石化企业大气环境防护距离与卫生防护距离的探讨

【摘 要】在现阶段的环评工作中，不仅需要确定石化企业的卫生防护距离，还需要确定大气环境防护距离。本文将SH3093-1999《石油化工企业卫生防护距离》中确定的卫生防护距离与环境影响评价技术导则大气环境（HJ2.2-2008）中规定计算的大气环境防护距离结果相比较， 对比分析了现行的石化行业的卫生防护距离标准与大气环境防护距离确定方法的差异， 提出了尽快完善现行标准及制定无组织排放源强确定技术方法的建议， 为环境评价与保护工作提供参考。

【关键词】大气环境防护距离； 卫生防护距离；无组织排放

1 前言

石化项目在生产过程中产生的废气的排放形式分为两种，一种为有组织排放源（高架源），一种为无组织排放源（低架源或面源）。无组织排放的废气主要包括储罐在储存油品过程中产生的、生产装置在生产过程中产生的非甲烷总烃以及污水处理场、硫磺回收装置等产生的硫化氢、NH3等。

尽管近年来中石化采用诸如采用浮顶罐储存原油和轻油、油气回收、污水处理场密闭处理等新技术，使排放的无组织废气量日渐减少，但由于其排放高度低，污染物可以直接进入大气层呼吸带，在其下风向会出现地面浓度超标的污染带，对周围居民将产生明显的影响，危害程度也较大。因此，在石化企业厂区外设置一定宽度的卫生防护距离，可以降低有害气体对居住区的影响，保证职工、居民的安全和身体健康。

2008年，国家环境保护局颁布的标准HJ2.2-2008《环境影响评价技术导则-大气环境》（以下简称新大气导则）首次提到了“大气环境防护距离”的概念。它是指为保护人群健康，减少正常排放条件下大气污染物对居住区的环境影响，在项目厂界以外设置的环境防护距离。

但是，这并不意味着可以仅设置大气环境防护距离，而不设置卫生防护距离。环境保护部环境工程评估中心于2009年6月在对新大气导则的条款说明与实施问答中明确：大气环境防护距离和卫生防护距离是两个概念，大气环境防护距离按导则要求执行， 卫生防护距离按国家颁布的各行业卫生防护距离标准执行。

以下将重点对卫生防护距离与大气环境防护距离进行对比介绍。

2卫生防护距离和大气环境防护距离的对比

2.1 卫生防护距离的计算方法

目前，我国石化企业卫生防护距离计算的方法有两种：一种是公式计算法；另一种是标准法，包括国家标准和行业标准。

2.1.1 公式计算法

根据GB/T13201-1991《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》规定，卫生防护距离的计算公式为：

式中：Cm为标准浓度限值；

L工业企业所需卫生防护距离，m；

r有害气体无组织排放源所在生产单元的等效半径，m。根据该生产单元占地面积S（m2）计算；

A、B、C、D为卫生防护距离计算系数，无因次。根据工业企业所在地区近五年平均风速及工业企业大气污染源构成类别从表中查取；

QC工业企业有害气体无组织排放量可以达到的控制水平。

2.1.2 标准法

目前，与石化企业有关的卫生防护距离标准有两个，为GB8195-87《炼油厂卫生防护距离》（即将被GB8195-2011替代）及SH3093-1999《石油化工企业卫生防护距离》，后者中距离限值也是根据卫生防护距离的计算公式得出的。本文主要讨论SH3093-1999《石油化工企业卫生防护距离》。

2.2 大气环境防护距离的计算方法

大气环境防护距离计算模式是基于screen3的估算模式，采用了单源高斯烟羽扩散模式，适合模拟小尺度范围内流场一致的气态污染物的传输与扩散。大气环境防护距离计算的原理是：计算不同气象条件下无组织排放源下风向各点的预测浓度，将最远超标距离作为确定大气环境防护距离的依据。污染物的浓度计算公式如下：

式中：C为接受点的污染物落地质量浓度，mg/m3；

Q为污染源排放强度，g/s；

U为排气筒出口处的风速，m/s；

δy、δz分别为y和z方向扩散参数，m；

z为接受点离地面的高度，m；

He为排气筒有效高度，m；

h混合层高度，m；

km烟羽从地面到混合层之间的反射次数，一般≤4。

2.3 计算原理与参数的比较

卫生防护距离与大气环境防护距离计算方法不同，因此需要的参数也不尽相同。二者不同之处主要表现在：

2.3.1 标准浓度限值不同

卫生防护距离计算的标准浓度限值采用GB3095-1996规定的二级标准1小时平均浓度值（mg/m3），此标准没有规定的污染物可参照TJ36-79规定的居住区一次最高容许浓度限值（mg/m3）。大气环境防护距离的标准浓度限值优先满足厂界标准的前提下，执行上述两个标准。但是，部分污染物的厂界标准的浓度限值严于GB3095-1996、TJ36-79的浓度限值，如：苯的厂界标准（GB16297-1996）浓度限值为0.40mg/m3，而在TJ36-79中规定的浓度限值为2.40mg/m3。因此，按更为严格的标准浓度限值计算出的大气环境防护距离，更能保证居民区污染物浓度不超标，确保居民的身体健康。

2.3.2 模拟污染源形状不同

卫生防护距离计算是将无组织排放源假设成为一个圆形面源，再根据圆形的等效半径求得距离。实际上大多数的工业面源为矩形甚至长条形，若简单将面源作为等效圆形处理是不科学的。而大气环境防护距离计算模式可以输入面源的实际长、宽，从而确定其形状；对于非矩形面源，将其折算成面积相等、形状相近的矩形（但不应将全部非矩形面源都折算成正方形面源，除非形状上接近正方形），且要求面源的长、短边长比值不能超过10：1，超出这个限制的宜分成多个面源分别计算其大气环境防护距离。

2.3.3 污染源有效源高度

由无组织排放源排出的大气污染物，有效源高度增大一倍，污染物的最大落地浓度就会减小2～3倍，因而污染物所需要的稀释距离也会相应减小。计算卫生防护距离的各种方法都没有考虑无组织面源排放高度对卫生防护距离的影响。而大气环境防护距离由于考虑了烟云抬升计算模式需要输入有效源高度，范围为0～999m。

2.3.4 考虑气象条件和地形条件不同

卫生防护距离计算时，仅考虑当地近五年的平均风速，不考虑其他气象条件和地形条件的影响。而大气环境防护距离计算模式内置13组风速（10m高度处）和6种稳定度的组合，共54组气象条件情景，基本覆盖了所有可能发生的气象条件。模型默认选择城市地形，还可以选择建筑物下洗和岸边熏烟的影响。

2.4 计算结果取级不同

卫生防护距离的取级规定为：在100m以内时，级差为50m；在100m～1000m内时，级差为100m；超过1000m时，级差为200m。大气环境防护距离的取级原则为：在10m～100m内时，级差为10m；在100m～2000m内时，级差为50m；超过2000m时，模型建议削减源强。

2.5 计算结果的不同

以一套在年加工原油1000万吨/年中的酸性水汽提装置为例，用screen3模型计算的大气环境防护距离与从SH3093-1999直接查取的卫生防护距离结果主要表现为：

选取的污染因子为H2S，排放速率为0.005kg/h，选取60×55×10（m）面源，距厂界最近距离为700m，用Screen3计算结果为无超标点，则大气防护距离不需设置，而从SH3093-1999直接查取的卫生防护距离为700m。

由上述结果可看出，已制定标准的卫生防护距离的限值大于screen3模型计算出来的数值。究其原因可能是现有的卫生防护距离标准制定的时间较早，标准中规定的卫生防扩距离限值仅反映早期装置、工艺水平以及社会经济情况下，为避免无组织排放源对居民的影响而设置的防护距离。

3 目前存在的问题

经过多年的实践工作，现行SH3093-1999卫生防护距离计算的方法和标准暴露出一些缺点和不足，如没有考虑无组织排放源的形状、高度以及当地气象条件和地形条件的影响等。特别是源强统计结果较老，只能反映当时的技术水平，SH3093-1999编制组在介绍该标准时曾提到“在制定过程中，编制组总结了石化企业几十年来在卫生防护距离方面的经验教训，以最佳实用技术原则为论证基础，从石油化工企业特征污染源和特征污染物出发，找出造成严重危害的污染源和污染物作为主要因素。其中有关基础数据是以现场实测和典型厂调查相结合得到的”。因此对于目前的新技术、新工艺，无组织排放废气已大为减少的情况已渐不适用。

而新大气导则提出的大气环境防护距离在标准浓度限值的选取、模拟污染源形状、是否考虑气象条件和地形条件等方面与卫生防护距离存在着差异，可以解决卫生防护距离计算方法存在的缺陷。大气环境防护距离计算模式凭借其独有的优势对卫生防护距离的计算进行完善与改进，已经慢慢被科研及环评工作者所认可。

新大气导则为行业标准，其中大气环境防护距离的提出并没有否定卫生防护距离，二者并存的现象给实际的环评工作带来了麻烦。在目前的环评工作中，对于二者的选取主要有两种倾向：一是选取二者中最大值作为企业的防护距离；二是仍以卫生防护距离计算为主，大气环境防护距离计算仅作参考。这两种方法都不能很好地发挥新大气导则的作用，也不能从根本上解决卫生防护距离合理确定的问题。

4 建议

4.1 制定无组织排放源强确定技术方法规范

在实际环评中，无组织排放源强的确定必须科学、客观、公正与可检验，尽量采用物料衡算法、类比法、反推法等多种方法综合确定，并与实际监测结果和相关行业的卫生防护距离结果对比检验，以达到大气环境防护距离和卫生防护距离结果合理并符合实际情况。建议找出有代表性的无组织排放源并进行现状监测，结合新技术、新工艺的发展确定无组织排放源强的方法。

4.2 完善现行标准

现行标准中存在着厂界浓度限值反而严于（小于等于）环境空气质量限值的情况，这将导致大气环境防护距离计算结果不合理。建议依据《环境标准管理办法》对现行环境标准进行完善。

4.3 环评结论做为参考

虽然行业标准法存在一些局限性和不足， 但是行业标准法确定的卫生防护距离是基于实地污染源调查、环评资料以及环境监测所得地面浓度反推等方法综合得出的，其科学、客观与实际的合理性是任何理论计算方法不可比的。因此，在环境影响评价实践中，一定时期内、一定条件下原国家及各行业单独制定的行业卫生防护距离标准仍可参照执行。而且， 在各行业标准法确定卫生防护距离中均明确规定， 此法只适用于“地处平原微丘地区的新建、改、扩建工程，地处复杂地形条件下的工业企业所需卫生防护距离， 应由建设单位主管部门与建设项目所在省、市、自治区的卫生与环境保护主管部门， 根据环境影响评价报告书共同确定。”此外， 还应考虑风向频率及地形因素的影响， 这也为环境保护主管部门制定环境防护距离标准提供了参考。

参考文献

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