AERMOD在内河港口规划环评中的应用研究——以南昌港为例

王国锋，李 媛，姚 琳，郑 晗

(1.江西省生态环境科学研究与规划院，330039，南昌；2.核工业二七〇研究所，330200，南昌；3.江西省气象科学研究所，330096，南昌)

0 引言

港口规划实施的大气污染源较少，主要包括施工和装卸粉尘、船舶烟气、油品装卸、货物运输车辆排放的尾气等。就南昌港规划环评而言，主要关注长期、典型的环境影响，宏观分析港口规划实施对环境空气的影响，同时评价极端气象条件与排放情况下港口规划对环境空气的影响[1-2]。南昌港为内河港，周围有一定的居民集中区，因此煤炭、建材、矿石等散杂货装卸、储存产生的粉尘，可能对周边环境造成不利影响[3-4]。本研究将估算粉尘污染物的排放量[5]，利用AERMOD数学模型计算其在长期气象条件和极端情况下的污染物扩散态势[6-13]，分析粉尘排放对周边环境造成的影响。

1 材料与方法

1.1 南昌港规划(修订)概况

南昌港规划(修订)将南昌港划分为市汊港区、姚湾港区、厚田港区、城区港区、南新港区、龙头岗港区、樵舍港区、北郊港区、昌东港区和进贤港区等10个港区。未来南昌港将形成“一港两核十区”的港口新布局，南部发展以市汊-姚湾组团为核心，主要为小蓝经济开发区和昌南新城及周边地区经济发展服务，以集装箱、散货、件杂货和商品汽车滚装运输为主；北部发展以龙头岗-樵舍组团为核心，主要为赣江新区临港工业开发、昌北经开区及周边地区经济发展服务，以集装箱、干散货和液体散货运输为主。

1.2 区域气象特征分析

南昌市NNE风向居多，累年平均风速2.1 m/s；年平均气温为18.0 ℃，历年极端最高气温40.1 ℃，极端最低气温-9.7 ℃；多年平均降雨量1 613.7 mm，历年最大日降雨量278.7 mm；多年平均雾日数19.7 d。

本研究采用南昌市气象站的气象条件对各个港区进行大气污染物扩散模拟。

1.3 粉尘源强估算

本研究以防尘率为75%情景和防尘率90% 2种情景分别估算2025年和2035年南昌港的粉尘排放量。PM10与TSP之间比例按照0.5进行PM10源强核算，PM2.5与PM10之间比例按照0.5进行PM2.5源强核算[14-15]。计算公式如下：

Qp=T×Kp

式中：Qp为起尘量(t/a)；T为港口散货吞吐量(万t/a)；Kp为起尘经验系数，按保守值取2.0 t/万t。

根据南昌港各港区主要作业区功能定位及规划，本次评价主要关注易产生粉尘的港区，主要为市汊港区、姚湾港区、南新港区、龙头岗港区、樵舍港区、昌东港区等6个港区的10个作业区。规划实施后南昌港主要散货港区粉尘排放量估算结果具体见表1，2025规划年粉尘量排放最大的是樵舍港区，其次是姚湾港区；2035规划年粉尘量排放最大的是南新港区，其次是樵舍港区。

表1 南昌港主要散货港区粉尘排放量/t

经统计分析，市汊+姚湾片区、南新+龙头岗+樵舍片区、昌东片区等3个片区排放的3类污染物(TSP、PM10、PM2.5)分别在2035年、2025年、2025年75%除尘效率下达到最大排放量，从保守角度考虑，本次预测评价主要针对最不利情况进行估算。

2 结果与讨论

2.1 预测模型

本研究使用AERMOD大气扩散模型，是HJ2.2—2018大气环境影响评价导则的推荐模式[16]，可满足本研究需要。

2.2 预测方案

2.2.1 地形参数 地形数据采用江西省90 m精度的SRTM数据文件。

2.2.2 气象数据 本研究预测采用的观测气象数据信息如表2所示，模拟气象数据信息如表3所示。

表2 观测气象数据信息

表3 模拟气象数据信息

2.2.3 模型网格设置

1)市汊-姚湾港区：预测区域为20 km×20 km，设置了2层网格，第1层网格边界到模型中心点的距离为5 000 m，层间距为100 m，第2层网格边界到模型中心点的距离为10 000 m，层间距为250 m；预测范围内设置的2层网格受体数目为14 711个，16个大气保护目标作为离散受体计算点；共设置14 727个计算点(图1)。

(a)网格设置图 (b)地形高程图

2)南新-龙头岗-樵舍区：预测区域为10 km×10 km，设置了一层网格，第1层网格边界到模型中心点的距离为5 000 m，层间距为100 m；预测范围内设置的2层网格受体数目为10 201个，5个大气保护目标作为离散受体计算点；共设置10 206个计算点(图2)。

(a)网格设置图 (b)地形高程图

3)昌东区：预测区域为0.4 km×0.4 km，设置了一层网格，第1层网格边界到模型中心点的距离为2 000 m，层间距为100 m；预测范围内设置的2层网格受体数目为1 657个，1个大气保护目标作为离散受体计算点；共设置1 658个计算点(图3)。

(a)网格设置图 (b)地形高程图

在预测中，未考虑建筑物下洗及颗粒物干湿沉降和化学转化。

2.2.4 预测因子 本次预测因子为TSP、PM10、PM2.5。

2.2.5 预测内容 预测情景组合见表4。

表4 大气环境影响预测情景组合一览表

2.2.6 评价标准 执行《环境空气质量标准》(GB3095—2012)中TSP、PM10、PM2.5各自对应的一级、二级标准。

2.2.7 背景浓度 各港区背景浓度均采用南昌市环境质量概要(2019年)空气质量例行监测浓度作为大气预测中叠加分析的背景值，其中TSP背景值采用PM10的2倍值，详见表5。

表5 南昌各港区大气环境背景浓度一览表/μg·m-3

2.2.8 预测范围 根据HJ2.2—2018规定，预测范围为以规划区边界外延3 km。

2.2.9 预测周期 本次研究选取2020年作为评价基准年。

2.3 预测结果

2.3.1 正常排放工况下短期贡献质量浓度预测 从3个预测区域最大浓度值及占标率来看，保证率日均最大贡献浓度占标率最大的污染物是南新龙头及樵舍港区的PM2.5，95%保证率日均平均最大贡献浓度为60.49 μg/m3，占标率为80.65%。从环境空气保护目标来看，各保护目标的贡献质量浓度值均能满足执行标准的要求。

2.3.2 正常排放工况下长期贡献质量浓度预测 正常排放工况下污染物贡献质量浓度预测结果表现为，保证率年均区域最大浓度占标率最大的污染物为南新龙头岗及樵舍港区的PM2.5，95%保证率年均最大浓度为28.92 μg/m3，占标率为82.62 %；从环境空气保护目标来看，各个敏感点的项目贡献质量浓度均能满足执行标准的要求。

2.3.3 正常排放叠加背景后质量浓度预测 由于叠加的背景浓度本身有未达标的时间段，该项目叠加背景后质量浓度预测日均及年均结果均有出现超标。

2.3.4 小结 本研究为最不利情况下的预测，污染物TSP、PM10和PM2.5保证率日均及年均预测结果均在空气质量二级标准范围内，保证率日均最大落地浓度分别为228.51 μg/m3、120.61 μg/m3和60.49 μg/m3，占标率分别为76.17%、80.40%和80.64%，均出现在南新龙头岗及樵舍港区预测区域；TSP、PM10和PM2.5年均最大落地浓度分别为109.29 μg/m3、57.66 μg/m3和28.92 μg/m3，占标率分别为54.64%、82.37%和82.62%，均出现在南新龙头岗及樵舍港区预测区域。叠加背景后，污染物PM10和PM2.5的日均及年均预测浓度结果均有出现超标，主要原因是叠加的逐日背景浓度本身有超标。

2035年市汊-姚湾、2025年南新-龙头岗-樵舍、2025年昌东港区预测结果浓度分布图详见图4～图9。

(a)PM10 95%保证率日平均最大浓度分布图 (b)PM2.5 95%保证率日平均最大浓度分布图

(a)PM10 年平均最大浓度分布图 (b)PM2.5 年平均最大浓度分布图

(a)PM10 95%保证率日平均最大浓度分布图 (b)PM2.5 95%保证率日平均最大浓度分布图

(a)PM10 年平均最大浓度分布图 (b)PM2.5 年平均最大浓度分布图

(a)PM10 95%保证率日平均最大浓度分布图 (b)PM2.5 95%保证率日平均最大浓度分布图

(a)PM10 年平均最大浓度分布图 (b)PM2.5 年平均最大浓度分布图

3 结论

南昌港规划实施后运营期内，南昌港的货种涉及煤炭、金属矿石、矿建材料等干散货及油品等液体散货。本研究选取最不利情况源强进行预测，预测结果来看，污染物TSP、PM10和PM2.5保证率日均及年均预测结果均在空气质量二级标准范围内，叠加背景后，污染物PM10和PM2.5的日均及年均预测浓度结果均有出现超标，主要原因是叠加的逐日背景浓度本身有超标。南昌港总体规划实施后的运营期内，只要南昌港各港区强化散货堆场、装卸区的粉尘污染治理措施、加强作业管理，大气污染物影响甚小。建议新建的煤炭运输较为集中的市汊港区、厚田港区应设置全封闭煤堆场。