境质量目标和总量减排指标的大气污染物的允许排放总量。本发明的有益效果是综合考虑不同季节的气象资源、各行业生产特点及污染源排放方式、未来发展规划等因素的动态变化，实现大气环境容量资源的优化配置；确定各行业排放绩效标准能代表目前的先进技术水平，促使其改革工艺，向着节能低排、清洁生产的方向发展；考虑污染物源头控制和末端治理，力求在满足环境目标的基础上，具有经济技术可行性和可操作性。

Description

一种大气环境容量核算方法

技术领域

本发明属于大气环境科学技术领域，尤其是涉及一种大气环境容量核算方法。

背景技术

传统大气环境容量估算方法主要包括A-P值法、数值模型模拟法和线性规划法。

A-P值法是最简单的大气环境容量估算方法，其特点是不需要知道污染源的布局、排放量和排放方式，根据地域面积及自然条件，就能粗略估算研究区域的大气环境容量，简单易行，对决策和提出区域总量控制指标有一定的参考价值。但是，A-P值法难以考虑外来污染源和本地扬尘对环境的影响，通常将外来污染源和本地扬尘一起作为环境本底考虑，无法估算扬尘源的最大允许排放量。同时，A-P值法是强制削减，削减时不考虑不同污染源对环境空气质量的贡献，导致有些对环境质量影响较小但排放量大的污染源削减量偏大，而对环境空气质量影响较大的污染源，往往排放高度低，但排放量并不大，A-P值法对这类源的削减量偏小。

数值模型模拟法从水平和垂直方向对污染物在大气中输送、反应、清除等过程进行仿真模拟，分析大气污染时空演变规律、内在机理、成因来源，在此基础上，建立“污染减排”与“质量改善”间定量关系，从而推进环境规划和管理向定量化、精细化过渡。但该方法的精度受污染源排放清单的不确定性、化学机制的精细化程度及本地适用性等因素影响。

线性规划法可以较细致地反映“排放源——受体”的响应关系，同时可以在区域上对环境容量进行优化配置，但该方法由于受到线性响应关系的制约，一般不能处理非线性过程显著的二次污染问题，而二次粒子对于PM_2.5浓度有着不可忽视的影响。

总的来说，传统大气环境容量核算方法主要存在如下问题：

(1)气态污染物的大气环境容量核算方法各有所长，但理论上所计算的各污染源允许排放量都存在技术经济是否可行的问题。

(2)传统的颗粒物总量控制仅针对烟尘和工业粉尘等有组织排放源，不能直接与环境质量挂钩，无法估算颗粒物环境容量。环境空气中的颗粒物来源于各种源类，每一种源类对环境空气中颗粒物的贡献都要占去一定的环境容量。因此，根据环境空气质量目标，对颗粒物实施目标容量总量控制，应考虑各源类对环境空气中颗粒物浓度的贡献值和分担率，并通过一定的技术方法和手段制定各源类的目标允许排放量和贡献值。只有这样才能实现颗粒物的总量控制与环境空气质量挂钩，才能回答颗粒物总量控制方案能否实现环境空气质量达标等难题。另一方面，从经济技术可行角度考虑，在进行颗粒物总量控制时应充分考虑各类源的可削减空间。例如，我国正处于能源消费较高，利用效率较低的阶段。虽然采用清洁能源是解决大气污染的有效途径，但从我国实际出发，今后一段时期内，能源以煤炭为主的格局不会很快改变。所有颗粒物源类中，煤烟尘是与社会经济发展最为密切的源类，一般而言，煤烟尘的治理水平相对较高，可控空间较小，不能与其它源类同等对待，进行等比例的削减，应在保持经济发展的同时，在可能的空间内最大限度地削减。而开放源的可削减空间较大，且控制成本相对较低，扬尘治理的环境效益显著，应为优先削减的源类。

(3)传统的大气污染物总量控制仅对一次污染物计算其环境容量，不考虑气态前体物与二次颗粒物之间的关系，而二次粒子对于PM_2.5浓度有着不可忽视的影响。

目前，大气容量的研究区域一般都存在空间尺度大、排放源多样等特点，并且大气污染具有区域性和复合性，二次污染过程不可忽略。针对这些特点，A-P值法、数值模拟法、线性规划法等传统环境容量技术方法并不完全适用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种大气环境容量核算方法，以一污染物环境浓度达到分阶段环境目标为主线，同时兼顾气态污染物总量减排指标要求，根据污染排放绩效、不同污染源的环境贡献和可削减空间，设定不同源类气态污染物和颗粒物的减排情景，利用空气质量模型及受体模型进行不同减排情景的环境效果模拟，核算满足环境质量目标和总量减排指标的气态污染物和颗粒污染物的允许排放总量或允许贡献浓度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大气环境容量核算方法，包括设定分阶段环境保护目标，以一种污染物环境浓度达到分阶段环境保护目标为约束条件，结合污染物总量减排指标要求设定不同减排情景，利用空气质量模型及受体模型进行环境效果模拟，核算满足环境质量目标和总量减排指标的大气污染物的允许排放总量。

进一步的，核算满足环境质量目标和总量减排指标的大气污染物的允许排放总量包括分别核算气态污染物允许排放总量和颗粒物污染物允许排放总量。

进一步的，减排情景的设置依据为总量控制指标和分阶段环境质量目标，确定不同减排情景下一种污染物环境浓度的目标削减比例。

进一步的，在设定分阶段环境保护目标之前还包括分析研究区域、确定控制单元和确定控制因子。

进一步的，大气污染物具有不同污染源，大气污染物包括气态污染物和颗粒物污染物，不同污染源包括有组织排放源和无组织排放源。

进一步的，不同污染源对气态污染物允许排放总量的计算具体包括以下步骤：

S1：确定基准排放因子和基准排放量；

S2：确定综合调节系数与各个污染源类初始允许排放量；

S3：通过环境目标可达性分析确定最终允许排放量。

进一步的，不同污染源对颗粒物污染物排放总量包括有组织排放源类允许排放量、二次颗粒物允许浓度贡献值和开放源类允许浓度贡献值。

进一步的，有组织排放源类允许排放量的计算包括以下步骤：

S4：研究不同行业对颗粒物污染的贡献率；

S5：确定基准排放因子和基准允许排放因子；

S6：确定有组织源在目标年对环境空气中一次颗粒物的允许浓度贡献值和允许排放总量；

S7：线源目标年的允许贡献值。

进一步的，二次颗粒物允许浓度贡献值的计算具体包括以下步骤：

S8：建立前体物浓度与二次颗粒物浓度之间的关系；

S9：确定目标年前体物在环境空气中的浓度；

S10：根据气态污染物浓度与二次颗粒物浓度之间的关系，确定目标年二次颗粒物的允许浓度贡献值。

进一步的，开放源类允许浓度贡献值的计算具体包括以下步骤：

S11：确定开放源排放现状和对环境空气中颗粒物浓度的现状贡献值；

S12：评估开放源治理措施的环境效果；

S13：确定目标年开放源类对环境空气中颗粒物浓度的允许贡献值。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.综合考虑不同季节的气象资源(大气自净能力)、各行业生产特点及污染源排放方式、未来发展规划等因素的动态变化，核算环境容量及污染物允许排放量，实现大气环境容量资源的优化配置。

2.确定的污染物允许排放总量满足“分阶段环境空气质量目标及总量减排指标”的双重达标要求。

3.确定的各行业排放绩效标准既能代表目前的先进技术水平，规范排污单位的生产行为，促使其改革工艺、提高效率，自觉向着节能低排、清洁生产的方向发展。同时，在满足环境目标的基础上，具有经济技术可行性和可操作性。

3.基于环境容量可为未来产业发展的适宜模式的选择及相应的环境准入条件的确定提供依据，以环境容量优化产业发展模式。

4.针对主要气态污染物排放源及颗粒物有组织排放源，给出满足分阶段环境空气质量目标的最大允许排放量。针对开放源、二次颗粒物等，给出满足分阶段环境空气质量目标的允许贡献浓度，便于环境管理部门核查与评估。

5.本发明的研究的区域范围尺度较大，下垫面和气象条件复杂和污染物排放源类别较多且分布不均的条件下同样适用。

附图说明

图1是本发明的技术路线图；

图2是本发明的颗粒物容量总量控制技术路线图；

图3是本发明的气态污染物容量总量控制的技术路线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明涉及一种大气环境容量核算方法，该核算方法首先需要确定研究区域和控制因子，并且划分控制单元。在对其气象、地形地貌、社会经济发展、环境质量监测和污染物排放等相关资料的研究基础上，对该区域大气污染来源进行解析，识别各控制单元的大气污染问题并进行成因诊断。利用空气质量模型定量模拟分析主要气态污染物排放源及具有可靠源清单的颗粒物有组织排放源对环境空气质量的影响，利用受体模型对环境空气颗粒物的主要一次排放源和二次颗粒物进行解析，定量分析主要大气污染源类对污染物环境浓度贡献值和分担率。以其中一种污染物环境浓度达到分阶段环境目标为主要条件，同时以大气污染物总量减排指标要求及环境浓度达标等为约束条件，根据污染排放绩效、不同污染源的环境贡献、可削减空间或减排潜力等，结合未来相关发展规划和污染防治规划，从能源结构调整、燃煤结构优化、产业升级、不同行业(或污染源类)的污染控制水平提升等层次，设定不同源类的减排情景，综合源模型、受体模型，利用空气质量模型及受体模型进行不同减排情景的环境效果模拟，核算满足环境质量目标和总量减排指标的大气污染物的允许排放总量或当量浓度，提出大气污染防治对策建议。

也就是，选择一个研究区域，该研究区域可以是一个省，也可以是一个城市，还可以是几个城市组成的区域，具体情况根据需求进行选择。根据该研究区域目标年污染物减排目标，以及该区域基准年大气污染物环境浓度及排放总量，分阶段制定环境保护目标。具体就是，分析研究区域基准年主要大气污染源类对污染物环境浓度贡献值和分担率，利用空气质量模型定量模拟分析主要气态污染物排放源及具有可靠源清单的颗粒物有组织排放源对环境空气质量的影响，利用受体模型对环境空气颗粒物的主要一次排放源和二次颗粒物进行定量解析，以其中一种污染物环境浓度达到分阶段环境目标为主线，同时兼顾气态污染物总量减排指标要求及环境浓度达标等约束条件，根据污染排放绩效、不同污染源的环境贡献、可削减空间(减排潜力等)，结合未来相关发展规划和污染防治规划，从源头控制和末端治理两个层次，设定某一地区不同源类的分阶段减排情景。

综合源模型、受体模型，进行不同减排情景的环境效果模拟，得出符合分阶段减排目标的不同减排情景的初始组合方案。根据各控制单元气态污染物和颗粒物主要贡献源类的分担率大小及浓度贡献水平、不同源类可消减的空间大小、控制措施可执行性、技术经济成本、是否更多的受益人口享受环保效益等条件筛选初始方案，得出备选组合方案。采用层次分析法等技术，建立污染控制方案优选方法，筛选出最优的不同污染物减排组合方案，核算各分阶段环境目标约束下的二氧化硫、氮氧化物、一次颗粒物(包括PM_2.5和PM₁₀)的允许排放总量。

如图2和3所示，该核算方法具体核算步骤包括以下内容。

首先，选择研究区域，研究区域选择确定以后，对研究区域进行研究，主要研究该区域自然资源、能源消费结构、产业结构、污染物排放状况、大气环境质量现状等因素，通过这些因素来诊断现状大气污染问题及成因。具体来说就是，收集整理近几年该区域内不同控制单元的主要大气污染物环境监测资料、气象资料、污染物排放情况及社会经济发展相关统计资料，分析其大气污染特征及演变趋势，结合地形、下垫面状况、地理气候条件和污染气象因素等，对制约空气质量改善的客观因素进行分析。从自然环境条件、产业结构及布局、能源消费与污染物排放、环境管理水平等方面分析大气污染问题的成因及来源。

其次，根据基准年大气污染物排放量和环境浓度，结合目标年总量控制目标，设定分阶段环境空气质量目标。这里的基准年大气污染物排放量及环境浓度是指根据统计资料或通过调研等获得研究区域基准年的污染物排放量数值和污染物环境浓度监测值，为目标年污染物排放量的估算提供数据基础支持。这里的总量控制目标是指国家或者地方政府限定的该区域在目标年大气污染物的允许排放量(或者削减量)的指标要求。这里的分阶段环境空气质量目标是指在多个阶段环境目标约束下大气污染物环境浓度或者浓度下降值。

然后，根据总量控制指标和分阶段环境质量目标，设置多种减排情景。综合源模型、受体模型，进行不同减排情景的环境效果模拟，得出符合分阶段减排目标的不同减排情景的初始组合方案。这里设定的多种减排情景指的是各类污染源末端治理和源头控制的方案的情景组合。

最后，根据各控制单元气态污染物和颗粒物主要贡献源类的分担率大小及浓度贡献水平、不同源类可消减的空间大小、控制措施可执行性、技术经济成本、是否更多的受益人口享受环保效益等条件筛选初始方案，得出备选组合方案。采用层次分析法等技术，建立污染控制方案优选方法，筛选出最优的不同污染物减排组合方案，核算各分阶段环境目标约束下的二氧化硫、氮氧化物、一次颗粒物(包括PM_2.5和PM₁₀)的允许排放总量，即在该阶段以一污染物环境浓度达标为约束的条件下，二氧化硫、氮氧化物、一次颗粒物(包括PM_2.5和PM₁₀)的环境容量。

上述的以一种污染物环境浓度达到分阶段环境目标为主线，这里的一种污染物所指的是PM_2.5，也可以是PM₁₀，还可以是二氧化硫，也可以是氮氧化物，还可以是其他污染物，根据需求进行选择，以下以PM_2.5为例进行大气环境容量核算。

使用大气颗粒物来源解析的方法计算各排放源对颗粒物的贡献率，颗粒物污染物主要指的是PM_2.5和PM₁₀。

大气颗粒物来源解析主要有三种技术方法：排放源清单法、源模型(扩散模型)法和受体模型法。

排放源清单法是根据排放因子(颗粒物污染物指的是PM_2.5和PM₁₀)，估算区域内各种排放源的排放量，识别对受体有贡献的主要排放源。这种方法用于颗粒物来源解析主要存在两方面的缺陷：一是颗粒物开放源众多，其排放量难以准确得到。二是排放源的排放量与其对受体的贡献通常不是线性关系。该方法一般作为大气颗粒物源解析技术的一种辅助手段。

扩散模型根据各种污染源源强和气象、地形等资料，模拟污染源对受体的贡献。对于量大面广的颗粒物开放源、无组织排放源来说，由于难以得到可靠的源强资料，扩散模型模拟这些污染源类对受体的贡献值的不确定性大。

受体模型从受体出发，根据排放源及环境受体颗粒物的化学、物理特征等信息估算各类污染源对受体的贡献，是目前世界上应用最为广泛的源解析技术之一。但是，仅用受体模型难以将二次粒子解析到前体物所对应的源。

鉴于不同源解析技术方法各有特点，同时也都存在着不足，这里颗粒物来源解析方法选择多种源解析技术方法相结合的综合技术方法。

环境空气中的颗粒物来源于各种源类，每一种源类对环境空气中颗粒物的贡献都要占去一定的环境容量。根据环境空气质量目标，对颗粒物实施目标容量总量控制，要考虑各源类对环境空气中颗粒物的现状排放量和贡献值，并通过一定的技术方法和手段制定各源类的目标允许排放量和贡献值。实现颗粒物的总量控制与环境空气质量挂钩。

鉴于有些颗粒物源类如开放源，其源强不确定性较大，对难以确定排放量的源类采用控制其浓度贡献值的方法进行目标容量总量控制，确定其当量浓度，以便于环境管理中对开放源控制效果的评估。

也就是，根据区域内PM₁₀、PM_2.5来源解析研究成果，分析各颗粒物污染源类对环境空气中PM₁₀、PM_2.5的贡献以及各源类的可削减空间，设定不同源类的减排情景，综合源模型、受体模型，分析各减排情景的环境效果，确定满足环境质量目标的污染物排放总量(或当量浓度)。

颗粒物污染物来源主要包括有组织排放源类、二次粒子和开放源类。

对有组织排放源类允许排放量的确定方式主要包括以下步骤：

(1)调查分析能源结构、产业结构、工业布局的现状，研究其对环境空气污染的影响程度，研究产业结构中不同行业对颗粒物污染的贡献率；

(2)分析不同行业的污染排放绩效现状，确定代表各类排放源先进技术水平的绩效标准，并结合河南省各地市的发展规划、国家和地方的有关产业政策和环境保护政策，确定基准排放因子；

(3)根据总体发展规划、能源结构、产业结构、工业布局的规划，预测目标年能源消费总量及结构比例、产业结构及工业布局的变化情况,结合基准排放因子，确定基准允许排放因子；

(4)利用环境空气质量模型，对固定源类所排放的颗粒物环境浓度进行模拟，确定固定源类在目标年对环境空气中颗粒物的浓度贡献值和排放总量；

(5)根据源解析结果中线源对环境空气中颗粒物的贡献值及机动车现有保有量、机动车尾气排放标准，利用线源模型建立机动车保有量及尾气排放标准与机动车尾气尘贡献值之间的关系，根据目标年机动车增加情况及尾气排放标准测算目标年机动车尾气尘贡献值，以此作为线源目标年的允许贡献值。

环境空气中的污染物除了有组织排放源外，还有二次颗粒物，该二次颗粒物由气态污染物SO₂、NO₂经过大气化学反应转化而来，对二次颗粒物目标年的环境浓度贡献值的确定方式包括以下步骤：

(1)根据颗粒物源解析结果中二次颗粒物的现状贡献值、环境空气中SO₂、NO₂的现状监测浓度及环境空气质量模型数值模拟，建立前体物浓度与二次颗粒物浓度之间的关系；

(2)根据SO₂、NO₂的减排情景，确定目标年SO₂、NO₂在环境空气中的浓度；

(3)利用气态污染物浓度与二次颗粒物浓度之间的关系，确定目标年二次颗粒物的贡献值。

污染物源类还包括颗粒物开放源类，其允许贡献值的确定方式主要包括以下步骤：

由于开放源类的源强难以确定，其进入环境空气中的颗粒物总量也难以确定，因此，采用将环境空气中颗粒物的允许浓度值作为目标总量，对各类源进行分配的方法，确定开放源类的目标允许贡献值C_开放源。

C_开放源＝C_s-C_固定源-C_线源-C_二次粒子-C_其它

其中：C_s为环境空气质量目标值，C_其它为源解析结果中其它源类的贡献值。

设置开放源类治理情景，根据开放源类对环境空气中颗粒物现状贡献值及开放源现状，评估开放源类治理措施的环境效果，使开放源类对环境空气中颗粒物的贡献值达到目标允许贡献值C开放源的要求。

根据排放绩效来计算气态污染物允许排放量，气态污染物主要包括二氧化硫和氮氧化物。

对于气态污染物排放源，分析不同行业(或污染源类)的污染排放绩效现状，确定代表各类排放源先进技术水平的绩效标准，并结合不同区域的发展规划、国家和地方的有关产业政策和环境保护政策，确定基准允许排放因子。同时根据各污染源的性质和排放状况设定其初始允许排放量，利用环境空气质量模型进行环境目标可达性分析，确定各类污染源允许排放总量。其具体步骤为：

1)确定基准排放因子和排放量。

对于气态污染物的基准排放因子和排放量的确定方式为：将二氧化硫和氮氧化物的排放源分成电厂源、供热源、工业源以及民用燃煤源及移动源，根据国家和地方污染排放标准及相关产业政策，针对不同污染源类，分别选择不同的指标，确定基准排放因子和基准排放量。

选择单位产值的污染物排放量分析工业源的排放绩效。根据城市或地区的发展规划、国家和地方的有关产业政策和环境保护政策，分为主导行业、鼓励发展的行业、限制发展的行业、逐步淘汰的行业4个层次，取不同的权重系数，结合不同行业的产值、规模等，计算工业源的污染物基准排放量。

虽然民用燃煤源的排放量相对较少，但由于其煤质差，排放高度低且烟气未经净化直接排放，对污染物环境浓度的影响不容忽视。利用经济补偿等方式，鼓励没有集中供暖的居民使用电等清洁能源取暖；通过征收燃煤税等手段，限制民用烹饪燃煤的使用，实现民用燃煤源的逐步取代，故未给出其基准排放因子。

2)确定综合调节系数与各源类初始允许排放量。

对于同类燃煤源，由于地理位置、排放高度、排放时间(采暖季、非采暖季)等不同，相同的排放源强造成的环境浓度可能有较大的差异。因此，对于同类污染源，取相同的单位源强，将源位置、排气筒高度及排放时间(采暖季、非采暖季)等污染源参数输入环境空气质量模型，确定综合调节系数。

将各类污染源基准排放量与综合调节系数相乘得到其初始允许排放量。

3)通过对环境目标可达性分析来确定最终允许排放量。

将确定的各排放源污染物初始允许排放量输入环境空气质量模型，进行环境目标可达性分析，对于未达到环境目标的总量分配结果，通过调节各类燃煤源的基准排放因子，循环模拟环境浓度贡献，直到达到环境目标为止。确定污染源允许排放总量及分配方案。

通过计算不同污染源类的颗粒物污染物的允许排放量的计算和气态污染物的计算，继而进一步计算不同控制单元的大气环境容量，进而提出大气污染防治的对策和建议。

最后，主要大气污染物允许排放量的具体计算过程如下：

PM_2.5受体模型解析结果中可以得到燃煤、工业、机动车、扬尘以及其他源类对受体中PM_2.5浓度的贡献，再根据源模型解析的出的电力和生活对PM_2.5贡献的相对大小(m：n)，可以将燃煤源细化为电力源和生活源。

其中各个源类和污染物对应的i和j的值如下表：

三种污染物当前浓度为C_j(j＝1，2，3)

由于PM_2.5存在区域贡献的问题，故C₁＝C₀x(1-η)，其中η为区域贡献率，则污染物环境浓度贡献值为，

C_ij＝C_jxA_ij

其中，C_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的环境浓度贡献值，μg/m³，

C_j指的是第j种污染物的当前环境浓度，μg/m³，

A_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的浓度贡献率，排放源贡献率＝(仅加入单行业排放源后得到的浓度-背景浓度)/所有排放源计算的浓度。

ΔC_j＝ΔC_jp+ΔC_js

ΔC_j指的是第j种污染物环境浓度的变化量，μg/m³，

ΔC_jp指的是第j种一次污染物环境浓度的变化量，μg/m³，

ΔC_js指的是第j种二次污染物环境浓度的变化量，μg/m³。

ΔC_jp＝∑_i(C_ijxX_ij)

ΔC_jp指的是环境空气中第j种一次污染物的变化量，由于SO₂和NOx在空气中没有一次和二次之分，故ΔC_jp＝ΔC_j(j＝2,3)，μg/m³，

C_ij指的是第i种源类对于第j中污染物的环境浓度贡献值，μg/m³，

X_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的环境浓度贡献的变化率。

ΔC_js指的是第j种二次污染物环境浓度的变化量，μg/m³，

是由CMAQ模型模拟出来的硫酸盐变化量与SO₂变化量的函数，

由CMAQ模型模拟出来的硝酸盐变化量与NOx变化量的函数，

C′_j＝C_j+ΔC_j

C_j'指的是第j种污染物变化后的环境浓度，μg/m³；

一次颗粒物(包括PM_2.5和PM₁₀)、SO₂和NOx总排放量的计算:

E_ij＝E_jxP_ij

其中，E_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的排放量，吨/年。

E_j指的是第j种污染物当年的总的排放量，吨/年。

P_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的排放量分担率。

ΔE_j＝∑_i(E_ijxY_ij)

其中，ΔE_j指的是第j种污染物排放量的变化量，吨/年。

E_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的排放量，吨/年。

Y_ij指的是第i种源类对于第j种污染物的排放量变化率。

E′_j＝E_j+ΔE_j

其中，E′_j指的是第j种污染物变化后的总排放量，吨/年。

E_j指的是第j种污染物当年的总的排放量，吨/年。

ΔE_j指的是第j种污染物排放量的变化量，吨/年。

其中，研究区域在基准年一次PM_2.5和PM₁₀排放量的计算方法如下：

环境空气中一次排放的PM_2.5主要来源于火电行业，水泥行业，钢铁行业、生活烟粉尘和扬尘的排放等。其中火电、钢铁、水泥、生活烟粉尘在地区环境统计年报均有详细数据，再结合研究区域其他行业PM_2.5的排放情况，估算这四大行业占环境一次PM_2.5排放量的占比(α)，进一步可以得到区域基准年年一次PM_2.5排放总量。而不同行业内颗粒物存在着不同粒径分布，即估算一次PM₁₀与一次PM_2.5在不同行业的比例关系可得到一次PM₁₀排放量。

排放源	火电	水泥	钢铁	生活
					代号(k)	1	2	3	4

Y_k＝YF_k-F_k

Y_k指的是第k种排放源烟尘的排放量，吨/年；

YF_k指的是第k种排放源烟粉尘的排放量，吨/年；

F_k指的是第k种排放源粉尘的排放量，吨/年。

E₁指的是PM_2.5的排放量，吨/年；

Y_k指的是第k种排放源烟尘的排放量，吨/年；

M_1k指的是第k种排放源排放的烟尘中PM_2.5的占比；

E_i4＝E_i1xβ_i

E_i4指的是第i种源类对于PM₁₀的排放量，吨/年；

E_i1指的是第i种源类对于PM_2.5的排放量，吨/年；

β_i指的是第i种源类排放的PM₁₀比PM_2.5的倍数；

E₄＝∑_iE_i4

E₄指的是PM₁₀当年的总的排放量，吨/年；

E_i4指的是第i种源类对于PM₁₀的排放量，吨/年；

根据上述公式，只要确定了污染物环境浓度贡献率和排放量分担率，结合前期准备工作中通过环境统计年鉴和实地调研的资料中所得的区域基础数据，就可以根据本发明的大气环境容量核算方法进行相关计算，在一种污染物环境目标约束下，主要大气污染物的允许排放总量，进而对该研究区域提出大气治理的建议。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.综合考虑不同季节的气象资源(大气自净能力)、各行业生产特点及污染源排放方式、未来发展规划等因素的动态变化，核算环境容量及污染物允许排放量，实现大气环境容量资源的优化配置。

2.确定的污染物允许排放总量满足“分阶段环境空气质量目标及总量减排指标”的双重达标要求。

3.确定的各行业排放绩效标准既能代表目前的先进技术水平，规范排污单位的生产行为，促使其改革工艺、提高效率，自觉向着节能低排、清洁生产的方向发展。同时，在满足环境目标的基础上，具有经济技术可行性和可操作性。

3.基于环境容量可为未来产业发展的适宜模式的选择及相应的环境准入条件的确定提供依据，以环境容量优化产业发展模式。

4.针对主要气态污染物排放源及颗粒物有组织排放源，给出满足分阶段环境空气质量目标的最大允许排放量。针对开放源、二次颗粒物等，给出满足分阶段环境空气质量目标的允许贡献浓度，便于环境管理部门核查与评估。

5.本发明在研究区域范围尺度较大，下垫面和气象条件复杂和污染物排放源类别较多且分布不均的条件下同样适用。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种大气环境容量核算方法，其特征在于：包括设定分阶段环境保护目标，以一种污染物环境浓度达到所述分阶段环境保护目标为约束条件，结合污染物总量减排指标要求设定不同减排情景，利用空气质量模型及受体模型进行环境效果模拟，核算满足环境质量目标和总量减排指标的大气污染物的允许排放总量。

2.根据权利要求1所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述核算满足环境质量目标和总量减排指标的大气污染物的允许排放总量包括分别核算气态污染物允许排放总量和颗粒物污染物允许排放总量。

3.根据权利要求1或2所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述减排情景的设置依据为总量控制指标和分阶段环境质量目标，确定不同所述减排情景下所述一种污染物环境浓度的目标削减比例。

4.根据权利要求3所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：在设定所述分阶段环境保护目标之前还包括分析研究区域、确定控制单元和确定控制因子。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述大气污染物具有不同污染源，所述大气污染物包括气态污染物和颗粒物污染物，所述不同污染源包括有组织排放源和无组织排放源。

6.根据权利要求5所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述不同污染源对所述气态污染物允许排放总量的计算具体包括以下步骤：

S1：确定基准排放因子和基准排放量；

S2：确定综合调节系数与各个污染源类初始允许排放量；

S3：通过环境目标可达性分析确定最终允许排放量。

7.根据权利要求6所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述不同污染源对颗粒物污染物排放总量包括有组织排放源类允许排放量、二次颗粒物允许浓度贡献值和开放源类允许浓度贡献值。

8.根据权利要求6或7所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述有组织排放源类允许排放量的计算包括以下步骤：

S4：研究不同行业对颗粒物污染的贡献率；

S5：确定基准排放因子和基准允许排放因子；

S6：确定所述有组织源在目标年对环境空气中一次颗粒物的允许浓度贡献值和允许排放总量；

S7：线源目标年的允许贡献值。

9.根据权利要求8所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述二次颗粒物允许浓度贡献值的计算具体包括以下步骤：

S8：建立前体物浓度与所述二次颗粒物浓度之间的关系；

S9：确定目标年前体物在环境空气中的浓度；

S10：根据气态污染物浓度与二次颗粒物浓度之间的关系，确定目标年所述二次颗粒物的允许浓度贡献值。

10.根据权利要求9所述的一种大气环境容量核算方法，其特征在于：所述开放源类允许浓度贡献值的计算具体包括以下步骤：

S11：确定所述开放源排放现状和对环境空气中颗粒物浓度的现状贡献值；

S12：评估所述开放源治理措施的环境效果；

S13：确定目标年所述开放源类对环境空气中颗粒物浓度的允许贡献值。