第４２卷第７期 环境科学与管理 Ｖｏ１．４２ Ｎｎ ７ ２０１７年７月 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＳＣⅡｅＮＣＥ ＡＮＤ Ｍ ＮＡＧＥＭ暇ＮＴ Ｊｕｌｙ ２０１７ 文章编号：１６７４—６１３９（２Ｏ１７）０７—０１２９—０４ ＳＣＲＥＥＮ３模型在大气环境管理中的应用研究 司徒淑娉 ，安丽娜 ，邓思欣 ，邵展奇 ，余永锵 ，黎旭明 ，邝敏儿 ，朱素芳 （１．佛山市环境监测中心站，广东佛山５２８０００；２．佛山市环境保护局。广东佛山５２８００ｏ） 摘要：基于高斯扩散的单源估算模式ＳＣＲＥＥＮ３计算佛山市环境统计企业的ｓ０：排放最大落地浓度距离，发 现全市工业企业ｓ０２排放最大落地浓度距离为０．４一ｌ３．５ ｋｍ。其中水泥和火电等高架源的最大落地浓度的距 离最远。佛山市及五区纳入环境统计的重点废气排放企业平均的ｓ０ 排放最大落地浓度距离为２．９ ４．９ ｋｍ， 能直接影响国控监测点位的企业合计３７家，其中４０％为高明区的企业。该结果证明加强空气质量国控监测点 位周边至少５ ｋｍ内废气排放企业的督查有利于空气质量的改善。 关键词：ＳＣＲＥＥＮ３；最大落地浓度距离；大气环境管理 中图分类号：Ｘ８５１ 文献标志码：Ａ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＣＲＥＥＮ３ Ｍｏｄｅｌ ｉｎ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｉｔｕ Ｓｈｕｐｉｎｇ ，Ａｎ Ｌｉｎａ ，Ｄｅｎｇ Ｓｉｘｉｎ ，Ｓｈａｏ Ｚｈａｎｑｉ ， Ｙｕ Ｙｏｎｇｑｉａｎｇ ，Ｌｉ Ｘｕｍｉｎｇ ，Ｋｕａｎｇ Ｍｉｎｅｒ ，Ｚｈｕ Ｓｕｆａｎｇ （１．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｆｏｓｈａｎ，Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｆｏｓｈａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ＳＣＲＥＥＮ３，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＳＯ２ ｅｍｉｔｔｅｄ ｆｒｏｍ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｉｎ Ｆｏｓｈａｎ ｃｉｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ０． ４ ｔｏ １３．５ ｋｍ ｉｎ Ｆｏｓｈａｎ，ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｕｓｕａｌｌｙ ａｐｐｅａｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｔｈｅ ｍｅａｎ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｏｆ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎｓ ｉｎ Ｆｏｓｈａｎ ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ２．９ ｔｏ ４．９ ｋｍ．Ａｂｏｕｔ ３７ ｉｎｄｕｓ－ ｔｒｉｅｓ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＳＯ２ ｃａｎ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｔ ｎａｔｉｏｎａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｄｉｒｅｃｔｌｙ，ｏｆ ｗｈｉｃｈ ４０％ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ Ｇａｏｍｉｎｇ．Ｔｈｅ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ａｐｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ＳＯ２ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｂｙ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｅｘｈａｕｓｔ ｅ－ ｍｉｓｓｉｏｎ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｗｉｔｈｉｎ ５ ｋｍ ａｔ ｌｅａｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＣＲＥＥＮ３；ｍａｘｉｍｕｍ ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 数值模拟是大气环境影响评估的重要手段之 珠江三角洲（下称珠三角）是中国主要的经济 一，目前已经被运到国内大型活动的环境空气质 枢纽之一，工业生产、交通运输、农业发展等各个 量保障工作（邓涛等，２０１０；陈焕盛等２０１０）。区 行业排放的废气污染物导致该区大气环境质量恶 域空气质量模型能综合考虑大气污染物的排放、 化，污染事件频发，严重影响该区居民身心健康。 传输、沉降、化学转化和增长等行为，具备精细模 佛山市位于珠三角腹地，是该区典型的工业城市， 拟大气污染物浓度时空变化的能力，是研究区域 其工业废气污染物排放量在珠三角城市群中相对 大气环境问题、评估区域大气环境整治效果等理 较高（Ｚｈｅｎｇ等，２００９），大气环境问题突出（周雪 想的工具。 明等，２０１６）。近年来，经当地环境管理部门的治 理，佛山市的大气环境质量有所改善。但随着环 收稿日期：２０１７—０４—２６ 作者简介：司徒淑娉（１９８４一），女，博士，工程师，主要从事大气环境 境质量的提高和环境管理工作的精细化发展，环 模拟与分析。 境管理部门对管理方法、管理对象、管理范围等问 ・１２９・ 期 司徒淑娉等．ｓＣＲＥＥＮ３模型在大气环境管理中的应用研究 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ ２０１７ 题提出了更精确的要求，并致力于寻找如何以最 １．２模式设置 快的速度、最少的人力投入、最低的经济损失等获 模式预测区域为佛山市全境，境内以平原为主 取最显著的改善效果。 （见图１），大部分地区的海拔不高于５Ｏ米，地形数据 由于采用区域空气质量模型对大气污染物的 ＳＲＴＭ文件来自于国际农业研究小组网站的空间信 大气行为进行精细模拟，计算时间一般较长、获得 息ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｇｉａｒ—ｃｉｓ．ｏｒｇ，分辨率为３０ ３０ ｍ。 结果较慢，而且操作复杂，不利于结果向的迅 模式估算对象为佛山市２０１４年环境统计的废 速转化和在大气环境日常管理中运用、推广。为 气排放企业，属于点源（见图１），合计年排放ＳＯ。 了实现快速和有效地为工业废气排放督查方向提 ４．９９万吨。点源计算需要输入基本的废气排放信 供科学的意见，文章针对工业废气排放特征污染 息，包括排放速率（ｇ／ｓ）、烟囱几何高度（ｍ）、烟囱出 物ｓＯ ，采用《环境影响评价技术导则大气环境》 口内径（ｉｎ）、烟囱出口处烟气排放速度（ｍ／ｓ）和烟 （ＨＪ／Ｔ２．２—２００８）推荐的估算模型ＳＣＲＥＥＮ３，建 气温度（Ｋ）。文章计算的企业烟囱几何高度、出口 立废气排放企业对环境空气监测点位是否产生影 内径等信息大部分来自本地环境监测中心站的废气 监测数据，包括火电企业和陶瓷、水泥和铝型材等行 响的快速判断方法，并筛选出一批重点监控的废 业的废气重点源企业。缺少实测数据的企业，本次 气排放企业。 计算保守将其设置成４０ ｍ高、１．４ １ＴＩ内径、１３Ｏ℃。 １模型介绍与设置 其中，对于有多个排放口的企业，采用《大气污染物 １．１模型简介 综合排放标准》（ＧＢ １６２９７—１９９６）附录Ａ规定的等 ＳＣＲＥＥＮ３模型是基于高斯扩散开发的单源估 效烟囱高度计算方法，将多个排放口的高度、排放速 算模式，可计算点源、面源、火炬源和体源排放的 率和位置处理成一个等效排放口。 由于不同下垫面类型的粗糙度、反照率等参 最大落地浓度值及其出现的距离（房莹和蒋， 数不同，进而影响污染物的扩散计算，尤其是对于 ２０１２）。ＳＣＲＥＥＮ３假设污染物连续排放，同时为 一些中、低架源而言。因此，需要根据项目所在地 了提高计算速度，模型不考虑污染物的化学转化、 事实的下垫面类型进行定义。模式根据对不同企 干湿沉降等过程。模型内嵌５４种气象组合，包括 业所在地下垫面类型对模式估算下垫面进行定 一些不利气象条件，以评估污染物在不同气象条 义，农村或城市。文章参照彭王敏子和陈胜东 件下的扩散情况，最后给出某一污染源对环境空 （２０１４）的做法，如果地表类型图中工业、商业和居 气质量最大影响程度和范围的保守计算结果（王 民地等土地利用类型分布面积占５０％或以上，就 栋成等，２００９）。 选择城市，否则选乡村（见表１）。 表１模式参数设置 ・１３０・ 嘉 期 司徒淑娉等．ＳｃＲＥＥＮ３模型在大气环境管理中的应用研究 ｖ０ Ｊ４ｕ２ｌｖＮ２０ｏ１．； 山市五区的环境统计企业的平均最大落地浓度出现 的距离有差异。顺德企业的平均最大落地浓度出现 的距离最远，为４．９ ｋｍ，其次是禅城和南海，均为 ４．３ ｋｍ。三水和高明最近，分别为３．８和２．９ ｋｍ， 这主要因为两个区的废气排放企业以中小规模、中 低架源为主（见图２）。 ２．２直接影响国控监测点位的企业筛选 企业和测点间直线距离等于企业废气污染物排 放最大落地浓度出现距离时，定义该企业的废气污 染物排放能够直接影响该测点的监测浓度。由于计 图ｌ 佛山市地表高程、环境空气 算的企业数目较多，逐一比对其最大落地浓度出现 距离是否影响国控点位工作量大，而且容易出错。 基于ＡｒｃＧｉｓ分析平台，计算出不同企业与不同国控 点的直线距离，然后结合不同企业最大落地浓度出 现距离，针对每个国控测点，批量筛选出直接影响的 企业名单。 国控监测点位和废气污染物排放企业分布 ２结果与讨论¨ ２．１ 全市与各区企业最大落地浓度距离 计算结果显示，本次计算企业废气污染物排放 的最大落地浓度出现在其下风方向０．４～１３．５ ｋｍ。 其中，水泥行业的最大落地浓度对应距离最远，为 １３．５ ｋｍ；其次为电力行业，最大落地浓度对应距离 为ｌ１ ｋｍ。 童３－５ ３．０ 南海区 ８．５７％ 曩 ２．５。 黉蟛１．５ 转１．０ ０．５ ０，０ 图３最大落地浓度影响空气质量 国控监测点位企业的区域分布 由图３可知，废气污染物排放能直接影响国控 测点的企业合计有３７家，其中４０．００％为高明区的 企业。这主要是因为高明区国控测点废气排放企业 多、且最大落地浓度距离近，因此该区国控监测点位 图２ 平均最大落地浓度距离最远的前ｌ０个行业 监测数据受废气排放企业直接影响较其他区显著。 南海区的企业最少，这主要因为南海区的地理面积 最大、企业分布最广、与所有国控测点的距离都相对 ．全市环境统计企业的平均最大落地浓度出现的 距离为３．９ ｋｉｎ。受工业结构和规模差异的影响，佛 １ ３１・ ４２：￣２。１７年７期 司徒淑娉等・ｓｃＲＥＥＮ３模型在大气环境管理中的应用研究 Ｖ０Ｌ ４２ Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ ２０１７ ７月较远。 因此，加强全市、尤其是高明区空气质量监测点位 周边至少５ ｋｍ内的企业废气排放监控有利于环境 空气质量的改善。 ３展望 ＳＣＲＥＥＮ３模型能实现快速诊断不同工业企业 废气污染物排放是否能对空气质量国控监测点位 造成影响，为大气环境管理工作的开展提供科学 的支撑。计算采用年均温度和风速输入，事实上 随着一年四季温度、风速的改变，企业一次排放最 大落地浓度出现的距离也表现出动态的变化。同 参考文献： ［１］邓涛，吴兑，邓雪娇，等．珠三角亚运同期空气质量 数值模拟研究［Ｄ］．第２７届中国气象学会年会城市气象．中 国北京，２０１０． ［２］陈焕盛，王自发，吴其重，等．亚运时段广州大气污 染物来源数值模拟研究［Ｊ］．环境科学学报，２０１０，１１． ［３］ＺｈｅｎｇＪｕｎｙｕ，Ｚｈａｎｇ Ｌｉｊｕｎ，ＣｈｅＷｅｎｗｅｉ，ａｎｄ ＣＯ—ａｕｔｈ－ ｅｒ８．Ａ ｈｉｇｈｌｙ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｓｐａｔｉｌ ａｉａｒ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｅａｄ Ｒｉｖｅｒ Ｄｅｌｔａ ｒｅｇｉｏｎ．Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｉｔｓ ｕｎｃｅｒ－ 时，计算部分企业的烟囱信息缺省，也会对计算结 果有影响。未来，可考虑采用四季气象参数驱动， 并注意在日常工作中采集环境统计的废气排放企 业的烟囱信息，以进一步完善本次结果。 ｔａｉｎｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ［Ｊ］．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００９（４３）： ４结论 基于高斯扩散的单源估算模式ＳＣＲＥＥＮ３计 算佛山市环境统计企业废气污染物排放的最大落 地浓度距离，发现其最大落地浓度出现距离出现 在下风方向０．４～ｌ３．５ ｋｍ，平均最大落地浓度距 ５１１２—５１２２． ［４］周雪明，项萍，段菁春，等．佛山市冬夏季非甲烷烃 污染特征研究［Ｊ］．环境科学，２０１６（１１）：１—１１． ［５］房莹，蒋．关于估算模式ＳＣＲＥＥＮ３中污染源参 数与预测结果内在关系的探讨［Ｊ］．辽宁华工，２０１２（４）：４２２ —４２５． 离为２．９ ｋｍ一４．９ ｋｍ。水泥和火电等高架源的最 大落地浓度距离在全市所有工业行业中最远，分 别为ｌ３．５ ｋｍ和１１ ｋｍ。结合全市空气质量监测 点位的分布，采用ＡｒｃＧｉｓ筛选得３７家工业的废气 污染物排放最大落地浓度能直接影响空气质量监 ［６］王栋成，王静，曹洁，等．基于ＳＣＲＥＥＮ３模型的大气 环境防护距离确定技术方法研究［Ｊ］．环境工程，２００９（２７）： ６ｌ１—６１６． ［７］彭王敏子，陈胜东．估算模式ＳＣＲＥＥＮ３中地表类型 选取对预测结果的影响分析［Ｊ］．能源研究与管理，２０１４，２３ —测点位的监测结果，其中４０％为高明区的企业。 ２６． ・ｌ３２・
