基于AERMOD模式的大气扩散参数方案比较研究

在美国法规空气质量模式AERMOD的框架下,比较了4种已被广泛应用的扩散参数化方案(基于边界层微气象要素的AERMOD湍流参数化方案,基于湍流观测资料和扩散函数的Tub-Obs方案,Briggs参数化方案,NEPA方案).分析了不同稳定度、不同扩散参数方案下的污染物SO2地表浓度差别.总体来说,在中性和不稳定条件下,4种方案模拟结果的差别不大;在稳定条件下, AERMOD方案的地面浓度明显低于Briggs和NEPA方案,可能是由于AERMOD方案不能很好地识别局地湍流的贡献.     

污染源位置对气体污染物影响的数值模拟

在自然通风、置换通风和单侧送侧回式通风3种方式下,通过改变污染源位置,运用CFD软件模拟研究了办公室内苯污染物的浓度分布规律,比较得出最佳通风方式下的最合理污染源位置。结果表明,3种通风方式下污染源放置的最合理位置是点3;苯污染源处于位置3时,3种通风方式中自然通风各平面苯污染物平均浓度普遍相对最高,而单侧送侧回方式的相对最低,置换通风居于二者之间。最终确定单侧送侧回通风方式下污染源处于位置3时为最佳物理模型,在该模型下办公室内通风效果最好,能够有效地排出室内气体污染物。因此,不同污染源位置对办公室内空气品质的影响不同。     

Relationships between indoor and outdoor air quality in four naturally ventilated offices in the United Kingdom

Three offices in central London and one at a rural location were characterized with respect to air quality. All four offices were naturally ventilated. The characterization was supplemented by using a mobile laboratory to monitor the outdoor air quality. Results indicate that indoor pollutant concentrations may be up to 80% of the concentration outdoors but can greatly exceed outdoor concentrations. Additionally, it has been shown that indoor pollutants usually follow outdoor pollutant trends at lower levels, with only a small time delay due to mixing and dilution factors. The interaction between indoor and outdoor air is discussed with respect to ventilation characteristics and pollutant sources. A comparison between actual and modelled carbon dioxide levels may provide a useful indicator of ventilation.     

壁面加热作用对街道峡谷污染物扩散的影响

采用CFD软件Fluent研究了不同壁面加热条件下街道峡谷内流场及污染物浓度分布情况.结果表明,当街道高宽比(H/W)为1.33时,在低风速(u=1m/s)条件下,当壁面与周围大气无温差时,街道峡谷内存在一个稳定的顺时针大漩涡,污染物在背风侧堆积.当背风面、地面和背风面分别被加热时,峡谷内流场分布与无温差时相似,此时峡谷内的湍流强度增强,导致污染物浓度降低.当迎风面被加热时,峡谷内流场由原来的单漩涡结构变为双漩涡结构,此时街道峡谷下部浓度较高,上部浓度相对较低.当地面和迎风面同时被加热,温差较小(?θ=2℃)时,街道峡谷内流场由单漩涡结构变为双漩涡结构; 温差增大为5℃,峡谷内由双漩涡分裂成了3个漩涡,此时污染物分布与迎风面被加热情况相似.通过实测值和模拟值的比较可知,Fluent软件对街道峡谷大气环境的模拟结果基本合理.     

青岛冬季PM2.5持续重污染天气的大气边界层特征

鲜有出现空气质量问题的北方沿海城市青岛近年来也频频出现重污染天气. 2014年1月青岛市总计出现7 d重污染天气,其中1月15-18日是持续4 d的PM_2.5重污染,其余的则分别出现在1月6日、11日和30日.为了获得气象条件对持续重污染天气发展、维持和消除的影响机制,利用激光雷达、大气稳定度仪探测数据以及地面、高空气象观测和空气质量监测数据,重点分析了1月15-18日持续重污染期间青岛市大气边界层气象要素的时间和空间特征.结果表明,2014年1月影响青岛冷空气势力弱、青岛近地面低于3 m/s的风速不利于污染物扩散,66%以上的相对湿度有利于污染物浓度增大.在污染源稳定的背景下,气象要素的差异性导致了污染物浓度时空分布的差异.在持续的弱偏北风下污染物浓度居高不下;在偏南风影响下,污染物浓度趋于下降.边界层内存在高层干冷弱北风和低层暖湿弱南风的风切变、稳定层结、低层相对湿度为70%的高湿大气以及交替出现的近地面南北风是此次重污染持续的主要原因.大气边界层高度变化对污染物浓度具有6 h左右的延迟影响;而低边界层高度、大稳定度因子,低云的存在和较高的污染物浓度之间具有较好的一致性变化趋势.当近地面温度升高、相对湿度减小以及增大的偏南风和存在弱不稳定层结时,有利于提高青岛局地大气扩散能力.      

基于变权集对分析的室内空气品质的评价研究

对室内中的污染物浓度进行测量,科学评价室内空气品质.分析了室内空气质量七种污染物的浓度、评价等级、权重系数三个基本要素.通过建立集对分析模型,用联系度来描述评价对象与评价标准的同异程度,评价结果清晰地显示了集合之间的关系结构.在已有基本权重的基础上,引入变权公式,使污染物的浓度随评价等级同步动态变化.并用该方法对某小区的四栋楼的室内空气质量进行综合评价,该分析结果更加科学合理.该评价方法对室内空气质量评价更加全面、直观.     

建筑间距对大气流动及输移特性影响的模拟研究

采用修正的k-ε湍流模型对不同建筑间距情况下的大气流场、污染物浓度场进行模拟研究。模拟研究结果表明,气流遇到建筑物发生绕流,风速为3m/s的气流在建筑物附近的最大抬升速度达到1.98m/s,气流绕过建筑物后湍动能增强,建筑物后污染物的扩散区域变大;建筑物的布局对气流流动和污染物浓度分布有着很大影响,在不同建筑间距情况下,建筑物尾流区的流场形态有着明显的不同,尾流区内污染物的分布也存在差别。研究结果对认识多个建筑物附近的气流和污染物分布有重要意义。     

Control of exhaled SARS-CoV-2-laden aerosols in the interpersonal breathing microenvironment in a ventilated room with limited space air stability

The Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) highlights the importance of understanding and controlling the spread of the coronavirus between persons. We experimentally and numerically investigated an advanced engineering and environmental method on controlling the transmission of airborne SARS-CoV-2-laden aerosols in the breathing microenvironment between two persons during interactive breathing process by combining the limited space air stability and a ventilation method. Experiments were carried out in a full-scale ventilated room with different limited space air stability conditions, i.e., stable condition, neutral condition and unstable condition. Two real humans were involved to conducted normal breathing process in the room and the exhaled carbon dioxide was used as the surrogate of infectious airborne SARS-CoV-2-laden aerosols from respiratory activities. A correspondent numerical model was established to visualize the temperature field and contaminated field in the test room. Results show that the performance of a ventilation system on removing infectious airborne SARS-CoV-2-laden aerosols from the interpersonal breathing microenvironment is dependent on the limited space air stability conditions. Appropriate ventilation method should be implemented based on an evaluation of the air condition. It is recommended that total volume ventilation methods are suitable for unstable and neutral conditions and local ventilation methods are preferable for stable conditions. This study provides an insight into the transmission of airborne SARS-CoV-2-laden aerosols between persons in ventilated rooms with different limited space air stability conditions. Useful guidance has been provided to cope with COVID-19 in limited spaces.     

河谷地形气象要素对污染物浓度的影响

气象条件对环境空气质量影响的研究是科学制订大气环境污染防控方案、及时发布重污染天气应急预警的基础.利用兰州市西固区环境空气质量监测点2015年主要污染物小时浓度监测值,分析了污染物浓度的季节性变化和日变化特征,结合同期观测的气温、风速、相对湿度和降水量等气象资料,探讨了气象要素对污染物浓度变化的影响.结果表明:①除O₃外,其他污染物质量浓度呈"冬高夏低""早晚高下午低"的变化特点,这与表征污染物扩散能力的边界层参数变化特征一致. ②ρ（O₃）春季为71.42 μg/m3,夏季为62.74 μg/m3,春季高于夏季的主要原因是春季O₃的前体物NO_x质量浓度高于夏季且春季扩散条件弱于夏季. ③除O₃外,其他污染物质量浓度与气温、风速呈负相关. ④当相对湿度 < 40%时,污染物质量浓度与相对湿度呈正相关;当相对湿度>80%时,污染物质量浓度与相对湿度呈负相关;降雨对不同污染物的清除效果不同.研究显示,河谷地形气温和风速是影响污染物扩散的重要气象因子.      

室内甲醛污染和分析

甲醛是室内环境的主要污染物.采用乙酰丙酮分光光度测定方法,通过对一幢五层新建的办公楼随机抽取六间房,每隔3个月分别进行了检测,结果表明室内温度变化对甲醛的释放有较大影响,甲醛的释放随时间逐渐减少.列举了脲醛树脂、酚酞树脂、胺基甲醛树脂等是造成室内甲醛污染的主要来源,甲醛对人体的危害极大,不同国际组织、国家对室内甲醛浓度制定了不同的最高限值.从控制污染源、控制室内条件、处理方法等方面将有效防治室内甲醛污染.     

青岛地区边界层特征及酸雨成因

青岛地区边界层风场与温度场垂直分布很特殊，在１５００ｍ高度以下风场，近地面层风速较小，３００—４００ｍ高度风速较大，５００ｍ以上风速减小，１０００ｍ以上又逐渐增大．温度层结早晚稳定，午后２００ｍ以下不稳定，混合层不高，一般在４００ｍ左右，有时可达７００ｍ，低空经常出现多层逆温．冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，并经常受江淮气旋和黄淮气旋影响，气旋经过青岛地区时，流场经常出现上、下辐合气流．引入平直和上、下切变两种气流，应用平流扩散方程，对青岛地区连续点源所排放的污染物作模式计算，结果表明，在单一平直气流时，污染物传输较远，但浓度轴线也在一定距离上与地面相交．尤其是在雨天，污染物只在局地散布，浓度较大．当风向出现上、下层切变时，污染物传输范围受限制，这些污染物质在雨天经过化学变化即在近距离形成酸雨．     

室内甲醛检测方法及防治措施研究进展

介绍室内空气污染物甲醛的来源以及对人体健康造成的危害。探讨了现有室内甲醛污染物的检测方法,并对检测方法中存在的问题和应用条件的限制因素进行了讨论。为减少室内甲醛对人体健康造成的危害,提出了八种降解室内甲醛污染物的防治方法,并重点介绍了光催化氧化降解室内空气中甲醛的作用机理。提出了对检测方法和防治措施中存在问题的改进。改进检测方法和改良治理措施以及对装饰材料的选择是减少室内空气甲醛对人体健康造成危害的有效途径。     

河南省冬季3次重污染过程的数值模拟及输送特征分析

利用WRF-Chem模式模拟2015年11月27日—12月1日、12月5—14日、12月19—25日河南3次重污染过程,结合空气污染资料和ERA-Interim再分析资料,对比分析了这3次重污染过程的开始、持续和结束及污染物的输送特征.结果表明,静稳天气有利于污染的发展持续,3次重污染过程的结束均是由西路冷空气入侵造成的.第1次重污染过程平均风场上的风速均为小风或静风,从湖北到河南南部风向为偏南风;而第2和第3次重污染过程平均风场分别以偏东和偏北风为主.第2和第3次重污染过程中均存在明显的由北向南的污染物输送过程.3次重污染过程中,河南省本地排放对本省PM_(2.5)浓度的平均贡献率最大,而河南省周边区域对河南PM_(2.5)浓度的平均贡献率在这3次过程中不一样,第1次重污染过程,河南南部主要受偏南风影响,湖北对河南PM_(2.5)浓度的平均贡献率最大,为20.7%;第2和第3次重污染过程主要受偏东风影响,安徽和江苏对河南PM_(2.5)浓度的平均贡献率最大,分别为17.7%和18.5%.3次重污染过程中,安阳的主要污染输送源均不相同,分别来自河北、江苏和安徽、本省.     

基于移动监测的城市街谷交通相关污染物浓度时空变化研究

为更好认识城市街谷内的大气污染特征和提供城市街谷优化设计的实证参考,本文以干旱区绿洲城市乌鲁木齐市北京南路为例,采用移动监测技术,分析了城市街谷大气污染物(CO、PM2.5)的时空分布,并识别其主要影响因素。结果表明:(1)早高峰空气质量优于晚高峰;交叉路口处污染物浓度普遍较低,但苏州路立交桥下污染物浓度较高;(2)两种污染物同源,其浓度与固定站点监测数据高度相关,风向与街谷成锐角时污染物浓度较低,风速较大时污染物浓度较高,污染物浓度与车流量相关程度较低;(3)街谷两侧建筑物高度比在[1.5,2)之间,污染物浓度较低,在[1,1.5)之间,污染物浓度较高;路网密度在[12,14)之间,污染物浓度较低,[12,14)之间的道路密度能够最大程度的降低街谷内污染物浓度。     

不同气温层结条件下地面加热对街谷扩散能力的影响

利用CFD数值模拟方法研究了气温层结与地面加热作用对街谷环流和污染物扩散的影响.针对高宽比为0.5和1.0的两种街谷,总共进行了18组敏感性数值试验,结果表明相对于气温层结,地表加热是决定街谷附近污染物扩散能力的更为重要的因素,地表加热作用可显著提高街谷的扩散能力.在地表存在加热的情况下,流场结构、空气交换系数、湍流强度总体上均朝着有利于清除街谷内污染物的方向发展,即使是在稳定层结下,地表加热作用所产生的热力环流也会使得污染物能够被有效地输送和扩散到街谷之外,从而使得近地面的污染物浓度下降.     

G20峰会期间杭州地区空气质量特征及气象条件分析

利用空气质量和气象要素的监测资料与再分析资料,分析了2016年G20峰会期间(2016年8月10日—9月20日)杭州及周边地区空气质量演变及区域特征,探讨了气象条件对G20峰会期间杭州空气质量的影响.结果表明:G20峰会管控期间,由于机动车排放大幅度降低,杭州NO_2浓度较管控前有所下降,对比周边城市降幅居于首位;而由于不利气象条件的影响,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO和O_3浓度比管控前有不同程度的增长,但增幅相比周边城市较小,说明管控措施对杭州空气质量有一定的改善效果.9月7日管控措施结束后污染反弹现象明显.气象条件对杭州的空气质量有重要影响:在管控前,杭州晴热高温天气有利于O3的生成,偏东风相对洁净,污染传输较少;在管控期,杭州虽受到静稳天气和外来污染传输的影响,但得益于减排应急管控措施的有效实施,NO_2浓度下降幅度最大,其他污染物的增幅也较周边城市偏小;在管控后,气象条件不利于污染物的垂直扩散,受静稳天气和污染源恢复常态的影响,PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2和CO出现了整个研究时段的最大值,而台风"莫兰蒂"使得杭州PM_(2.5)、PM_(10)和O_3浓度出现了整个研究时段的最低值.     

Determination of 15 phthalate esters in air by gas-phase and particle-phase simultaneous sampling

Based on previous research, the sampling and analysis methods for phthalate esters (PAEs) were improved by increasing the sampling flow of indoor air from 1 to 4 L/min, shortening the sampling duration from 8 to 2 hr. Meanwhile, through the optimization of chromatographic conditions, the concentrations of 9 additional PAE pollutants in indoor air were measured. The optimized chromatographic conditions required a similar amount of time for analysis as before, but gave high responsivity, the capability of simultaneously distinguishing 15 kinds of PAEs, and a high level of discrimination between individual sample peaks, as well as stable peak generation. The recovery rate of all gas-phase and particle-phase samples of the 15 kinds of PAEs ranged from 91.26% to 109.42%, meeting the quantitative analysis requirements for indoor and outdoor air sampling and analysis. For the first time, investigation of the concentration levels as well as characteristics of 15 kinds of PAEs in the indoor air from four different traffic micro-environments (private vehicles, busses, taxis and subways) was carried out, along with validation of the optimized sampling and analytical method. The results show that all the 9 additional PAEs could be detected at relatively high pollution levels in the indoor air from the four traffic micro-environments. As none of the pollution levels of the 15 kinds of PAEs in the indoor air from the 4 traffic micro-environments should be neglected, it is of great significance to increase the types of PAEs able to be detected in indoor air.     

交通主干道旁室内外苯系物的分析和研究

监测结果表明室外的机动车流量对于室外的苯系物浓度起到较大的贡献作用,并且室外苯系物浓度的变化曲线和机动车流量变化结果呈现出一致性;同时,通过监测还表明室内的三苯浓度变化中,开窗情况下室内的污染物浓度的变化和室外浓度变化是一致,而在关窗情况下室内的三苯浓度变化较为的复杂,这可能是在交通主干道旁和对照点的建筑室内存在三苯污染源。     

5种绿色植物对甲醛的吸收能力模拟试验研究

目前室内装修所造成的最主要的污染物质为甲醛,因此本文选取甲醛作为研究对象,采用植物熏蒸方法,选用家庭中常见的5种绿色植物对其进行吸收净化对比试验,考察各种植物对甲醛的吸收效果,结果表明:在24h内,普通吊兰对甲醛的吸收能力达98.70%,其次依次为虎尾兰95.45%、芦荟83.77%、瓜叶吊兰75.74%,而绿萝对甲醛的吸收效果最不明显,为56.54%,由此得出植物吸收甲醛的能力为:吊兰>虎尾兰>芦荟>瓜叶吊兰>绿萝。该研究对降低室内甲醛浓度、提高空气质量具有重要的意义。     

街道峡谷对称性对污染物扩散的影响

采用数值模拟的方法,研究了行列式和错列式街谷两侧建筑物的对称性对街谷内和下游建筑尾流区污染物浓度的影响,并引入3个用于评价室内空气环境的指标来描述街谷中人员区域内的空气质量.结果表明,平均残留时间(ART)和有效通风率(PFR)可用于评价不对称街谷内的空气质量.街谷的不对称性对街谷内部和下游建筑尾流区污染物浓度分布均有明显影响.下游建筑越低,则尾流区的浓度越高.行列式和错列式街谷中人员活动空间的无量纲平均浓度分别在建筑高度比例为7/3和7/2时最大.为在城市规划中尽可能避免出现最不利比例的街谷,根据平均残留时间和有效通风率等指标,给出了上下游建筑高度比与最不利街谷改善率的关系.