北京市工业污染源大气污染物排放特征

北京市工业污染源大气污染物排放比较严重，其TSP，PM10，PM2．5，SO2，NOx和CO的排放量均占北京市固定污染源排放量的54％以上，煤烟型污染是工业污染的主要部分，占源污染物排放量比面源大，污染物排放主要集中在电力行业和冶金行业，污染源主要分布在城八区中的外四区，特别是工业比较集中的石景山地区和朝阳区，工业污染源排放的颗粒物中细颗粒物比例较高。     

北京市交通扬尘对大气环境质量的影响

利用中尺度气象模式ARPS与空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式,模拟2002年4个季节代表月份(1月、4月、8月和10月)北京市PM10浓度的时空分布.与监测数据对比分析表明,该耦合模式有很好的可靠性.设计了2种污染源情景方案,分析了北京市2002年4个季节代表月份交通扬尘对市区大气PM10的影响.结果表明,在4个代表月中,交通扬尘对北京市PM10的逐时贡献率波动较大,最高可达33%,最低为3%;交通扬尘对北京市大气PM10影响显著,4个月平均贡献率分别为16.73%、12.92%、18.56%和18.17%,平均贡献浓度分别为27.61 μg/m3、32.80 μg/m3、25.20 μg/m3和24.40 μg/m3.此外,依据模拟结果,结合交通扬尘污染特征与治理现状,提出了北京市交通扬尘的初步治理方案.     

佛山禅城区机动车尾气排放特征及分布

通过对禅城区不同道路类型交通流进行调查分析,运用COPERT模式计算出2008年佛山地区机动车排放因子,分析出禅城区机动车尾气排放的主要来源及主要特征,得到了禅城区机动车尾气排放总量及排放分担率.根据佛山市辖区区间出行车辆较多的特点,采用源强估算总量的方法计算区内机动车污染排放.结果表明,禅城区2008年CO、NOx、VOC、PM的排放量分别为72 356.86 t、7 288.38 t、9 991.68 t和366.80 t.不同车型对不同污染物的排放贡献率差别明显,尤以摩托车的CO、VOC排放贡献较高,分别占机动车排放污染物总量的85%和77%.道路局部污染最严重的道路类型为国道,整体污染最为严重的为主干路.区内机动车劣化严重,占机动车总量37%的国0车的CO、NOx、VOC、PM排放分担率分别占机动车排放总量的68%、45%、58%、63%.不同车型、不同排放标准的排放因子存在较大差别,轻型车的CO、VOC较高而重型车的NOx、PM排放因子较高.     

成都市一次重雾霾期间PM10自组织演化的分形特征及DFA分析

运用计盒维数法和消除趋势波动分析方法,研究了成都市2013年1月8—20日一次重度雾霾期间,草堂寺、金牛坝、三道堰和十里店4个监测站点连续PM10小时平均质量浓度序列的时间演化规律。雾霾期间4个监测站点的PM10质量浓度序列在某一临界质量浓度以下均表现出标度不变分形结构和长期持续性非线性特征,且这两种物理特征具有很好的动力学同步性;但一旦超过临界质量浓度,PM10演化的长期持续性特征就会消失,PM10演化的标度不变分形结构也随之消失。进一步根据自组织临界(SOC)理论,探讨了导致此次成都重度雾霾期间PM10污染演化呈现分形结构和长期持续性特征的内在动力学机制,并将雾霾天气大气污染系统的动态特征与自组织临界性的判断标准进行了对比分析。结果表明,大气PM10污染演化具有自组织临界性复杂系统的基本特征,此次成都重度雾霾期间PM10在临界质量浓度以下的波动演化主要受系统自组织内禀动力机制主导控制。在该机制的影响下,即使在雾霾期间,污染源排放相对平稳,城市大气系统也相对稳定,但PM10污染演化仍会出现非线性波动,从而导致极高PM10质量浓度的涌现。这一特征可能是由SOC特有的内禀敏感性和不可预测性决定的,也正是由于SOC系统的稳定性使得此次成都重度雾霾污染持续时间很长。     

应用多维多箱与高斯模型结合的复合模型预测大气环境质量

根据北京市市区自然环境、污染气象特征、大气环境过程及区域污染源分布等现有信息,建立了用于大气环境质量预测的多维多箱与高斯模型结合的复合模型,对北京市市区采暖季(2002年1月)和非采暖季(2002年8月)特征污染物SO2和PM10的质量浓度进行了预测.将预测结果与地面监测值比较分析后发现,多维多箱与高斯模型结合的复合模型预测大气环境质量产生的相对误差在25%以内.     

北京夏季典型PM2.5与O3相继重污染事件分析

根据北京市环境保护监测中心发布的PM2.5和O3小时质量浓度及气象、卫星遥感数据,分析了2013年7月2日至10日北京典型PM2.5及O3重污染过程的质量浓度特征及在大气边界层过程各个阶段的质量浓度演变.结果表明,北京夏季O3质量浓度先于PM2.5达到峰值,而天气型演变是导致这一现象的主要原因.具体过程为:1)重污染初始阶段,高压天气型利于前体物积累,PM2.5及O3质量浓度升高;2)在反气旋中部,由于各种污染物质量浓度较低,对大气紫外波段辐射的吸收较弱,导致该阶段紫外辐射强,因而加快了O3生成的光化学反应,O3质量浓度最先达到峰值;3)在反气旋后部,随PM2.5质量浓度增加,辐射变弱,因此O3质量浓度增加速度下降,而受高压后部影响,区域内PM2.5经东南风输送通道进入北京,导致北京PM2.5质量浓度相继达到峰值;4)在重污染清除阶段,在北方反气旋前部的冷锋清除作用下,PM2.5及O3质量浓度同时降低至谷值.     

奥运期间北京市交通污染的DOAS监测与分析

采用差分吸收光谱(DOAS)这一光学遥感技术,对2008年奥运期间北京海淀区福寿寺桥位置的交通排放进行实时监测,获得自2008年7月6日至9月21日大气主要污染物SO2、NO2、光化学烟雾的重要产物O3和苯的体积分数,并与微脉冲雷达获得的车流量进行数据融合,评估机动车对奥运期间北京空气质量的影响.结果表明,监测位置NO2和苯释放源主要为交通排放,O3的生成主要与其前体物和光辐射相关,而SO2和车流量没有明显的相关性.研究表明,机动车排放仍是北京主要污染源之一.     

春节期间燃放烟花爆竹对西安市大气主要污染物质量浓度的影响

使用2002-2007年西安市环境监测站监测的5个功能区PM10、SO2和NO2污染物日平均质量浓度和2006年、2007年时平均质量浓度资料,分析了春节期间西安城区及郊区主要污染物近地面质量浓度的时空变化特征.结果显示: 6年的PM10、SO2和NO2的春节期全市日平均质量浓度的平均值分别为0.217 2 mg/m3、0.067 8 mg/m3和0.041 7 mg/m3,比春节前偏高54.3%、35.8%和14.5%,比春节后偏高73.6%、21.6%和37.8%; 城区小寨PM10和SO2日平均质量浓度最大值分别达0.375 mg/m3和0.303 mg/m3; PM10时平均质量浓度最大值出现在郊区的草滩,高达0.759 mg/m3,SO2时平均质量浓度最大值出现在城区人口稠密的聚居区小寨,高达0.343 mg/m3.表明烟花爆竹燃放可导致近地面空气中PM10、SO2和NO2质量浓度上升,郊区的PM10上升最为显著,而城区PM10和SO2质量浓度上升均较为明显; 且烟花爆竹燃放对近地面污染物质量浓度的短时贡献可大大超出现有污染源的贡献,造成严重的大气污染.因此,春节期间有必要限制西安市烟花爆竹的燃放.     

基于修正A值法的吉林市城区控制区大气环境容量研究

为了解吉林市城区的大气容量,以2018年吉林市气象数据和污染物质量浓度数据为基础,分别采用单箱模型法和保证达标率法对A值进行修正,同时对吉林市城区控制区内大气环境容量和低架源年允许排放总量进行估算.结果表明:单箱模型法修正A值为6.600,概率公式达标率保证法得到 SO2、NO2、PM10和 PM2.5的A值分别为5.600、5.600、5.665、5.777;单箱模型法修正A值日分布呈单峰分布,月变化无明显规律;两种方法修正A值得到的大气环境容量Qa和低架源年允许排放总量限值Qb有一定差异.研究可为控制吉林市大气污染物排放总量和产业结构优化与调整提供依据.     

基于地理加权回归的NO2排放预测模型

为了探究影响NO2排放的交通相关因素,以交通分析小区为基本单位,提取了美国洛杉矶城市的人口特征、道路网络特征、交通状况等数据,采用地理加权回归模型(GWR)分析各交通相关因素对NO2排放的影响,从而建立交通小区NO2排放预测模型。结果表明,交通小区路网密度、交通小区机动车吸引量、通勤时间在30~60 min的工作人数与NO2的排放呈正相关,表明3种影响因素的增加会造成NO2排放的增加;而交通小区在家工作的人数、慢行交通(步行、自行车等绿色出行方式)吸引量与NO2的排放呈负相关,表明适当鼓励在家工作的新型办公方式、鼓励居民出行选择慢行交通,能有效减少交通小区NO2的排放。     

南京市大气PM_(10)浓度的估算模型研究

以南京市为例,利用空气污染指数API、气象数据和TERRA/AQUA卫星气溶胶光学厚度(AOD)产品,分析了南京市PM_(10)浓度的变化规律,在PM_(10)浓度与气象要素进行相关分析的基础上,初步建立了基于气象要素和AOD的PM_(10)浓度估算模型。结果表明,南京市PM_(10)浓度在每年11,12月或1月最高,7,8月最低,季节性变化表现为冬春季浓度最高,秋季其次,夏季最低,PM_(10)浓度有逐年下降的趋势,但年均值仍高于国家II级标准;除了大气混合层高度外,PM_(10)浓度与大气压、风速、气温、相对湿度、水汽压、能见度、气溶胶光学厚度都有较好的相关性;基于气象要素的PM_(10)浓度估算模型的绝对系数R~2为0.510、平均相对误差为26.04%,基于AOD的PM_(10)浓度估算模型以TERRA和AQUA卫星AOD平均值构建的最佳,绝对系数R~2为0.482、平均相对误差26.11%,两种模型对PM_(10)的预测预报具有一定的指示意义。     

郑州环境空气中粉尘浓度的统计分析及预测

对郑州市2005年1月—2009年12月份的可吸入颗粒物(PM10)指数数据进行统计分析,并利用Matlab软件建立了利用气象要素预测PM10的BP神经网络模型。结果表明:2005—2009年郑州市PM10指数的年均值和空气质量超标天数逐步下降,且趋于稳定;年内各月的PM10指数浓度差异很大,冬季PM10指数显著高于夏季,8月最低,而12月最高;采暖期PM10指数显著高于非采暖期,而节假日对于PM10指数的影响不明显;通过平均风速、平均气温、平均气压和平均相对湿度预测PM10浓度可以达到最高精度86.85%。     

街区建筑物对城市交通隧道废气排放的影响

采用大气边界层模式和随机游动扩散模式相连接的模拟方法,对上海市拟建的交通隧道排气口附近街道建筑物区域的气流分布和废气排放物浓度场进行了数值模拟分析,设计了6种方案,并按不同的废气排放形式,分别分析了街区的地面污染物质量浓度分布.结果表明,在建筑物存在的情况下,排风口造成的地面污染物质量浓度的最高值会很大,可达0.44 mg/m3,若换成排风塔,则为0.13 mg/m3; 没有建筑物的情况下,由排风口和排风塔造成的地面污染物最高质量浓度分别为0.11 mg/m3,0.4 mg/m3.当风速增大,质量浓度会降低,最大值分别从0.44 mg/m3降为0.2 mg/m3,和从0.13 mg/m3降为0.1mg/m3.分析表明,建筑物附近的气流特征对污染物扩散会起引导作用: 垂直方向上,导致污染物从高空被带入地面; 水平方向上,使得污染物在下风向堆积; 当风速增大时,地面污染物质量浓度值降低.同时研究表明,对排风塔污染物散布起主要作用的是水平方向的气流结构,而对排风口的污染物散布起主要作用的则是其附近建筑物的背风侧的气流下洗效应和水平流场,因此建筑物背风侧有可能成为重污染区.     

北京市冬季PM_(2.5)污染特征与区域传输影响研究

选取北京师范大学监测点于2015年1月进行PM_(2.5)样品采集,应用离子色谱仪(IC)分析PM_(2.5)中水溶性无机离子质量浓度,采用WRF-CAMx-PSAT模型系统对采样时段PM_(2.5)及典型离子的区域来源进行了模拟。结果表明,采样期间(2015年1月2—20日)与重污染过程(2015年1月13—15日)北京PM_(2.5)质量浓度分别为(105.9±72.6)μg/m~3和(232.2±80.2)μg/m~3,PM_(2.5)中总水溶性无机离子质量浓度分别为(47.4±39.8)μg/m~3和(120.7±23.3)μg/m~3,分别占PM_(2.5)的44.2%和53.9%。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+是水溶性离子的主要组分,非重污染过程和重污染过程这3种水溶性离子质量浓度之和分别占总水溶性离子质量浓度的80.5%和89.3%。模拟结果显示,本地源排放是北京市PM_(2.5)、SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+的主要来源,贡献率分别为81.4%、79.5%、58.1%、95.3%,北京周边源排放对PM_(2.5)贡献率较大的有保定、天津、张家口、唐山,这4市占北京周边省市排放源贡献率的72.0%。     

煤与瓦斯突出气体逆流影响模式研究

为预防井下瓦斯气体逆流引起瓦斯爆炸等二次伤害,促进煤矿安全生产,建立瓦斯逆流运移扩散模型,采用相似试验研究不同风速和气体量影响下的气体逆流运移规律,根据试验系统的巷道模型,运用Fluent软件建立几何模型,模拟不同风速和涌出量对气体逆流的影响模式,观察同一测点或时间下2种因素对瓦斯浓度变化的影响,并以过往案例验证结论....     

大型碳化硅生产园区面源源强及减排指标核算

以某年产25万吨大型碳化硅园区无组织排放面源为例,提出基于多个地面站气象数据的CALPUFF模型地面浓度反推方法,优化流场模拟,使得无组织面源源强核算结果更加准确,并以环境保护目标空气质量达标为原则,核算其大气污染物减排指标,得出具体结论:园区大气污染物SO2、NOX、CO、PM10年排放量分别为449.06t、86.98t、5158.58t、115.06t;无组织排放SO2、CO及PM10的减排比例分别为63.5%、19.2%、42.44%,对应减排量分别为285.16 t/a、990.45 t/a、48.83 t/a。     

除尘器脉喷清灰影响阶段的粉尘分级排放特征

过滤除尘器采用的脉冲喷吹式清灰造成清灰影响阶段粉尘排放浓度的大幅升高,制约除尘器的过滤捕捉性能。为了探索脉冲喷吹工况对清灰影响阶段粉尘排放的影响规律,为工业除尘器清灰设计提供技术参考,构建了脉喷清灰滤筒除尘器试验系统,测试滤筒内壁的压力分布,考察TSP(总粉尘)、PM_(10)、PM_(2.5)分级排放质量浓度变化,并研究了气包压力、过滤风速、最大允许过滤阻力对粉尘排放的影响。结果表明,在脉喷清灰影响阶段,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)具有类似的变化趋势,排放质量浓度均先快速升高而后缓慢降低,持续时长30~60 s;排放量总体上随气包压力、最大允许过滤阻力增加而升高,其中气包压力达到临界值0.4 MPa时,排放质量浓度峰值和排放量增加显著;而粉尘排放随过滤风速增加先增后减。研究表明,通过调整脉喷工况可降低清灰影响阶段粉尘排放。     

雾霾时车辆尾气排放对驾驶员能见度的影响

针对北京道路车辆尾气排放对雾霾时驾驶员道路能见度的影响问题,建立了雾霾时车辆尾气排放与驾驶员道路能见度关系模型。该模型以车辆为单元建立车辆尾气排放元胞,考虑了车辆尾气排放后的污染物物理和化学变化,并以车道中的尾气排放位置截面及截面单元、交叉口处的尾气排放位置区间为模型单元。为验证该模型,于2016年10月-2017年2月和2017年10月-2018年2月,在北京地区部分路网检测了驾驶员道路能见度等数据,并统计了各时段驾驶员道路能见度的分布情况。对建立的关系模型进行仿真,结果表明,该关系模型的仿真结果与实际检测数据的误差占比平均值小于4. 98%,验证了该关系模型用于描述北京市道路车辆尾气排放对雾霾时驾驶员道路能见度影响的有效性。     

Analysis of meteorological parameters for dense gas dispersion using mesoscale models

The current study focuses on characterizing the atmospheric details required for dense gas dispersion analysis resulting from release of cryogenic liquids like LNG. The study investigates the effectiveness of coupling the prognostic MM5 mesoscale model with the CALMET diagnostic model for producing meteorological conditions that is characteristic of dry and arid regions like Qatar, with non-neutral boundary conditions. MM5-CALMET wind fields and temperature data are compared with the meteorological field observations from the Doha International Airport (DIA) on a monthly basis, daily basis and hourly basis to study the effect of different averaging periods. The monthly averages replicate the annual patterns of meteorological parameters very well. However difference in observation and model are observed for wind speed and wind direction variable. The daily averages obtained from the model are in good agreement with the observation for wind speed and temperature. For hourly averaging, the model is found capable of mimicking the temperature of a given location, but not wind speed and direction. The prediction of wind direction parameter using MM5-CALMET is moderate for any averaging period. The sub-optimal performance of wind direction variable is attributed to grid resolution of vertical and horizontal layers of MM5-CALMET model. Additionally a case study is performed to illustrate the effect of variation of meteorological parameters on the lower flammability limits (LFL) resulting from flammable dense gas release of LNG. The case study demonstrates the issues that arise in a risk analysis study when “wrong” meteorological data could be used. The overall study indicates that utilizing the coarsest prognostic meteorological model output in a diagnostic model provides an effective option for generating meteorological inputs for dispersion studies.     

皮带输煤暗道通风排尘改造方案优化研究

为了解决皮带输煤暗道运输过程中粉尘污染严重及冬季供暖不足问题，对暗道通风供热系统进行了优化改造研究。以中煤平朔安家岭264输煤暗道为例，基于气固两相流理论，利用CFD模拟方法，对暗道内由风速对悬浮粉尘浓度分布的影响规律进行数值仿真。模拟结果显示:当输煤暗道排尘风速由0.25 m/s升至0.35 m/s时，粉尘浓度降为3.2 mg/m3，暗道最大通风阻力为245.94 Pa，最低换热量747.68 kW。基于数值模拟结果，从3种优化方案中选定一压一抽联合式通风除尘方案进行改造，现场实测除尘效果良好，表明所提出的输煤暗道通风除尘方案具有实践指导意义。