TCSES 107-2023 大气环境承载力评价技术规范

ICS13.020.01CCSZ00/09团体标准T/CSES107—2023大气环境承载力评价技术规范Technicalspecificationforatmosphericenvironmentalcarryingcapacityevaluation(发布稿）2023-08-29发布2023-08-29实施中国环境科学学会发布T/CSES107—2023I目次前言.................................................................................II1范围................................................................................12规范性引用文件......................................................................13术语和定义..........................................................................14总体要求............................................................................25核算方法筛选........................................................................26承载力核算方法......................................................................27结果分析与对策提出..................................................................8附录A（资料性）污染源调查参数表.....................................................9附录B（资料性）模拟法推荐模型参数说明..............................................11T/CSES107—2023II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国环境科学研究院提出。本文件由中国环境科学学会归口。本文件起草单位：中国环境科学研究院、生态环境部环境工程评估中心、北京尚云环境有限公司。本文件主要起草人：孟晓杰、柴莹莹、郝海广、李娟花、王志勇、于华通、崔腾宇、高梦洋、管梦鸾、冯丹阳、杨冉冉、周美华、刘洋、张兆宇、李时蓓、王亚男、赵亚丽、刘大钧、姜昀、祝秀莲、崔青、杨帆。T/CSES107—20231大气环境承载力评价技术规范1范围本文件规定了PM2.5、O3等环境空气质量达标约束下的SO2、NOX、一次PM2.5、PM10、VOCs等大气污染物的大气环境承载力评价内容、评价程序和评价方法。本文件适用于大气环境承载力核算与评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3095环境空气质量标准HJ664环境空气质量监测点位布设技术规范（试行）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。大气环境承载力atmosphericenvironmentalcarryingcapacity在满足环境空气质量要求、不超出生态系统限度条件下，大气环境对社会经济发展的支撑能力。本文件特指在环境空气质量标准下某一研究区域所能承纳的大气污染物最大允许排放量。研究区域researcharea为计算大气环境承载力而划定的地理空间。3.2.1大尺度研究区域macroscaleresearcharea边长几百千米以上的区域，一般为大城市或城市群。3.2.2中尺度研究区域mesoscaleresearcharea边长几十到几百千米的区域，一般为中小城市。3.2.3小尺度研究区域smallscaleresearcharea边长五十千米以下的区域，一般为工业园区。A值法A-valuemethod以环境空气质量标准为控制目标，在大气污染物扩散稀释规律的基础上，基于箱式模型理论计算大气环境承载力的方法。线性规划法linearprogrammingmethod基于线性规划理论计算大气环境承载力的方法。T/CSES107—20232模拟法linearprogrammingmethod通过空气质量数值模型模拟计算大气环境承载力的方法。大气环境承载力指数atmosphericenvironmentalcarryingcapacityindex污染排放因子的实际排放量与大气环境承载力的比值，用来衡量大气环境承载力的高低。4总体要求大气环境承载力评价宜遵循以下原则：a)突出重点。应根据研究区域特点，选取区域重点污染物，关注易污染时段，进行大气环境承载力核算与评价，提出针对性对策措施；b)重视区域差异。应根据研究区域的空间尺度、研究目的、区域气象特点、地貌特征、环境特点、污染因子种类等，选取合适的方法及参数进行大气环境承载力核算与评价。数据及资料应优先选择国家或地方公开发布的权威数据，引用（预）可行性研究、环评报告、学术文献等文件中污染源源强数据或参数时，应对数据进行复核校对后使用。大气环境承载力评价过程可分为核算方法筛选、承载力核算、结果分析与对策提出等3个步骤。5核算方法筛选根据研究区域面积的大小判定区域空间尺度等级。根据研究区域尺度、空气质量与污染排放因子选取核算方法。不同空间尺度和污染因子的大气环境承载力核算方法的适用情形见表1。表1不同空间尺度大气环境承载力核算方法的适用情形核算方法适用空间尺度空气质量因子污染排放因子适用情形A值法大尺度、中尺度、小尺度SO2、NO2、PM10SO2、NOX、PM10适用于资料较少，无法获取污染源布局的大气环境承载力估算。线性规划法中尺度、小尺度SO2、NO2、PM10SO2、NOX、PM10适用于污染物排放量与环境质量呈线性关系的大气环境承载力核算。模拟法大尺度、中尺度、小尺度SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3SO2、NOX、PM10、一次PM2.5、VOCs适用于污染物排放量与环境质量呈线性或非线性关系的大气环境承载力核算。6承载力核算方法A值法6.1.1资料收集资料收集包括但不限于以下信息：a)收集研究区域大气环境功能区划、研究区域总面积及每个功能区面积；b)根据研究时段，收集研究区域内各污染物日、月、季度、年（或特定时间段）空气质量监测数据；c)收集研究区域内相关时段的各类大气污染源污染物排放数据；d)收集平均风速、大气混合层高度等计算需要的相关参数。T/CSES107—202336.1.2核算方法研究区域大气环境功能区划分的数量记为n，每个功能区的面积记为Si。研究区域某种污染物大气环境承载力计算公式为：𝑄𝑎𝑘𝑛=∑𝐴(𝐶𝑘𝑖−𝐶𝑘0)𝑛𝑖=1𝑆𝑖√∑𝑆𝑖𝑛𝑖=1……………………………（1）式中：Qak—研究区域某种污染物大气环境承载力，万t/a；A—地理区域性总量控制系数，104km2/a。n—功能区总数；i—研究区域内各功能分区的编号；k—某种污染物编号；Si—第i功能区面积，km2；Cki—大气环境质量标准所规定的与第i功能区类别相对应的年平均浓度限值，mg/m3；Ck0—区域某种污染物年均环境质量现状浓度，mg/m3。6.1.3参数确定6.1.3.1总量控制系数A值总量控制系数A值可根据以下方式确定：a)公式计算法1)不考虑干、湿沉降时，采用下列公式计算总量控制系数A值：𝐴=3.1536×10−3√𝜋𝑉𝐸/2……………………………（2）𝑉𝐸=𝑢•𝐻………………………………………（3）式中：𝑉𝐸—通风量，m2/s；𝑢—在混合层内的平均风速，m/s；H—大气混合层高度，m。平均风速数据可通过当地气象观测站获取，也可采用WRF/CALMET模式，根据不同时刻对应的混合层高度对各个高度层上的风速进行调和平均计算，计算公式为：𝑢̅=𝑛1∑1𝑢𝑖𝑛1𝑖=1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（4）式中：n1—混合层各个高度层数量。大气混合层高度H可采用WRF/CALMET模式，对研究区域不同时刻的混合层高度进行模拟计算，也可采用研究时段大气稳定度出现频率和不同大气稳定度下的混合层高度通过加权法计算得到。不同大气稳定度下混合层高度计算公式为：当大气稳定度为A、B、C和D时：𝐻=𝑎𝑠𝑖𝑢10/𝑓………………………………………（5）当大气稳定度为E和F时：𝐻=𝑏𝑠𝑖√𝑢10/𝑓……………………………………（6）𝑓=2𝛺𝑠𝑖𝑛𝜑……………………………………（7）式中：T/CSES107—20234𝑎𝑠𝑖、𝑏𝑠𝑖—混合层系数，无量纲，具体取值见表2；𝑢10—10m高度处平均风速，m/s，大于6m/s时取为6m/s；𝑓—地转参数，无量纲；𝛺—地转角速度，rad/s，取7.28×10-5rad/s；𝜑—地理纬度，deg。表2我国各地区𝒂𝒔𝒊、𝒃𝒔𝒊值省、市、自治区𝑎𝑠𝑖𝑏𝑠𝑖ABCDEF新疆、西藏、青海0.0900.0670.0410.0311.660.70黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、河南、山东、山西、陕西（秦岭以北）、宁夏、甘肃（渭河以北）0.0730.0600.0410.0191.660.70上海、广东、广西、湖南、湖北、江苏、浙江、安徽、海南、台湾、福建、江西0.0560.0290.0200.0121.660.70云南、贵州、四川、重庆、甘肃（渭河以南）、陕西（秦岭以南）0.0730.0480.0310.0221.660.702)当考虑干、湿沉降时，采用下列公式计算总量控制系数A值：𝐴=0.0031536×√𝜋×𝑈×𝐻2（1+2×√𝑆×(𝑣𝑑+𝑤𝑟×𝑅)√𝜋×𝑈×𝐻×103）…………………（8）式中：U—平流+伪扩散速度，m/s；H—大气混合层高度，m；S—区域总面积，km2；𝑣𝑑—干沉降速度，m/s；𝑤𝑟—清洗比，无量纲，取1.9×10-5；R—年降水量，mm/a。b)达标保证率法在基础资料不足的情况下，可结合研究区域达标率的实际要求，按照表3中7类地区A值取值范围及以下公式确定总量控制系数A值：𝐴=𝐴𝑚𝑖𝑛+（1−σ）（𝐴𝑚𝑎𝑥−𝐴𝑚𝑖𝑛）……………………（9）式中：Amin、Amin—分别为表3规定的不同地区总量控制系数A值的下限和上限，104km2/a；σ—研究区域达标率，一般取90%。表3我国各地区总量控制系数A值表序号省、市、自治区A1新疆、西藏、青海7.0-8.42黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古（阴山以北）5.6-7.03北京、天津、河北、河南、山东4.2-5.64内蒙古（阴山以南）、山西、陕西（秦岭以北）、宁夏、甘肃（渭河以北）3.5-4.95上海、广东、广西、湖南、湖北、江苏、浙江、安徽、海南、台湾、福建、江西3.5-4.96云南、贵州、四川、重庆、甘肃（渭河以南）、陕西（秦岭以南）2.8-4.27静风区（近20年平均风速小于1m/s）1.4-2.8若需核算某一时间段的大气环境承载力，可利用研究区域每小时的气象条件，求得每小时的At，在此基础上，利用倒数平均求得日、月、季度、年（或特定时间段）等效平均值Aa，根据研究需要选择合适的等效平均值𝐴𝑎，计算公式为：𝐴𝑎=𝑛2/∑1𝐴𝑡……………………………………………（10）T/CSES107—20235式中