上海世博规划区交通干道污染物对流扩散研究

采用计算流体动力学(CFD)技术,对不同来流风速大小、风向条件下的上海世博规划区内四条主要交通干道上的交通污染物对流扩散进行了三维数值仿真。获得了不同工况下交通污染物浓度的空间分布。通过数值仿真结果分析,探明了交通干道上的机动车尾气排放对世博规划区内空气质量的影响(各工况下世博规划区内的CO最大浓度为0.25～0.59mg/m3;东南、东北和南风向下规划区内的NO2最大浓度分别为0.037mg/m3、0.03mg/m3和0.03mg/m3,而北风和西风下规划区建筑群内NO2最大浓度分别为0.068mg/m3和0.12mg/m)3,并揭示出应该重视靠近交通干道的建筑物附近的空气质量改善,特别是要重视靠近卢浦大桥两侧的建筑群周围空气质量改善(卢浦大桥两侧的建筑群周围NO2最大浓度已稍大于《环境空气质量标准》规定的一级标准浓度限值)。     

海上溢油扩散图像处理的非线性方法研究

针对海上溢油应急处理问题,本文主要对溢油的初级行为--扩散进行探讨.提出了采用溢油扩散图像来预测溢油扩散未来发展趋势的3步非线性处理过程,即图像边缘检测、面积计算和面积预测,对这一过程中应采用的方法进行了分析与比较.并以奥里油在静止海水中扩散为范例,在MATLAB环境下,利用非线性方法对扩散图像进行边缘监测,通过对梯度算子阀值的调整来计算完整的油膜覆盖面积,并将其计算结果进行BP神经网络预测.结果表明:采用Roberts边缘算子可以得到很好的边缘检测结果,采用BP神经网络获得的面积预测结果与实验结果吻合程度较好.     

氯气泄漏扩散过程及后果评价的研究现状分析

综述了氯气泄漏扩散过程及后果评价的研究成果。从现场试验、实验室模拟和数学模拟三方面分析了氯气泄漏扩散各研究方法的优势和局限性。强调了氯气泄漏扩散后果评价的必要性。指出:必须针对中国特有的一些重气扩散建立专属知识产权的数学模型;不同层次数学模型的精度皆有待于进一步提高;需加强基于特定数学模型的全过程统一界面模拟程序的开发。     

航空器碳排放扩散模型研究及减碳效果分析

探索、研究有效的机场减碳方法,对我国民用机场的绿色可持续发展、改善机场周边大气环境等具有十分重要的现实意义和长远意义。文章首先分析机场内碳排放源头,研究根据机场内碳排放污染物的特点,结合高斯高价连续点源扩散模式,推导分析航空器在近地面的扩散公式;其次采用不同的下滑角在3°下滑角和4°下滑角下,比较分析碳排放当量值和一氧化碳扩散分布情况并分析整体碳排放量变化趋势,研究监测点或敏感点浓度值等值线分布特点、占标率变化和影响范围等指标,分析浓度值对周边社区居民的影响程度;计算结果表明,增大下滑角可以有效地减少碳排放量。     

Evaluation of the technoeconomic feasibility of electrochemical hydrogen peroxide production for decentralized water treatment

• Gas diffusion electrode (GDE) is a suitable setup for practical water treatment. • Electrochemical H₂O₂ production is an economically competitive technology. • High current efficiency of H₂O₂ production was obtained with GDE at 5–400 mA/cm². • GDE maintained high stability for H₂O₂ production for ~1000 h. • Electro-generation of H₂O₂ enhances ibuprofen removal in an E-peroxone process. This study evaluated the feasibility of electrochemical hydrogen peroxide (H₂O₂) production with gas diffusion electrode (GDE) for decentralized water treatment. Carbon black-polytetrafluoroethylene GDEs were prepared and tested in a continuous flow electrochemical cell for H₂O₂ production from oxygen reduction. Results showed that because of the effective oxygen transfer in GDEs, the electrode maintained high apparent current efficiencies (ACEs,>80%) for H₂O₂ production over a wide current density range of 5–400 mA/cm², and H₂O₂ production rates as high as ~202 mg/h/cm² could be obtained. Long-term stability test showed that the GDE maintained high ACEs (>85%) and low energy consumption (<10 kWh/kg H₂O₂) for H₂O₂ production for 42 d (~1000 h). However, the ACEs then decreased to ~70% in the following 4 days because water flooding of GDE pores considerably impeded oxygen transport at the late stage of the trial. Based on an electrode lifetime of 46 days, the overall cost for H₂O₂ production was estimated to be ~0.88 $/kg H₂O₂, including an electricity cost of 0.61 $/kg and an electrode capital cost of 0.27 $/kg. With a 9 cm² GDE and 40 mA/cm² current density, ~2–4 mg/L of H₂O₂ could be produced on site for the electro-peroxone treatment of a 1.2 m³/d groundwater flow, which considerably enhanced ibuprofen abatement compared with ozonation alone (~43%–59% vs. 7%). These findings suggest that electrochemical H₂O₂ production with GDEs holds great promise for the development of compact treatment technologies for decentralized water treatment at a household and community level.     

基于FBM法追踪秦皇岛海域赤潮迁移扩散

在Delft3D-FLOW模型模拟水动力的基础上,基于FBM粒子追踪法建立和验证赤潮迁移扩散模型.模拟了秦皇岛海域潮流和风生流,分析了风生流对赤潮迁移扩散的作用,对比分析了FBM法、拉格朗日法和常规布朗运动法在赤潮迁移扩散模拟中的特性,测试了模型Hurst指数的敏感性并得出其在赤潮模拟中的合理取值范围.主要结论为：①秦皇岛海域的赤潮主要随潮流的涨落而往复移动,一个涨落潮周期内赤潮的净迁移距离较小;②秦皇岛海域夏季潮流较弱,但风对赤潮迁移具有一定影响,易产生东北向风生流,导致赤潮更易往东北方向迁移;③Hurst指数较明显地影响粒子云的扩散范围,Hurst指数取0.80±0.03能比较真实地模拟秦皇岛海域赤潮的迁移扩散;④FBM法可模拟赤潮的non-Fickian扩散现象,使其模拟的粒子云扩散范围和分布形状明显优于拉格朗日法和常规布朗运动法.     

泄漏孔形状对液化石油气泄漏扩散的影响

基于液化石油气的特点,建立了有限空间内部发生泄漏扩散的物理模型,模拟了液化石油气泄漏扩散的过程,通过模拟结果分析其扩散规律,并对比当泄漏孔形状分别为正方形、圆形、三角形时液化石油气扩散过程的变化以及对所形成的的爆炸危险区域的影响。监测点1（0.8,0.3,0）,点2（2.4,0.3,2.5）,点3（0,0.3,1.5）,点4（2,0.3,3）的浓度变化,找出报警器的最佳安放位置。结果表明:泄漏时间相同,丙烷的扩散范围从大到小依次为三角形孔口、圆形孔口、正方形孔口,爆炸危险区域也与泄漏孔形状有关,三角形孔口的危险区域范围最广,其次是圆形泄漏孔,正方形泄漏孔的范围最小,点1处的丙烷浓度增长幅度较大,浓度较高,可以更早达到报警浓度。     

受限空间内湍流模型对气体扩散仿真结果的影响

针对受限空间内气体扩散问题,为研究不同湍流模型对气体扩散仿真结果的影响 ,选取FLUENT软件中工程应用较为广泛的湍流模型为研究对象,以相关气体扩散实验为 参考,构建数值仿真模型,在初始和边界条件相同的情况下采用不同的湍流模型对实验 过程进行数值模拟。在对模拟结果定量化分析方面,采用了Hanna等人提出的广泛应用 于重气扩散模型评价的误差分析方法,并结合了chang等人提出的有关模拟效果的统计 误差评判标准,通过计算模拟值与实验值之间的统计误差对比分析了各模型模拟效果。 结果表明,所选的5种Reynolds平均湍流模型模拟结果的统计误差指标均符合有效性评 判标准,模拟值总体上要高于实验值,并且Realizable k-ε模型的模拟效果要优于其 他模型。湍流模型的选用会对受限空间内气体扩散仿真结果产生影响,选择合适的湍流 模型有助于提高数值仿真的精度。     

太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12mg/L和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为1658.76mg/kg和712.25mg/kg, NO₃^--N为水体无机氮的主要存在形态,NH₄⁺-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征;沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为:NH₄⁺-N为-188.08~329.45mg/(m²·h),均值为13.05mg/(m²·h);NO₃^--N为-118.68~42.86mg/(m²·h),均值-28.09mg/(m²·h);NO₂^--N为-18.37~-4.81mg/(m²·h);均值-8.22mg/(m²·h);溶解性活性磷(SRP)为-10.94~10.58mg/(m²·h),均值1.34mg/(m²·h). NH₄⁺-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP和TDP均显著正相关,表明NH₄⁺-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP释放主要受沉积物TP和TDP影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口 > 上游的特征,表明人类活动对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.     

基于信息扩散模型的沣东新城区土壤重金属潜在生态风险评估

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、Cu、Cd和Hg的污染程度、污染风险及风险发生概率.结果表明,研究区内4种土壤重金属的含量均值远超土壤重金属背景值,分别是背景值的1.943（Pb）、1.419（Cu）、3.074（Cd）和3.567（Hg）倍,且重金属分布受人为干扰较大呈强变异性（CV>65%）.其中,Pb和Cu污染分布主要受到工业生产与建设用地开发的影响,工业活动、农业活动及交通运输是主要的Cd污染源,而工业建设是造成Hg污染的主要因素.重金属潜在生态风险指数平均值分别为9.716（Pb）、7.095（Cu）、92.292（Cd）和142.469（Hg）,区域综合潜在生态风险指数（RI）均值为251.573,表明区域整体处于较高的潜在生态风险状态.区域Pb和Cu整体处于轻度潜在生态风险,而Cd和Hg以中风险与较高风险为主,表明Cd和Hg是区域重金属污染的主导因素.信息扩散潜在生态风险模型评估结果显示,区域综合潜在生态风险各等级的概率排序为：较高（38.98%）>中度（38.55%）>高（5.89%）>轻微（5.15%）>极高（3.56%）,Cd、Hg元素各潜在生态风险等级的超越概率远大于Pb和Cu,Hg元素各污染等级的超越概率分别为轻微（94.89%）、中度（66.85%）、较高（23.62%）、高（3.9%）和极高（2%）,其中仅轻微等级的超越概率小于Cd.潜在生态风险等级的污染概率预测误差均小于5%,体现了基于风险评估的信息扩散模型的可靠性.研究结果可为样本受限地区的土壤重金属潜在生态风险监测与管控提供技术借鉴与支持.