（环境工程专业论文）迁西县大气环境容量研究.pdf

摘要 摘要 近年来，随着迁西县经济快速发展，能耗大幅度增加，导致大量污染物排放， 大气污染问题严重，空气质量急待改善。但对于迁西这样一个以钢铁为主的重工 业城市，控制大气环境污染仅靠对众多的点源实施浓度控制是不够的，必须实施 综合整治和总量控制；而实施综合整治和总量控制的基础是对环境容量进行测算 和研究。因此，为了使迁西县更合理地制定总量控制目标和控制战略，环境空气 质量尽快得到改善，本论文以迁西县为研究区域，开展了迁西县大气环境容量研 究。 首先，本论文在系统阐述迁西县区域环境特征基础上，重点收集迁西县近5 年的常规气象资料，统计分析了该区域风向、风速、稳定度、污染系数等地面大 气污染气象特征，并选出了典型日气象资料，为迁西县大气环境容量的确定奠定 了重要基础。进而详细调查收集迁西县主要工业企业、采暖锅炉的排污状况及扬 尘的数据资料，对s 0 2 、t s p 污染源强进行了统计与汇总，掌握了较准确和全面 的污染源资料。然后根据迁西县自然环境特征，对大气环境容量的预测模型进行 了筛选、初定、验证和建立；并根据相应条件参数污染源数据，应用模型对迁西 县主要污染因子s 0 2 、t s p 环境容量进行了确定。最后，对迁西县大气环境容量 的测算结果进行了初步分析，提出污染达标控制初步方案。 本论文及其相关工作的研究结果将为迁西县大气污染综合防治、优化污染源 控制方案和改善大气环境质量方案的制定提供科学的依据。 关键词：大气环境；环境容量；模型；预测；环境管理 北京t 业大学t 程硕f ：毕业论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n to ft h eq i a nx i c o u n t y ，t h ec o n s u m p t i o no fe n e r g yh a se n h a n c e dw i t hg r e a te x t e n t ，w h i c h h a sc a u s e dt h ed i s c h a r g eo f g r e a ta m o u n to f p o l l u t a n ta n ds e r i o u sp r o b l e m o fa i rp o l l u t i o n t h eq u a l i t yo fa i rn e e d st ob ea m e l i o r a t e t lu r g e n t l y b u t t ot h eh e a v yi n d u s t r yc o u n t yo fq i a nx iw h i c hr e l i e sm a i n l yo ns t e e l ，i ti s n o te n o u g ht oc o n t r o lt h ea t m o s p h e r ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o nm e r e l yo n c a r r y i n go u tc o n s i s t e n c yc o n t r o l l i n gt o w a r da l lt h ei n d u s t r i a lp r o d u c t i o n a r e a s t h ec o m p r e h e n s i v er e n o v a t i o na n dt o t a ls u mc o n t r o lm u s tb e c a r d e do u tw h i l et h eb a s i ct oc a r r yo u ti st os u r v e ya n dr e s e a r c ho n e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y t h u s ，i no r d e rt om a k et h eq i a nx ic o u n t yd r a f t m o r er e a s o n a b l yt h ec o n t r o l l i n ga i m sa n ds t r a t e g i e so ft o t a ls u m ，a n d e n v i r o n m e n t a la i rq u a l i t yb ea m e l i o r a t e da ss o o na sp o s s i b l e ，t h i sp a p e r r e s e a r c h e so nt h eq i a nx ic o u n t ya n dc a r r i e so nt h er e s e a r c ho ni t s a t m o s p h e r ee n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y f i r s t l y ，t h i sp a p e re x p o u n d ss y s t e m a t i c a l l ye n v i r o n m e n t a lf e a t u r e so ft h e q i a nx ic o u n t ya r e a ，e m p h a s i z e so nc o l l e c t i n gt h ec o n v e n t i o n a l a t m o s p h e r em a t e r i a lo ft h eq i a nx ic o u n t yi nt h el a s tf i v ey e a r s ，c o u n t s a n da n a l y z e st h ew i n dd i r e c t i o na n d s p e e d ，d e g r e eo fs t a b i l i t y a n d p o l l u t i o nc o e f f i c i e n to fg r o u n da t m o s p h e r ep o l l u t i o nf e a t u r e sa n dt h e n c h o o s e so u ta t m o s p h e r em a t e r i a l so ft y p i c a l d a y s ，w h i c hm a k e sa n i m p o r t a n tb a s i so nt h ed e t e r m i n a t i o no nt h ea t m o s p h e r ee n v i r o n m e n t a l c a p a c i t yo ft h i sc o u n t y f u r t h e r m o r e ，t h i sp a p e rc o n c r e t e l yi n v e s t i g a t e s a n dc o l l e c t st h es t a t i s t i cm a t e r i a lo ft h ec o n d i t i o no fp o l l u t i o nd i s c h a r g e a n dd u s to fm a i ni n d u s t r i a le n t e r p r i s e sa n dh e a t i n gb o i l e r so ft h i sc o u n t y ； m a k e ss t a t i s t i c sa n dc o l l e c t i o no ft h ep o l l u t i o ns o u r c e si n t e n s i t yo fs 0 2 i i a b s i k a o l a n dt s pa n dm a s t e r s c o m p a r a t i v e l y a c c u r a t ea n d c o m p r e h e n s i v e m a t e r i a l so f p o l l u t i o ns o u r c e s t h e n ，a c c o r d i n g t ot h en a t u r a l e n v i r o n m e n t a lf e a t u r e so ft h i sc o u n t y ，t h i sp a p e rs i t t s ，p r i m a r i l yd e c i d e s ， v e r i f i e sa n de s t a b l i s h e st h ef o r e c a s tm o d e lo ft h e a t m o s p h e r e e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t ya n dt h e na c c o r d i n gt op o l l u t i o ns o u r c e sd a t ao f r e l a t e dc o n d i t i o n a lp a r a m e t e r ，a p p l y i n gt h em o d e l ，t h i sp a p e rd e t e r m i n e s e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo ft h em a i np o l l u t i o nf a c t o r so fs 0 2a n dt s po f t h i sc o u n t y a tl a s t ，t h i sp a p e rm a k e sap r i m a r ya n a l y s i so ft h es u r v e y r e s u l to ft h ea t m o s p h e r ee n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo ft h i sc o u n t ya n dm a k e s o u tt h ep r i m a r ys c h e m eo ft h ep o l l u t i o ns t a n d a r dc o n t r 0 1 t h i sr e s e a r c hr e s u l tw i l lo f f e rs c i e n t i f i cf o u n d a t i o nt o w a r dt h es c h e m e d r a f to ft h i sc o u n t yo nc o m p r e h e n s i v ep r e v e n t i o na n dc u r eo fa t m o s p h e r e p o l l u t i o n ，o p t i m i z a t i o n o nt h ec o n t r o lo f p o l l u t i o n s o u r c e sa n d i m p r o v e m e n to ft h ea t m o s p h e r ee n v i r o n m e n t a lq u a l i t y k e yw o r d s ：a t m o s p h e r ee n v i r o n m e n t ；e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y ；m o d e l ； f o r e c a s t ；e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名： 够乱殇 日期：碑! 兰：野 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 简述 总量控制作为一种环境管理的思想，与之相对应的是浓度控制。随着中国社 会经济的发展、环境污染的加剧，浓度控制的弊端和不足愈发明显地暴露出来。 总量控制也正是在浓度控制的基础上，针对浓度控制的不足而提出并发展起来的 一种环境管理制度。 大气污染物总量控制的理论基础是大气环境容量和大气输送理论，根据不同 的环境管理目标，环境污染物总量控制可分为两种类型，即容量总量控制和目标 总量控制。 容量总量控制是环境容量所允许的污染物排放总量控制。它是从环境质量要 求出发，在充分考虑环境自净能力的基础上，运用大气环境容量理论和环境质量 模型，计算环境允许的纳污量，并据此确定污染物的允许排放量；进一步通过技 术经济可行性分析、优化分配污染负荷，确定出切实可行的总量控制方案。容量 总量控制的特点是将污染源的控制水平与环境质量直接联系。 目标总量控制是依据区域污染物排放总量目标或区域污染物排放削减总量 目标，从当前排放水平出发，通过技术和经济可行性分析，在污染源之间优化分 配污染物排放量或削减量，制定排放目标控制方案，实现区域污染物排放总量目 标和区域污染物排放削减总量目标。 目标总量控制相对容量总量控制而言是一种简便易行的办法。目标总量控制 具有不需高深的技术和复杂的研究，资金投入少，能够充分利用现有的污染排放 数据和环境状况数据等优势，但缺点是污染物的排放量与环境质量没有直接的联 系；所以，目标总量控制的目标只是总量的目标，而不是环境质量的目标；为实 现环境质量达标，目标总量控制应当视为容量总量控制条件不成熟时的过渡阶 段。鉴于我国的环境管理政策己由以前的污染源管理转变为环境质量管理，目标 总量控制已不能满足目前环境管理的需要；因此，实施容量总量控制是环境管理 的必然趋热。 实施环境容量总量控制有两个方面的积极意义：一是确保总量控制计划和排 污许可证总量核定的合理性和科学性：二是可以为经济结构的战略调整和产业布 局优化提供决策依据，引导经济发展方向，提高经济增长质量。 1 1 1 国内外大气环境容量控制的研究现状 总量控制方法自上世纪9 0 年代末由日本提出以后，在日本、美国等发达国 家得到了广泛应用i l 】，并取得了良好的效果。 1 北京t 业大学t 挥硕f 。学位论文 我幽关于总量控制方向的研究起步较晚。但是，2 0 0 0 年9 月新修订的中 华人民共和国大气污染防治法开始实施，其中第1 5 条规定“国务院和省、自 治区、直辖市人民政府对尚未达到规定的大气环境质量标准的区域和国务院批准 划定的酸雨控制区，二氧化硫污染控制区，可以划定为主要大气污染物排放总量 控制区。主要大气污染物排放总量控制的具体办法由国务院规定。”使得总量控 制在推行中获得了强有力的法律支持。并且近年来大气环境工作者开拓性地进行 了大气环境容量和更有效地大气污染控制技术的研究工作，为在我国实行城市大 气污染总量控制奠定了理论基础【2 】。同时许多城市进行的大气环境过程，大气环 境质量模拟，大气环境规划和总量控制以及大气污染治理技术和综合整治途径等 卓有成效的研究和实践，为实行总量控制提供了适合我国国情的道路和方法，积 累了丰富的经验和资料1 3 _ 5 j 。 1 1 2 大气环境容量的概念及研究现状 关于环境容量的概念，有关文献有着不同的阐述。陈建平等学者指出：环境 容量是指污染物在某一环境单元所允许承纳的最大量，它是一种重要的环境资源 6 - 7 1 。伏晴艳等学者指出环境容量是指对于一定地区，根据其自然净化能力，在 特定的污染源布局和结构下，为达到环境目标值所允许的大气污染物最大排放量 i s j 。总之，大气环境容量是指某一范围内达到或满足大气质量标准所允许排放的 最大污染物总量。 大气环境容量的研究是一个非常复杂的问题。它不仅涉及到空气质量预测模 型、污染源分布特征、污染气象、本底污染浓度，而且也涉及周边区域特征及污 染程度。近年来对大气环境容量的研究越来越得到国内外环境专家的高度重视， 也相继开展了一些重要研究，取得了一些进展。m e d o n a l d 等人在1 9 9 6 年对加拿 大a l b e r t a 地区硫氧化物的沉积和通量进行研究时，应用箱式和烟云复合模型对 该区域的环境容量进行了研究：在我国对大气环境容量也进行了不少研究和探 讨，如沈阳市环保局应用a d m s 城市大气环境模型对二氧化硫和可吸入颗粒物 的大气环境容量进行估算 9 - 1 0 j 。但由于大气环境的复杂性和多变性，上述有关大 气环境容量研究还未能达到非常满意的结果，在污染源调查、监测、数据采集、 环境测试、边界条件确定以及模型匹配等方面还存在着不足。但这些结果为大气 环境容量进一步打下了很好的基础。 1 1 3 相关研究存在的问题 由于大气环境容量的研究涉及大气环境科学的许多基本理论问题和大气污 染控制的许多实际问题。它的产生和发展在很大程度上取决于污染物在大气环境 中的迁移、转化规律研究趋势的不断深入，以及数学手段在大气环境研究中应用 的不断提高。 第1 章绪论 在常用的a p 值法中，总量计算的a 值法是以箱式模型为依据的。由于箱 式模型是一种简单的城市空气质量模式；它非常的简单，尤其适于缺少详细的气 象和污染源资料的城市采用，并且具有一定的合理性和科学依据。所以，至今仍 被采用。 但是，箱式模型有以下两个主要的假设：在箱体内，污染源( 试作面源) 的 源强是一个常数；污染物进入箱体( 大气) 后，立即在铅直方向上均匀分布；因 此，只有在城市污染源分布比较均匀，铅直扩散速率较快的情况下，上述假定才 有一定的合理性。所以，a p 值法独立使用于城市大气污染物总量控制时，只 能是一种基础性的宏观控制，因而只能用到一定的程度。如果试图只用a - p 值 法控制污染源达到大气环境质量目标是不适宜的。因为它在原理上的弱点( 假设 条件) 是它不能保证对城市污染源密集区不出现超标点。要调整参数使其全部达 标，势必使他的弱点突显出来，造成大的误差。同时a p 值法也不能很好的反映 气象条件对大气环境容量的影响【1 1 。1 3 【2 3 】。此外，a 值法忽略了变动环境容量( 将 同时考虑干、湿沉积和化学转化过程的环境容量叫做变动环境容量) ，它所计算 确定的为基本环境容量( 只考虑输送、扩散过程的环境容量叫做基本环境容量) 【1 4 【1 2 - 2 引。 多源模拟法的模型所依赖的因素繁多，不易操作。特别是在暂时没有污染源 或污染源信息不详尽时，无法得出区域内的容许排放总型1 5 l 。另外，由于受到污 染源排放高度、气象条件、地形条件、污染源排放状况等诸多因素的影响，在保 证地面浓度达标的前提下，区域内某种污染物的最大允许排放量，不是一个常量， 允许排放量是污染源排放高度的函数，随着排放高度的增加而增加【1 6 。1 引。 所以，独立的使用多元模拟法进行总量控制，和独立的使用a p 值一样，都 是不适宜的。应该将这两种方法有机的结合起来，克服两者的弱点，发挥各自的 优点。 1 2 课题的研究目的及意义 1 2 1 研究目的 通过本课题的研究，测算出迁西县城区大气环境容量，提出大气污染控制措 施，为大气环境容量总量控制提供技术依据；为排污许可证制度的实施奠定基础； 为优化当地的产业结构和工业布局提供决策依据；为迁西县的可持续发展提供依 据。 1 2 2 研究意义 大气环境容量是在城市生态和大气环境不受到污染时各污染源排放的量。大 气环境容量的研究确定是有效控制大气环境污染、改善环境质量的基础，是政府 北京t 业大学t 程硕十学位论文 制定大气污染控制决策的主要依据之一，对于制定环境管理规划、环境规划也十 分重要。 近年来，迁西县政府和环保部门对大气环境污染控制的力度不断加大，一些 控制大气污染的政策及措施也相继出台，迁西县大气环境质量有了明显好转，污 染物二氧化硫和烟粉尘浓度持续下降。但迁西县社会、经济的快速发展，居民生 活水平不断提高及工商能耗的大幅增加，建设规模的不断扩大，人口密度的不断 加大等，都导致了生活、生产有组织源和无组织排放源的大量污染物的排放，因 此，控制迁西县的大气环境污染任务仍十分艰巨。本课题的研究非常必要和及时。 不仅可以理解和认识大气污染产生和变化的基本规律，测算城市区域环境容量， 而且为实现城域总量控制目标、进行基于容量的总量优化分配提供重要的依据和 支持，从而可以为本地区的可持续发展提供决策依据，具有一定的实用价值。 1 3 研究的主要内容及技术路线 1 3 1 本论文主要内容 ( 1 ) 迁西县气象资料的收集与统计。在系统分析迁西县区域环境特征基础上， 重点收集迁西县近5 年的常规气象资料，统计分析该区域风向、风速、稳定度、 污染系数等地面大气污染气象特征，确定典型r 气象资料，为后续预测提供基础 数据。 ( 2 ) 迁西县污染源调查与统计分析。按有组织排放源和无组织排放源分类收 集目前迁西县各污染源的污染物排污统计数据，对主要污染因子s 0 2 、t s p 污染 源强进行统计与汇总，掌握较准确和全面的污染源资料。 ( 3 ) 迁西县城区大气环境容量的确定。根据迁西县自然环境特征，对大气环 境容量的预测模型进行筛选、初定、验证和建立；并根据相应条件参数及污染源 数据，应用模型对迁西县主要污染因子s 0 2 、t s p 环境容量进行测算。 ( 4 ) 提出污染达标控制初步方案。对迁西县大气环境容量的测算结果进行初 步分析，提出有效的污染达标控制方案，为迁西县政府制定大气污染控制决策提 供科学依据。 1 3 2 技术路线图 本次测算工作利用迁西县2 0 0 5 年的污染源统计数据和9 0 保证率下的气象 数据，应用高斯模型，测算迁西县城区大气s 0 2 、t s p 的环境容量。总体技术路 线见图1 1 。 第1 章绪论 测算因子的确定大气功能区划 污染源调查与分析 气象资料调查与分析 选择大气环境容量预测模型参数的确定与 模型的验证 图卜1 本研究技术路线图 f i g 1 1t e c h n o l o g yc o u r s e sf o rt h i sp a p e r 北i 工n 学工程碰学位论文 第2 章迂西县区域环境特征 2 1 地理位置 迁西县位于河北省东部，唐山市北部，燕山南麓古长城脚下，滦河中下游， 地理坐标为北纬3 9 。5 7 1 5 ”一4 0 。2 7 7 4 8 “，东经1 1 8 。6 4 9 k 1 1 8 。3 7 1 9 ”之闯。东西横距3 9 k i n ，南北纵距5 1 k m 。四周与七县相接壤，东连青龙县、 迁安县级市：南接丰润、滦县并县；西邻遵化县级市；北上承德市的兴隆、宽城 两县以长城为界。具体见图2 一l 。 幽2 - 1 迁西县地理位置示意图 f i g2 - 1g e o g r a p h i c a lp o s i t i o no fq i a nx ic o u n t y 第2 章辽两县区域环境特新f 2 2 交通状况 全县交通以公路为主，有丰润一董家口，三屯营一抚宁，兴城一野鸡坨，帮均一 宽城等干线公路纵横全县；此外，秦岭铁路贯穿迁西，设有迁西站，龙山至桃园 和潘家口至遵化的地方铁路也从县境西部通过。 2 3 地质地貌 迁西县地处燕山山脉南麓，地形复杂，山多地少，最高峰为上营乡的八面峰， 海拔8 4 2 m ，最低处为海拔7 0 m 的迁西县，整个迁西县为北宽南尖，近似倒三角 形，地势西北高，东南低。全县有四条较大的山岭，沿东南走向，大致平行，中 间夹有丘陵地带。本县地貌特点为“三多一少”，即山多、河多、沟多、地少， 大体为“七山一水分半田，半分道路和庄园”。山地总面积为1 2 1 9 5 2 k m 2 ，占全 县总面积的8 4 7 5 。 地层：东北部擦崖子西北有少部分侏罗系及寒武系岩出露，大部分为火山岩 地层；河床沟谷为第四系松散地层。主要有片麻岩、渗积岩、火成岩、砾岩及第 四系洪积层。 2 4 气候特征 本区属暖温带半湿润大陆性季风气候，季风显着，四季分明，春季干燥多风， 夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冷暖适中，冬季寒冷少雨。年均气温1 0 1 ， 最热月7 月平均气温2 5 1 ，最冷月1 月平均气温一7 8 ，年极端最高气温3 9 9 ，年极端最低气温一2 5 。最大年均降水量为7 7 8 m m 左右，多集中在夏季，约 占全年降雨的7 0 以上，同时也是暴雨、冰雹的集中的季节，容易生产山洪和泥 石流灾害。全年主导风为西北风，北风和东北风次之，平均风速为2 3 0 m s 。本 区域无霜期约1 9 0 d ，年日照时数2 7 0 5 9 h 。 2 5 水文地质 本区境内的地表水主要是过境河流和境内河流形成的，主要河流有滦河、洒 河、横河、长河、清河和还乡河。除还乡河属于潮白、蓟运河水系外，其余均属 滦河水系。滦河发源于河北丰宁县巴延图尔山麓的小梁山，于潘家口穿越长城流 经迁西和迁安，往南流至乐亭县兜网铺入渤海，全长8 8 8 k m ，其中迁西境内河长 1 5 0 k m 里，流域面积4 6 6k m 2 。地下水的储存主要为第四系浅层，其补给主要是 大气降水的渗入，主要河流对第四系层地下水也产生互补的作用。 北京t 业大学t 程硕f j 学位论文 2 6 经济与社会发展概况 2 6 1 行政区划 迁西县总面积1 4 3 9k m 2 ，辖9 个镇、8 个乡，1 个城区街道办事处，4 1 7 个 行政村、8 个居委会，县建成区面积7 8 9 平方公里，人口6 1 万人。 2 6 2 人口 迁西县共有3 5 0 9 3 9 人口，人口密度平均为2 4 4 人k m 2 。其中农业人口3 0 9 7 2 1 人，占总人口的8 8 ，非农业人口4 1 2 1 8 人，占1 2 。 2 6 3 社会和经济概况 迁西县主要农作物有小麦、玉米、高粱、红薯、谷子等；经济作物以板栗、 花生、核桃为主，尤其盛产板栗，素有“京东板栗故乡义称：工业有钢铁、采 矿、机械、纺织、冶炼、建材、化工、食品等，区域内矿藏资源丰富，有金、铁、 铜、锰、石灰石等。2 0 0 5 年内完成国内生产总值1 4 6 9 5 亿元。人均国内生产总 值1 6 万元。全县现有中小学5 2 所，小学3 8 7 所，县属卫生学校1 所，适龄儿 童入学率9 7 6 。 2 7 污染气象分析 2 7 1 地面污染气象 地面大气污染物浓度是由污染物排放量及污染气象条件共同决定的，相同的 污染源排放在不同的气象的条件下能产生不同的污染物浓度分布。污染气象条件 的好坏反映了大气自净能力的高低，因而对气象条件的评述是大气和污染预测中 不可缺少的内容。这里根据迁西县气象局近5 年的常规气象资料，统计了迁西县 的地面大气污染气象特征。统计分析了年、月地面风向、风速、稳定度、污染系 数，绘制风频、风速、污染系数玫瑰图，分析评价区污染气象特征。 ( 1 ) 风向频率 该区域年最多风向为n w 风，出现频率1 0 2 ，次多风向为s s w 风，频率为 9 2 5 ，最小风向频率为w 风和e n e 风，出现频率4 4 0 。 一年四季主导风向随季节变化如下：冬季( 1 月) 最多风向为n 风，出现频 率为1 4 8 ，其次为n n e 风，出现频率为1 2 9 ，表现了典型的冬季风特征；春 季( 4 月) 最多风向为n 风，出现频率为i 0 6 7 ，其次是n n e 风，出现频率为 9 7 ：夏季最多风向为s s w 风，频率为1 1 4 ，其次为s s e 风，出现频率为9 5 2 ； 秋季( 1 0 月) 最多风向为n 风，出现频率为1 2 2 6 ，其次是n n e 风，出现频率 为9 0 3 。 各风向风速统计见表2 1 ；各代表月及年风频玫瑰图见图2 - i 。 第2 章迂两县区域环境特征 表2 一l 各风向风速统计单位：m s t a b l e2 1w i n ds p e e ds t a t f o re a c h w i n dd i r e c ti o n n 2 2 1 8 3 32 21 6 n n e1 91 7 2 41 71 8 从表2 一l 中可以看出，该区域年平均风速2 3 m s ，全年风速春季最大( 4 月， 3 0 r n s ) ，冬季最小( 1 月，2 0m s ) ，年各风向平均风速w n w 风最大，3 0 m s ； n e 风最小，1 6 m s 。各代表月及年风速玫瑰图见图2 2 。 9 北京i 业大学工程硕学位论文 ：嚣t ：蓼。 ”a 、”f 黔? ”k 妻黟4 ”蕊尹2 s w s es w 、iy 啦 一月静风1 45 0 日月，静风1 11 2 一月 均2 n =四月平均3 m ，s 舯 h e瑚 耶 。z 。驻! 。 、y 警之 七月静风1t1b #十月静风3 06 七月平地2 0 m =十月平均21 0 m s _ 蠡i 。蠡， w ，：兰_ m翥 w 掺。z * 1 2 图2 - 2 风频玫瑰圈 f i gz - 2t h ew i n df r e q u e n c yr o s ep i c t u r e s 图2 - 3 风速玫瑰图 f i g 2 - 3t h ew i n ds p e e dr 0 8 ep i c t u r e s 对风速在不同风速段的分布进行了统计，结果见表2 2 。 表2 吨风速分级频率( * ) t a b d ez - 2t h ef r e q u e n c yo fw i n ds p e e di nd i f f e r e n ts e g m e n t s 从表2 2 可以看出：年风速分布以2 2 9m s 出现频率最多，为2 66 5 m s 以上风速出现频率最少。1 月以小于im s 风速出现频率最多，为3 0 9 4 ； 第2 章迁两县i 墨域环境特币f 4 月以3 4 9m s 风速出现频率最多，为3 2 8 9 ；7 月以2 , - - 2 9m s 风速出现 频率最多，为3 1 9 9 ；1 0 月以2 2 9m s 风速频率最多，为2 6 5 2 ；各季节 均是5m s 以上风速出现频率最少。从表中还可以看出，日风速分布1 4 时大风 频率最多，0 2 时小风频率最多。 ( 2 ) 污染系数 迁西县2 0 0 5 年污染系数统计结果见表2 3 。 表2 - 32 0 0 5 年代表月污染系数统计表 t a b l e2 3t h es t a t o u t c o m eo fp o l l u t i o np a r a m e t e ro nr e p r e s e n t a t i v em o n t h si n2 0 0 5 可见，就全年来看，n e 风向的污染系数最高，达到1 8 2 5 ；n 风向次之，为 1 2 9 5 ；s s e 风向污染系数最低，为1 4 6 。冬季n e 风向的污染系数最高，达到 2 0 6 7 ；s s w 风向污染系数最低，为0 6 3 。春季n e 风向的污染系数最高，达到 1 4 7 6 ；w n w 风向污染系数最低，为0 5 1 。夏季n e 风向的污染系数最高，达到 2 7 1 4 ；s s e 风向污染系数最低，为1 0 6 。秋季n 风向的污染系数最高，达到1 7 9 2 ； s 风向污染系数最低，为1 6 8 。 污染系数玫瑰图见图2 - 3 。 北京t 业大学t 干罕硕i ：学位论文 图2 - 4 污染系数玫瑰图 f i g 2 - 4p o l l u t i o n p a r a m e t e rr o s ep i c t u r e s ( 3 ) 大气稳定度 根据地面常规气象资料，按制定地方大气污染物排放标准的技术方法 ( g b t 1 3 2 0 1 9 1 ) 中所推荐的p - t 法进行分类。年及各代表月稳定度分类结果及 统计结果见表2 - 4 。 表2 4 评价区大气稳定度频率表( ) t a b l e2 - 4f r e q u e n c yo fa t m o s p h e r es t a b i l i z a t i o ni ne v a l u a t i o na r e a ( ) 统计结果表明，该区域全年以d 、e 、f 类稳定天气出现频率最高，c 类中性 天气出现频率次之，不稳定的a b 、c d 类出现频率最小；在各代表月中，1 、4 、 7 、1 0 月份分别以稳定类、中性类天气出现频率最高，不稳定及弱稳定类天气出 现频率较低。 第2 审迁两具区域环境特征 曼o ； = im m 。= 。= m = ：= = m m = 。= 。i = i 皇曼量皇曼皇皇曼皇曼曼曼 2 7 2 典型日气象资料 一般气象条件典型日选择风向、风速和稳定度都是当地出现频率最高的，根 据现状监测期间的气象参数和监测结果，分别在采暖期和非采暖期选取气象条件 具有代表性的2 0 0 5 年2 月1 3 日和8 月1 9 日作为典型气象代表日，典型日气象 参数见表2 - 5 和表2 - 6 。 表2 - 5 采暖期典型日气象参数 t a b l e2 5a t m o s p h e r ep a r a m e t e ri nt y p i c a ld a y sd u r i n gh e a t i n gp e r i o d 时间 典型日( 一般气象条件) 典型日( 一般气象条件) ， 风向风速( m s )稳定度 时间 风向风速( m s ) 稳定度 1 时 n1 3 e1 3 时e1 7d 2 时n e1 0e 1 4 时 n n e0 3 d 3 时n e1 0e 1 5 时w w n 1 3d 4 时 n e1 0 e1 6 时w w n1 3d 5 时 n n e0 7e 1 7 时s w1 7f 6 时 n e1 0d 1 8 时s s w1 7e 7 时n e1 0d 1 9 时 s2 0 e 8 时 e 2 0d 2 0 时 s2 0e 9 时 e3 3 d2 1 时s w1 0f 1 0 时 e3 0 d2 2 时s w1 3f 1 1 时 e s e2 7d 2 3 时w n1 7f 1 2 时e2 7d 2 4 时 n1 0f 表2 - 6 非采暖期典型日气象参数 t a b l e2 - 6a t m o s p h e r ep a r a m e t e ri nt y p i c a ld a y sd u r i n gn o n h e a t i n gp e r i o d 时间 典型日( 一般气象条件) 典型日( 一般气象条件) 风向风速( m s ) 稳定度 时i 司 风向风速( m s )稳定度 l 时 2 时 3 时 4 时 s s e s e s e 1 1 1 2 1 0 1 o e e e e 1 3 时 1 4 时 1 5 时 1 6 时 w e n e e n e s e w s s w s s s w s w w n 2 5 2 9 2 1 2 1 3 6 3 8 2 o 2 0 1 0 1 3 1 7 1 2 时 e 2 7d 2 4 时n1 0 f 1 3 d d d d f e e e f f f 时时时时时时时 7 8 9 o l 2 3 l l l 2 2 2 2 e d d d d d d 7 o l 7 6 o 7 l z z 2 王土2 观旺距s w e 哑时时时时时时时 5 6 7 8 9 m n 北京t 业大学t 程硕1 j 学位论文 第3 章区域污染源调查与统计分析 3 1 迁西县城功能区及执行标准 根据迁西县县域城镇体系规划的设想，迁西县城在未来将成为全县域的政 治、经济、文化中心，是以发展食品工业和旅游服务业为主的山水园林城市。根 据城市定位，迁西县高度重视城区工业企业的环境治理工作，并且在新建企业规 划方面严格把关，严禁污染企业的建设。目前县城区范围内工业企业较少，绝大 部分工业企业停产、破产或者搬迁，因此，现在城区功能以居住、文教和商业为 主，功能区全部执行环境空气质量( g b 3 0 9 5 - i 9 9 6 ) 二级标准，见表3 - 1 。 表3 - 1 各项污染物的浓度限值( m g m 3 ) t a b l e3 - 1 c o n s i s t e n c yl i m i t so fe a c hp o l l u t a n t 3 2 污染源调查与统计分析 3 2 1 有组织排放源 本研究涉及到的污染物为s 0 ：及t s p ，其中有组织排放的来源主要是工业企 业和冬季采暖锅炉。研究中，进一步将有组织源分为点源及面源两大部分，考虑 到迁西县的地形状况及县城外污染源对城区的影响等因素，将源高小于1 8 米的 污染源定为面源，大于或等于1 8 米的污染源为点源。 ( 1 ) 工业企业 迁西县环境保护局、环境保护监测站对该县的冶金、选矿、建材、化工、 餐饮等6 0 家企业的污染源进行了调查，调查方式采用实测、统计、类比分析等 方法，并将企业按行业划分为冶金、矿业、化工、建材、机械、水泥、纺织、食 品和餐饮。各行业二氧化硫及烟粉尘有组织排放量的统计结果见表3 - 2 ，各行业 污染物排放量所占比例见图3 - 1 和图3 - 2 。 三：耋：兰：銎霎鲨：兰： 表5 - 2 各行业大气污染物排放情况单位：( k g m ) ! ! ! ! ! ：! ：! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 空! ! ! ! ! ! ：! ! ! ! ! ! ! ! 1 2 1 1 ：! ! 竺! ! ! ! ! ! 堡：! 型! ! ! ! 坚! ：! 行业名称烟尘二氧化硫粉尘 图3 - 1 迁西县2 0 0 5 年工业企业烟粉尘排放来源情况 f i g3 - 1t h es o u r c es i t u a t i o no fo u s td i s c h a r g ei ne a c hi n d u s t r i a l e n t e r p r is ei nq i a nx ic o u n t yi n2 0 0 5 图3 - 2 迁西县2 0 0 5 年工业企业二氧化硫排放来源情况 f i g3 2t h es o u r c es i t u a t i o no fs & d i s c h a r g ei ne a c hi n d u s t r i a le n t e r p r i s e i nq i a nx ic o u n t yi n2 0 0 5 北京t 业大学t 程硕1 学位论文 由图3 一l 和幽3 - 2 可知，工业企业污染物烟粉尘和s 0 2 主要来源于金属冶炼 和水泥行业，由于本研究需要对县城外和县城区主要工业企业污染源进行分析， 所以在6 0 家调查企业中，选择金属冶炼和水泥行业中主要企业作为县城外研究 对象；同时需要重点预测迁西县城区环境容量，因此县城区以仅存的几家企业作 为研究对象。具体情况见表3 3 。 表3 - 3 迁西县主要工业企业大气污染物排放情况单位：( k g d ) t a b l e3 3t h ea t m o s p h e r ep o l l u t a n td i s c h a r g es i t u a t i o no fm a i ni n d u s t r i a l e n t e r p r is e si nq i a nx ic o u n t y ( 2 ) 采暖锅炉 根据迁西县环保局提供的对城区各采暖季供暖锅炉的排放源强统计资料，迁 西县城区现有锅炉总吨位数约为8 0 余吨，烟尘颗粒物排放量约为3 8 4 t a ，s o ： 排放量约为1 5 9 2 t a ，经调查发现，采暖锅炉排放源高普遍低于1 8 米，即全部 属于面源。见表3 4 。 表3 4 迁西县采暖期供暖锅炉排放源强统计( k g d ) t a b l e3 - 4t h ei n t e n s i t ys t a r o fh e a t i n gb o i l e rd i s c h a r g e i nh e a t i n gs e a s o n so fo i a nx ic o u n t y 3 2 2 无组织排放源 迁西县大气污染物的无组织排放以二次扬尘为主，其来源主要是堆料扬尘、 建筑施工扬尘、交通扬尘和裸露地面扬尘。迁西县环境保护局、环境监测站对以 上几类无组织排放源进行了调查统计。应用这些数据以及相关数据进行了统计、 计算和模拟分析，得出了无组织排放源的具体排放源强。 - 1 6 - 第3 章区域污染源调查与统汁分析 1 ) 堆料扬尘 本研究对于在堆料的装卸、堆放和自然风蚀等过程中产生的扬尘排放量计算 参考唐山市大气环境容量研究。 ( 1 ) 排放因子的确定 风蚀扬尘排放因子的确定方法如下： | e f p = kyp 。 百 式中：k 一粒径大小因子； n 一每年扰动次数，如果认为平均搬运频率为3 天一次，则n = 1 2 2 ； p ；一第i 次扰动中观察的最大风速的侵蚀潜势，g m 2 。 方程中粒径大小因子k 随气溶胶颗粒大小而变化，其取值见表3 5 。 表3 - 5 气溶胶颗粒大小因子k 的取