通訊作者：李時蓓(1962—)，女，江蘇人，研究員，主要研究方向為環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化與標(biāo)準(zhǔn)化，E-mail:lisb@acee.org.cn

我國環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型體系建設(shè)對策與建議

丁峰，李時蓓，伯鑫，盧力，王慶改

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心， 北京100012)

摘要：模型的法規(guī)化建設(shè)對于提高環(huán)境管理決策的科學(xué)性，保證法規(guī)性文件的一致性，減少因采用的模型差異而造成的差別管理等不公平因素起著重要作用。通過介紹國內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化現(xiàn)狀，并結(jié)合我國環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化現(xiàn)狀與問題，提出了我國環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型建設(shè)方案與建議。

關(guān)鍵詞：環(huán)境影響評價；環(huán)境質(zhì)量模型；法規(guī)模型

作者簡介：丁峰(1978—)，男，教授級高級工程師，博士研究生，主要研究方向為環(huán)境影響評價技術(shù)方法與應(yīng)用，E-mail：Dingfeng@acee.org.cn

中圖分類號：X82

收稿日期：2015-01-09

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.011

環(huán)境質(zhì)量數(shù)值模擬技術(shù)起步于約20世紀(jì)60年代，隨著模型理論的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的不斷更新，模型種類不斷增加，模型算法也不盡相同，目前國內(nèi)外已有適合各種地形水域、各類尺度、各種污染源等幾十種類型的模型以及上百個模型開發(fā)者[1]。由于模型原理、計算方法、編程技術(shù)等原因，形成了同等功能多模型并存的局勢，如區(qū)域空氣質(zhì)量模型有NAQPMS、CAMx、WRF-CHEM及CMAQ等多種[2]。使用不同模型預(yù)測同一種情況有時會得出不同結(jié)果，而模型的差異導(dǎo)致結(jié)論不同，勢必影響管理決策的一致性和公平性[3]。

1建立國家環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型體系的意義

環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型(Regulatory model)是指由政府部門在“導(dǎo)則”等法規(guī)性文件中推薦或準(zhǔn)備推薦使用的環(huán)境質(zhì)量模型。與同類模型相比，法規(guī)模型必須具備良好的一致性和延續(xù)性，模型的預(yù)測值和觀測值符合性更好；同時也更注重工程實際應(yīng)用上的便利性。法規(guī)模型主要來源于自主研發(fā)模型、國際主流模型，或已被多個國家或地區(qū)推薦的法規(guī)模型。目前常用的環(huán)境質(zhì)量模型按要素一般可分為環(huán)境空氣質(zhì)量模型、地表水環(huán)境質(zhì)量模型、地下水環(huán)境質(zhì)量模型、聲環(huán)境質(zhì)量模型等。

國家環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型體系的建立，可實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量模型應(yīng)用的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，解決目前因模型預(yù)測結(jié)果缺乏參照性和可比性而給環(huán)境管理帶來的不便，并能使環(huán)境質(zhì)量模型在環(huán)境評級與預(yù)測過程中得以進(jìn)一步規(guī)范，模型使用更加合理，結(jié)果具有對比性且更加可信。法規(guī)模型的推出將為國家相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供必須的基礎(chǔ)性研究工作，同時也將大大提高環(huán)境影響預(yù)測評價的科學(xué)性、一致性、公平性，解決規(guī)劃環(huán)評、建設(shè)項目環(huán)評遇到的模擬技術(shù)不確定性等技術(shù)問題，促使環(huán)境管理更加高效、相關(guān)決策更加科學(xué)。

2國際環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化建設(shè)現(xiàn)狀

歐美等國家對環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型的建設(shè)啟動較早，20世紀(jì)70年代，美國國家環(huán)境保護(hù)局(EPA)就已經(jīng)開始啟動了環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型的建設(shè)工作，在《清潔空氣法》的法律框架下，制定了空氣質(zhì)量模型導(dǎo)則(Appendix W Guidance 40 CFR Part 51)，推薦了法規(guī)模型，規(guī)定至少每3年召開一次模型大會。EPA還成立了專職開發(fā)和管理模型的技術(shù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)組織開發(fā)和認(rèn)證法規(guī)模型，并發(fā)布推薦的法規(guī)模型名單和各類模型驗證案例。

環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型具有科學(xué)性、適用性、開源性和可持續(xù)性等特點(diǎn)，同時具有一定的應(yīng)用基礎(chǔ)，一般為免費(fèi)模型，通常由政府組織或委托相關(guān)研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)開發(fā)，也有其他符合條件的模型進(jìn)入推薦名單。法規(guī)模型的確定，須通過模型驗證、同行評估、模型大會討論等一系列模型認(rèn)證程序。發(fā)布的法規(guī)模型需包括模型的源碼、運(yùn)行程序、技術(shù)文檔、用戶使用手冊以及模型驗證數(shù)據(jù)和相關(guān)科研文獻(xiàn)等，一般可從政府網(wǎng)站上獲取。

除此以外，為了幫助模型使用者方便、正確地應(yīng)用法規(guī)模型，模型管理機(jī)構(gòu)還會提供標(biāo)準(zhǔn)的污染源、氣象、水文、地形等數(shù)據(jù)，以及模型輸入預(yù)處理軟件和輸出圖形的后處理軟件等，并提供法規(guī)模型應(yīng)用培訓(xùn)等技術(shù)支持。

目前，美國EPA根據(jù)《清潔空氣法》的要求，已經(jīng)先后發(fā)布了31個環(huán)境空氣質(zhì)量法規(guī)模型，主要包括擴(kuò)散模型、光化學(xué)模型和受體模型(源解析模型)，涵蓋了從區(qū)域尺度到局地尺度、從連續(xù)污染物排放到突發(fā)性事故污染物泄漏、從平坦地形到復(fù)雜地形等多方面環(huán)境空氣質(zhì)量模型[4]。另外，EPA也根據(jù)《清潔水法》的要求，先后發(fā)布了34個水環(huán)境法規(guī)模型，包括常用的BASINS、CE-QUAL-W2、EFDC、WASP、MT3D等，基本覆蓋了地表水與地下水、水質(zhì)與水生態(tài)、點(diǎn)源與面源等不同模擬的需求。美國除EPA負(fù)責(zé)發(fā)布環(huán)境法規(guī)模型外，涉及交通噪聲預(yù)測的計算模型主要由美國交通部公路管理局、鐵路管理局和民航局負(fù)責(zé)組織開發(fā)和發(fā)布。

歐盟、澳大利亞、新西蘭、印度等國家也沿用了美國EPA的模型管理體系，設(shè)立模型技術(shù)支持中心，建立模型庫，僅空氣質(zhì)量模型就收錄了142個，提供了包括模型適用范圍、適用條件以及模型驗證情況等多方面的信息，以最大程度協(xié)助使用者挑選最適宜的空氣質(zhì)量模型。

此外，北歐還構(gòu)建了噪聲預(yù)測模型及預(yù)測軟件的管理體系，總體思路是環(huán)境主管部門定期向社會征集預(yù)測模型并提交指定研究機(jī)構(gòu)，研究機(jī)構(gòu)通過測試數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證，然后統(tǒng)一發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)計算模型。開發(fā)商可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計算模型開發(fā)專業(yè)的計算軟件，軟件經(jīng)過認(rèn)證后才可推向用戶[5]。

歐盟等國雖對模型使用無強(qiáng)制性要求，但基本都通過建立環(huán)境質(zhì)量模型庫、制定模型導(dǎo)則等方式，在國家層面建立了較完善的模型研發(fā)、發(fā)布、驗證及培訓(xùn)管理體系。

3我國環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化現(xiàn)狀及存在的問題

臺灣、香港在環(huán)境空氣質(zhì)量模型法規(guī)化方面開展了大量工作，形成了包括水、氣、聲環(huán)境等在內(nèi)的一系列法規(guī)模型及模型認(rèn)證體系，并建立了環(huán)境質(zhì)量模型支持中心，統(tǒng)一發(fā)布法規(guī)模型和模型管理規(guī)范，并為模型應(yīng)用提供技術(shù)支持。

2013年環(huán)保公益性行業(yè)科研專項“國家環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化與標(biāo)準(zhǔn)化研究”項目開啟了我國法規(guī)模型的研究工作。該項目的主要內(nèi)容包括環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化制度研究、環(huán)境質(zhì)量模型驗證案例研究，以及在環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境影響評價和總量控制領(lǐng)域中的法規(guī)模型標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用研究等。目前，該項目已進(jìn)入中期驗收階段，形成了《國家環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型管理辦法(征求意見稿)》、法規(guī)模型驗證案例庫等階段性成果。

目前，在國內(nèi)具有法規(guī)模型意義的中小尺度空氣質(zhì)量模型有AERMOD、ADMS和CALPUFF，是以《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》附件的形式推薦的，并在國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境影響評價數(shù)值模擬重點(diǎn)實驗室公眾網(wǎng)絡(luò)平臺上予以發(fā)布[6]。上述模型已被廣泛用于各環(huán)境管理領(lǐng)域，僅在環(huán)境影響評價領(lǐng)域，每年就有上萬本環(huán)境影響報告書使用推薦的模型。

但是，我國法規(guī)模型的建設(shè)還處于起步階段，存在法規(guī)模型管理機(jī)制不健全、體系不完善、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用、技術(shù)支持隊伍力量薄弱等問題，法規(guī)模型體系亟待建立。

第一，法規(guī)模型管理機(jī)制不健全。一方面，由于國家層面尚未建立法規(guī)模型的長期發(fā)展規(guī)劃，缺乏法規(guī)模型的研發(fā)和準(zhǔn)入機(jī)制，相關(guān)科研經(jīng)費(fèi)投入不足，影響了法規(guī)模型的建設(shè)工作；另一方面，由于缺乏管理機(jī)制，國內(nèi)自主開發(fā)的模型基本處于各自為政、互不共享階段，模型研究經(jīng)費(fèi)分散，浪費(fèi)了大量人力、物力與財力。

第二，法規(guī)模型體系不完善。環(huán)境質(zhì)量模型按要素可分為水、氣、聲、生態(tài)等類別，每一大要素中又可按模型原理、適用范圍和條件以及模型功能等進(jìn)一步分類，目前我國還沒有建設(shè)相應(yīng)的模型庫，盡管在某些技術(shù)導(dǎo)則中推薦了一些模型，但法規(guī)模型體系還不完善。例如，在國家層面上缺乏分析復(fù)合污染問題的區(qū)域空氣質(zhì)量模型、人體健康模型、有毒化學(xué)品泄漏風(fēng)險模型等；對于地表水、地下水、聲環(huán)境等環(huán)境質(zhì)量模型，目前在國內(nèi)只在相關(guān)的環(huán)評技術(shù)導(dǎo)則中推薦了計算原理和公式，沒有推薦對應(yīng)的成熟預(yù)測模型。

第三，環(huán)境質(zhì)量模型缺乏標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。一方面，目前國內(nèi)各領(lǐng)域應(yīng)用的模型大多是引用自國外，由于引用模型沒有在各領(lǐng)域形成標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用技術(shù)指南，所涉及的技術(shù)參數(shù)依應(yīng)用人員的理解而選擇，直接影響模型計算結(jié)果；另一方面，由于在國家層面上缺乏公開的模型驗證數(shù)據(jù)，對自主開發(fā)模型的準(zhǔn)確性沒有統(tǒng)一的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致模型計算結(jié)果存在一定的不確定性。

第四，法規(guī)模型技術(shù)支持隊伍力量薄弱。目前，我國專職從事法規(guī)模型技術(shù)支持的隊伍不多，僅有“國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境影響評價數(shù)值模擬重點(diǎn)實驗室”對環(huán)評領(lǐng)域涉及的模型法規(guī)化和標(biāo)準(zhǔn)化等提供技術(shù)支持，技術(shù)支持隊伍尚不能滿足當(dāng)前環(huán)境管理對模型的技術(shù)需求。

4建立完善我國法規(guī)模型體系的對策建議

結(jié)合我國環(huán)境質(zhì)量模型法規(guī)化現(xiàn)狀及存在的問題，參考國際經(jīng)驗，建議從以下四個方面重點(diǎn)加強(qiáng)：

(1)建立環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型管理機(jī)制

借鑒發(fā)達(dá)國家法規(guī)模型建設(shè)經(jīng)驗，研究建立我國法規(guī)模型管理機(jī)制，明確法規(guī)模型準(zhǔn)入條件、遴選規(guī)則、發(fā)布和更新機(jī)制以及推廣和培訓(xùn)等管理工作。為建立健全環(huán)境質(zhì)量模型的管理制度，規(guī)范環(huán)境質(zhì)量模型的應(yīng)用，建議盡快出臺國家環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型管理辦法。

(2)規(guī)范環(huán)境質(zhì)量模型標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用

在國家層面設(shè)立專項科研經(jīng)費(fèi)，用以支持國家法規(guī)模型的建立。一方面，對急需引用的國際主流環(huán)境質(zhì)量模型所需的參數(shù)，研究出本地標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，以減少由于模型參數(shù)的非標(biāo)準(zhǔn)化選擇帶來的計算結(jié)果差異；另一方面，還需加強(qiáng)國家層面上的模型驗證案例研究，建立統(tǒng)一的模型檢驗標(biāo)準(zhǔn)，為模型法規(guī)化與標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。

(3)加大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源整合力度

環(huán)境質(zhì)量模型在應(yīng)用過程中所需的基礎(chǔ)參數(shù)包括背景污染源、環(huán)境敏感點(diǎn)、氣象、水文、地質(zhì)、地理、土地利用等，但這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通常都掌握在不同管理部門，基礎(chǔ)參數(shù)及數(shù)據(jù)信息缺乏互通、共享機(jī)制。建議國家加大數(shù)據(jù)資源整合力度，統(tǒng)一解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源共享問題。

(4)建立國家法規(guī)模型共享與服務(wù)平臺

集成國家技術(shù)力量、數(shù)據(jù)資源、硬件能力等優(yōu)勢，采用云計算技術(shù)，搭建國家環(huán)境質(zhì)量法規(guī)模型共享與服務(wù)平臺，用于發(fā)布模型運(yùn)行程序、用戶手冊、技術(shù)文檔、模型驗證案例等法規(guī)模型技術(shù)支持文件。同時，利用B/S架構(gòu)，提供環(huán)境質(zhì)量模型調(diào)用服務(wù)，以規(guī)范模型標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用問題，解決地方管理部門技術(shù)力量不足等問題。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1]陳柳, 馬廣大, 紀(jì)海維. 城市大氣污染預(yù)報模式的研究進(jìn)展[J]. 西安科技學(xué)院學(xué)報, 2003(4): 411-414.

[2]王占山, 李曉倩, 王宗爽, 等. 空氣質(zhì)量模型CMAQ的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2013, 36(6): 386-391.

[3]丁峰, 李時蓓, 梁鵬. 如何解決大氣環(huán)境影響預(yù)測存在的問題[J]. 環(huán)境保護(hù), 2013(5): 58-59.

[4]胡翠娟, 丁峰, 伯鑫, 等. 美國環(huán)境空氣質(zhì)量模型法規(guī)化建設(shè)經(jīng)驗與借鑒[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì), 2014(5): 186-189.

[5]盧力, 周鑫, 胡笑滸. 公路噪聲源強(qiáng)預(yù)測模型研究進(jìn)展[J]. 噪聲與振動控制, 2014(3): 128-131.

[6]丁峰, 李時蓓. 大氣環(huán)境影響評價導(dǎo)則修訂與對比分析[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011(4): 120-124.

Countermeasures and Suggestions for Environmental Quality

Regulatory Models System Construction of China

DING Feng, LI Shi-bei, BO Xin, LU Li, WANG Qing-gai

(Appraisal Centre for Environmental & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

Abstract:Environmental regulatory models play important roles in improving environmental management decision making, ensuring the consistency of legal documents, and eliminating unfair factors by using different models. The current situations of environmental regulatory models development at home and abroad are introduced, the existing problems of regulatory models in China are analyzed, and suggestions on improving the environmental regulatory models system of China are put forward.

Key words: environmental impact assessment; environmental quality models; regulatory model