2023年引导项目优化选址的大气环境区位指数研究.doc

报名号 学生姓名 韩 煜 引导项目优化选址的大气 环境区位指数研究 (所属学科 环境科学) 韩 煜 山东省实验中学 2023年2月 引导项目优化选址的大气环境区位指数研究 摘 要 目前的项目选址多受投资者意愿、土地规划等影响，在环境方面政府部门主要对其建成时是否会出现污染超标等问题进行审查，环保角度上对项目选址的引导性缺乏，可能使项目厂址布置在城镇、村庄、学校等大气环保对象周围，影响到环境持续安全和经济做大做强。迫切需要一种方法来科学引导项目优化选址，以维系城镇、村庄、学校等环保对象的大气环境安全，维护社会和谐稳定，并免除经济持续开展之忧。 本文提出了引导项目优化选址的大气环境区位指数、大气环境区位指数变化梯度、大气环境区位指数变化拐度等概念，给出了其计算模型，分析了其研究意义，探讨了其研究过程，并以济南市某建设项目为例进行了应用研究。该研究具有科学性、实用性且简便、易行，可量化认识项目与大气环保对象之间区位关系的适宜性，可科学引导项目选址到合理的位置，促成良性的经济社会布局。 关键词： 项目选址、大气环境区位指数、大气环境区位指数变化梯度、大气环境区位指数变化拐度、大气环境安全、社会和谐稳定、经济持续开展 1 研究背景 上高中后回家、返校途中，发现一些企业距城镇、村庄、学校较近，企业烟囱冒出的废气很容易飘到其上空，污染其大气环境。经了解，这类现象在很多城市都较普遍。近些年来，江苏、广东、山东等省出现的血铅事件，无不与排污企业与附近村庄距离较近有关。2023年10月以来，湖北省长江大学的师生也曾先后屡次向有关部门举报，要求取缔学校附近涉嫌污染校园的小钢厂[1]。 经了解，目前的项目选址多受投资者意愿、土地规划等影响，在环境方面政府部门主要是对其建成时是否会出现污染超标等问题进行审查[2][3]，环保角度上对项目选址的引导性缺乏，使得项目选址的随意性较大，难以促使项目优化选址，可能将项目厂址布置在城镇、村庄、学校等周围。虽然项目建成时环境达标，但对城镇、村庄、学校等存在污染威胁，当项目扩建、经济再开展时就可能会出现城镇、村庄、学校污染超标问题，此时投入大量治污费用也可能收效甚微。 假设是政府有关部门从环保角度对项目选址有一个科学的指导性意见，便能更好地保护城镇、村庄、学校等的大气环境，维护社会和谐稳定，并免除经济持续开展的后顾之忧。在老师的指导下，本文探讨一个可引导项目优化选址的大气环境区位指数，试图从技术层面来认识、解决这个问题。 2 概念的提出 2.1 理论、技术依据 在某个区域内，项目选择不同的位置进行建设会对区域内的环保对象造成不同的大气污染影响。换个角度也可以讲，区域内的不同位置对于项目建设会有不同的大气环境适宜程度。 依据环境科学理论，可以定义一个概念，通过数学处理建立其模型，用来量化不同位置的这种环境适宜差异性，来引导项目优化选址。我们将该概念命名为某项目在某位置的大气环境区位指数。 国内外研究了不同的数学模式来模拟大气污染源排污在不同地理条件、气象条件、不同时空尺度的污染影响，并开发了相应的计算软件[2][3]。利用污染源参数、气象参数等数据，可以方便地研究污染源在某位置时其排放强度与其大气污染浓度之间的输入-响应关系。这为计算某项目在某位置的大气环境区位指数提供了技术支持。 2.2 有关分析、设想 2.2.1 关于大气污染物的分析 项目一般排放多种大气污染物，应选择项目的最敏感大气污染物进行研究。最敏感的大气污染物是对当地环境危害大、污染浓度最易超标的大气污染物。如果不易把握污染物之间的敏感差异，那么对各污染物分别进行研究，比拟其研究结果，决定项目选址最差适宜性的污染物便是项目的最敏感大气污染物。 2.2.2 关于污染影响时期的分析 长期的平均污染影响与地理、气象条件关系密切，存在着较稳定的空间差异；而短期污染影响随机偶发性强，年际变化大。为认识项目选址适宜性，大气环境区位指数应该针对长期的平均污染状况进行研究。 2.2.3 关于项目“代表〞的分析 项目一般包含多个不同的污染源。可选择项目的一个污染源作为项目“代表〞，将项目内各污染源对某环保对象的污染情况等价转换到项目“代表〞上，针对该项目“代表〞进行研究。 根据文献[2]，项目内各污染源对某环保对象的共同污染奉献有 〔QjKj〕=C (j=1,…,m) 式中，m—项目内的污染源个数； Qj—项目的第j个污染源的排放强度，g/s； Kj—项目的第j个污染源的排放强度与其造成的某环保对象污染浓度之间的输入-响应系数，(mg/m3)/(g/s)； C—项目对某环保对象的污染浓度，mg/m3。 由上式，可将项目各污染源的排放强度等价转换为项目“代表〞〔项目的一个污染源〕的等价排放强度。有 Qj等= C/Kj = 〔QjKj〕/Kj ⑴ 式中，Qj等—针对某环保对象的项目“代表〞〔第j个污染源〕等价排放强度，g/s。 仅考虑项目“代表〞排污时，也可以得到某环保对象决定的项目“代表〞的允许排放强度，有 Qj等允=〔C目-C0〕/Kj ⑵ 式中，Qj等允—项目“代表〞〔第j个污染源〕的等价允许排放强度，g/s； C目—某环保对象的环境目标值，mg/m3； C0—某环保对象的环境背景浓度，mg/m3。 2.2.4 大气环境区位指数的设想 项目在某位置的大气环境区位指数，应该从大气环境保护角度量化指示着某位置对项目选址的适宜程度。因此，它应与项目在某位置的允许排放强度成正比，以反映允许排放强度越大越适宜选址；它应与项目实际排放强度成反比，以反映实际排放强度越大，选址的适宜空间范围越小；它应是一个无量纲的概念，具有特定的量的特性，其大小不受相关因素单位的影响；另外其取值状况也应直观易理解，体现其指示意义。 我们可以设想，项目在某位置的大气环境区位指数为项目在某位置的允许排放强度与项目实际排放强度的比值与1的差值，即为项目在某位置的允许排放强度超出项目实际排放强度的倍数。 显然，如果项目在某位置的允许排放强度大于项目实际排放强度，那么此位置的大气环境区位指数大于零，表示此位置不是项目选址的禁区位置。允许排放强度超出项目实际排放强度的倍数越大，那么大气环境区位指数越大，环境安全性越好，此位置越适宜项目选址。 另外，由式⑴、式⑵，项目在某位置的允许排放强度与项目排放强度比值与1的差值有 Qj等允/Qj等-1=〔C目-C0〕/ 〔QjKj〕-1 ⑶ 可见，不管选择项目哪个污染源作为项目“代表〞，大气环境区位指数值相同。即，大气环境区位指数与选择哪个污染源作为项目“代表〞无关。 2.2.5 环保对象对大气环境区位指数取值的影响分析 不同的环保对象，决定着项目在某位置有着不同的大气环境区位指数。环保对象的数量与分布，决定着项目在某位置的大气环境区位指数。项目在某位置的大气环境区位指数值，应该为各环保对象决定的大气环境区位指数值的最小者。 2.3 概念的定义 2.3.1 大气环境区位指数 某位置对于某项目的大气环境区位指数定义为：某位置周围的各个环保对象决定的某项目在某位置时的允许排放强度与其实际排放强度比值与1的差值中的最小值。 其概念模型为 P= mink[Qjk等允/Qjk等-1] (j=1,…,m；k=1,…,n) ⑷ 式中，P—某位置对于某项目的大气环境区位指数； Qjk等允—某项目在某位置时第k个环保对象决定的项目“代表〞〔项目第j个污染源〕的等价允许排放强度，g/s； Qjk等—某项目在某位置时第k个环保对象决定的项目“代表〞〔项目第j个污染源〕的等价排放强度，g/s； m、n—项目的污染源数量、大气环保对象的数量。 由式⑶、式⑷，有 P=mink[〔Ck目-Ck0〕/ 〔QjKjk〕-1] = mink {{C目-[C0+〔QjKj〕]}/ 〔QjKj〕} ⑸ 式中，Ck目—第k个环保对象的环境目标值，mg/m3； Ck0—第k个环保对象的环境背景浓度，mg/m3； QJ—某项目第j个污染源的排放强度，g/s； Kjk—项目位于某位置时其第j个污染源的排放强度与其造成的第k个环保对象污染浓度之间的输入-响应系数，(mg/m3)/(g/s)。 如果项目仅有一个污染源排放敏感大气污染物，并且各环保对象的环境目标值相同，而环保对象的背景浓度可以忽略时，那么上式变为 P= C目/[Q maxk〔Kk〕]-1 ⑹ 式中，C目—各环保对象的环境目标值，mg/m3； Q—某项目的排放强度，g/s； Kk—项目位于某位置时其排放强度与其造成的第k个环保对象污染浓度之间的输入-响应系数，(mg/m3)/(g/s)。 显然，采用计算模型⑸或⑹，可以计算某项目在区域内任意位置的大气环境区位指数，据其可判定某项目选址的适宜性，引导项目优化选址。 大气环境区位指数的不同取值范围对于项目选址的指示意义〔如禁止、可接受、根本适宜、适宜、赞赏等〕应该是不同的。下一步需基于对大气污染物的易累积性、区域偶发性污染气象条件、不同类型项目在不同类型生产地域综合体的地位与作用、不同类型项目排污的稳定性与事故性、不同选址位置的社会接受性等方面的调查分析，细化研究项目的大气环境区位指数不同取值范围的指示意义，以利于依据大气环境区位指数准确把握项目选址的环境适宜性。 某项目选址优化中，如果项目选址的经济社会费用变化不大可以忽略，或者大气环境区位指数增大而其经济社会费用减小，那么，大气环境区位指数越大〔为正值〕的位置，项目选址越趋于合理。 2.3.2 大气环境区位指数变化梯度、大气环境区位指数变化拐度 项目选址中，大气环境区位指数、经济社会费用均增大时，合理的选址需兼顾大气环境保护与经济社会费用，在保障大气环境区位指数到达一定水平〔原有项目为可接受水平、新建项目为适宜水平〕后，并非大气环境区位指数越大选址越合理。我们通过定义区位指数变化梯度、区位指数变化拐度两个概念，来量化项目选址中的区位指数变化与相应的经济社会费用变化之间的数量比照关系，了解项目选址转移的必要性。 区位指数变化梯度定义为：某项目由上一个位置转移到某位置的区位指数变化梯度，是指沿项目转移方向，上一个位置至某位置的大气环境区位指数的变化量与其经济社会费用的变化量的比值。其计算模型为： Pi’=(Pi-Pi-1)/(Fi-Fi-1) (i=2,…,n) ⑺ 式中，Pi’— 某项目自第i-1位置至第i位置的区位指数变化梯度，万元-1； Pi、Pi-1—某项目在第i位置、第i-1位置的大气环境区位指数； Fi、Fi-1—某项目在第i位置、第i-1位置的经济社会费用，万元； n—某项目选址的备选位置总数。 显然，区位指数变化梯度的大小反映着某项目位置转移的必要程度。 下一步需基于对不同类型、不同规模项目的排污变化及其经济社会费用等方面的调查分析，细化研究不同类型、不同规模项目大气环境区位指数变化梯度不同取值范围的指示意义，以利于依据大气环境区位指数变化梯度准确把握项目选址转移的必要性。 区位指数变化拐度定义为：某项目由某位置转移至下一个位置的区位指数变化拐度，是指沿项目转移方向，某位置至下一个位置的区位指数变化梯度的变化量与项目经济社会费用的变化量的比值。其计算模型为： Pi’’=(Pi+1’-Pi’)/(Fi+1-Fi) (i=2,…,n-1) ⑻ 式中，Pi’’—某项目自第i位置至第