大氣環(huán)境承載力分析方法分析案例用于分析測(cè)定我國(guó)大氣環(huán)境中水承載力的系數(shù)計(jì)算公式及其方法主要可以分為三種，分別是可采用系數(shù)A值法、多源環(huán)境模型法以及雙向線(xiàn)性環(huán)境規(guī)劃法。本章通過(guò)介紹和對(duì)比三種方法的基本原理，確定對(duì)本研究計(jì)算大氣承載力的方法——采用WRF模式來(lái)模擬氣象場(chǎng)數(shù)據(jù)，采用多源模型法中的CMAQ模型。1.1A值法我國(guó)為了檢驗(yàn)大氣污染排放量并控制大氣環(huán)境目標(biāo)值，推薦過(guò)A值法進(jìn)行測(cè)量。在A值法中，模型的思路是將城市上空的大氣層看成一整個(gè)箱體，通過(guò)遵循的質(zhì)量守恒原理，確定出容許排放的污染物總量[63,64]。大氣環(huán)境容量和環(huán)境承載力的計(jì)算公式可以從A值法為基準(zhǔn)，延伸推導(dǎo)為：式中：由右至左第一項(xiàng)第二到第四項(xiàng)分別寫(xiě)的是為了快速進(jìn)行分解污染物平流空氣輸送時(shí)的擴(kuò)散項(xiàng)、干式濕沉積空氣清除項(xiàng)、濕式干沉積空氣清除項(xiàng)以及利用氣態(tài)分解污染物的各種化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)換項(xiàng)。Qa為一種受到污染物影響的環(huán)境容量，單位是t/a；A為一個(gè)區(qū)域內(nèi)的總量控制系數(shù)，單位是104km2/a；CS為國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量指標(biāo)中與污染物所對(duì)應(yīng)的年均濃度極限值，Cb為污染物在環(huán)境中的背景濃度極限值，單位均測(cè)定為mg/m3；S為模擬區(qū)域的面積，單位公式為km2；Ud為污染物干沉淀的速率，單位是cm/s；WR為一個(gè)取得的值為1.9×10-5的清潔劑之比；R為平均降水率，單位為mm/a；Hi為一個(gè)大氣層的混合體高度，單位公式為m；T1/2為一個(gè)大氣中的污染物半衰期，單位是s。基于閾值A(chǔ)值法的取值法直接計(jì)算的目標(biāo)是地方大氣環(huán)境的水容量和大氣環(huán)境經(jīng)濟(jì)承載力，考慮到方法控制模擬區(qū)域內(nèi)地方大氣環(huán)境污染物對(duì)其環(huán)境背景污染濃度的直接影響，可以直接計(jì)算得到該方法模擬區(qū)域內(nèi)的地方大氣環(huán)境污染物按照排放標(biāo)準(zhǔn)總量的閾值計(jì)算公式：Q式中：Qa、A、S、CS、Cb的含義與前面相同；Qai為第i模擬區(qū)域內(nèi)大氣中污染物排放的允許總量限值，單位為104t/a；Si為模擬區(qū)域內(nèi)第i模擬區(qū)域的面積，單位為km2；i為模擬區(qū)域的編號(hào)；n為模擬區(qū)域的總數(shù)。1.2多源模型法多源模型法的基本原理是按以模擬區(qū)域內(nèi)各控模擬點(diǎn)的濃度或不同模擬區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)為約束條件，選擇一定的方法對(duì)污染源的允許排放量進(jìn)行合理分配[65]，此時(shí)各污染源的允許排放量，即相應(yīng)的環(huán)境承載力。利用多源模型法進(jìn)行大氣環(huán)境容量和環(huán)境承載力測(cè)算的主要問(wèn)題是選擇空氣質(zhì)量模型。隨著技術(shù)的進(jìn)步和空氣質(zhì)量模型的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)建立了多種空氣質(zhì)量模式[66,67]。本研究主要選用多源模型法，具體參數(shù)設(shè)置及模型運(yùn)行在下一章節(jié)詳細(xì)論述。1.3線(xiàn)性規(guī)劃法線(xiàn)性規(guī)劃法是在綜合考慮多個(gè)條件，通過(guò)對(duì)污染物濃度疊加后進(jìn)行整體計(jì)算模擬區(qū)域范圍內(nèi)污染源的最大排放量，從而確定模擬區(qū)域的環(huán)境承載力?；驹頌椋菏紫壤媚Ｐ湍M得到污染源與模擬區(qū)域地面環(huán)境質(zhì)量濃度之間的關(guān)系，然后以不同模擬區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)為約束條件，以模擬區(qū)域大氣污染物排放量最大為目標(biāo)函數(shù)，滿(mǎn)足此目標(biāo)時(shí)的污染物排放量即為模擬區(qū)域的環(huán)境承載力[68]。其主要計(jì)算過(guò)程如下：目標(biāo)函數(shù)：f約束條件為：i=10≤式中：?max(Q)為將污染物排放量達(dá)到最大化的目標(biāo)函數(shù)，單位是104t/a；Qi為第i個(gè)模擬地區(qū)域內(nèi)污染物可以允許排放的總量極限值，單位是104t/a；Pji為第i個(gè)模擬污染源對(duì)第j個(gè)模擬地點(diǎn)的污染水濃度做出了貢獻(xiàn)，單位為mg·(m3·104t/a)-1；Caj為第j個(gè)模擬點(diǎn)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度限值，Coj為第j個(gè)模擬點(diǎn)的背景濃度值，單位均為mg/m3；Di為第i個(gè)污染源的權(quán)重系數(shù)；Li為第i個(gè)污染源的最大允許排放量，單位為t/a；k為控制點(diǎn)的總數(shù)；n為污染源的總數(shù)。1.4本研究擬采用的研究方式上述三種研究方法在計(jì)算大氣環(huán)境容量和環(huán)境承載力過(guò)程中，分別考慮了不同的情形、采用了不同的參量來(lái)計(jì)算，各具優(yōu)缺點(diǎn)，其主要優(yōu)缺點(diǎn)及資料要求如表4-1所示。表SEQ表\*ARABIC4-1三種研究方法的主要特點(diǎn)線(xiàn)性規(guī)劃法和多源模型法主要是對(duì)A值法的一種改進(jìn)和完善，但是需要模擬一個(gè)區(qū)域內(nèi)的污染源排放量清單和時(shí)空分布的特點(diǎn)，在那些沒(méi)有相應(yīng)的污染源排放量清單的國(guó)家和地區(qū)，這兩種模型法都是不適合使用。由于宜都市