对复杂地形和低风条件下放射性核素大气扩散模拟对比研究

使用《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2-2008)推荐的大气环境影响预测模式(AERMOD和CALPUFF)对某一复杂地形区域高架烟囟排放的放射性核素进行了大气扩散模拟的对比研究。模拟结果表明:在研究时段内,AERMOD计算出的平均落地浓度最大值高于CALPUFF;计算出的最大小时落地浓度和最大日均落地浓度也均高于CALPUFF计算出的相应值。对复杂地形条件下的高架烟囟释放,AERMOD出现最大小时落地浓度的时刻不一定是风速较低的时刻,而是对应下风向附近有高海拔受体、且风速适中、污染物易通过风的平流输送在高海拔受体处形成撞山高浓度的时刻;CALPUFF出现最大小时落地浓度的时刻一般是排放口和地表风速较低、且大气又极不稳定、垂直方向湍流剧烈的时刻。对复杂地形条件下的放射性核素大气扩散模拟,相对于AERMOD模式,CALPUFF模式可模拟生成更加真实的气象场、采用了烟团扩散模式而更具优势。     

不同温度层结城市街区内气流与污染物扩散的数值模拟研究

采用3-D计算流体力学(CFD)技术模拟不同温度层结下城市街区内气流与污染物扩散规律,并与Uehara K等人风洞试验结果进行对比分析,应用Pontiggia M.等人基于Monin-Obukhov (M-O)理论添加外部源相方法对RNG k-ε模型k方程与ε方程进行修正,建立数值风洞模拟技术,结果表明,不同温度层结下,街区中下部速度非常低,为来流的1.5%左右,街区内部均形成一个稳定的涡,涡的强度受温度层结影响较明显,稳定层结下,街区内涡流较弱,不同温度层结下k/U2700最大值均出现在街区建筑物迎风角附近,较高归一化k/U2700出现在不稳定层结下。不同温度层结下街区内背风侧墙上污染物的浓度均大于与迎风侧墙浓度,较高归一化污染物浓度均出现在污染源的上风向。由于稳定层结抑制了垂直方向上气流的运动,近地面稳定层结归一化浓度值最大,而不稳定层结归一化浓度值最小。总之,温度层结对街区内流场结构与污染物扩散能力影响较为显著,不同温度层结下,由于街区内部与环境大气温度存在温度差,影响了街区内流场结构与湍流特征,从而影响了街区内污染物的扩散特征。     

成都市建筑扬尘扩散规律研究

为了研究成都市建筑扬尘的环境影响,通过对成都市范围内2016年不同施工阶段的建筑施工工地进行调研以及实地采样,统计了施工场地外界5～100m范围内建筑扬尘浓度变化,研究了不同施工源强下扬尘水平扩散的规律。结果表明,当施工扬尘浓度 0. 65 mg/m3时,水平扩散常数为916. 5 mg/m,等效逸散初始距离为29. 92m;当施工扬尘浓度在0. 15～0. 65 mg/m3之间时,水平扩散常数在1 066. 3～1 847. 6 mg/m之间,等效逸散初始距离在37. 2～61. 2m之间;当施工扬尘浓度≤0. 15 mg/m3时,水平扩散常数在411. 1～718. 3 mg/m之间,等效逸散初始距离在63. 6～95. 7m之间;施工扬尘浓度越大,等效逸散初始距离越短。扬尘浓度随距离的增加而递减,在80～100m处达到平衡;建筑扬尘扩散浓度与施工工地源强有关,源强越大,在相同距离、相同高度的建筑扬尘浓度越高,等效逸散初始距离越短,但水平扩散常数差异不大。     

地表水中挥发性有机物浓度变化特征及来源建模分析

常规方法分析挥发性有机物(VOC)浓度变化特征时，仅考虑挥发速率这一因素，忽略了比增长和比去除速率的干扰，导致有机物浓度变比模拟值与实测值偏差较大，针对这一问题，提出地表水中挥发性有机物浓度变化特征及来源建模分析。应用质谱联用法，获得有机物质谱图，根据测定的水样浓度，计算有机物比增长和比去除速率，结合挥发速率建立变化特征模型，识别有机物污染来源。选取具有代表性的水源地，设置对比实验，结果表明，设计方法相比两组常规方法，生活源有机物浓度变比模拟偏差分别减小了3.09%和5.02%,农业源浓度变比模拟偏差分别减小了3.03%和5.40%,工业源浓度变比模拟偏差分别减小了3.97%和6.75%,浓度变化趋势与实测浓度最为贴近。减小了挥发性有机物浓度变化的模拟值偏差，对水域有机物浓度变化预测更为准确。     

边界层参数化方案对FLEXPART-WRF耦合影响的数值模拟研究——以某核电站为例

核电站发生事故时放射性核素释放到大气中会对周围环境造成污染。为揭示核事故下放射性核素在大气中的扩散规律，将中尺度气象模式WRF与拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART相耦合，以某核电站为例，采用WRF中的3种典型边界层参数化方案(YSU、MYNN2.5、ACM2)对一次台风过程期间的放射性物质扩散进行了虚拟算例模拟，分析了参数化方案对耦合模型FLEXPART-WRF模拟结果的影响。结果表明：3组参数化方案的风场模拟结果均与观测数据吻合较好，浓度和湿沉降扩散结果基本反映了模拟区域的流场和降水特征；扩散速度受不同边界层方案气象模拟结果的影响，ACM2方案的扩散速度最快，分别较MYNN2.5和YSU快3～16h; 3组方案的湿沉降值均先快速增大后趋于稳定，峰值以ACM2最大，MYNN2.5居中，YSU最小，数值相继差约1.0E+6 pg/m²。耦合模型可用于评价核事故下气载放射性核素扩散对环境的影响，进而综合各边界层参数化方案的模拟结果开展防护行动。     

小型核设施气载放射性核素大气扩散计算模式

本文从小型核设施环评项目的特点出发,对高斯烟羽模式进行了简化,建立了正常工况下气载放射性核素偏保守的大气扩散简单模式,该模式包括高架源模式和低架源模式。将大气扩散简单模式与高斯烟羽模式进行实例计算比较。通过计算和分析,大气扩散简单模式计算所需参数少,计算结果偏保守,并与高斯烟羽模式计算结果相近,能够反映下风向各处地面空气核素浓度的分布情况。     

基于空气质量模型CMAQ的成渝经济区（四川）PM2.5浓度数值模拟研究

利用第3代空气质量模式CMAQ对成渝经济区(四川)2012年1、4、7、10四个月的PM2.5浓度进行了数值模拟,并利用现状监测数据及遥感反演的AOD分布对模拟结果进行了对比分析,表明该模式对PM2.5模拟性能良好。根据CMAQ模拟结果,模拟的4个月中10月份PM2.5浓度最高,其次为4月份,1月最低;PM2.5浓度在空间分布上形成2个高值区,分别是成都、德阳和眉山区域,另一个是川南城市群的宜宾、自贡、内江等地市。利用CMAQ模式对成都及其周边地市之间PM2.5的相互影响分析表明,成都、绵阳、德阳3个地市城区PM2.5浓度受本地源影响较大,周边城市中德阳对成都影响最大,成都则对眉山影响最大。     

北方干河流域径流面源污染特性及污染负荷建模分析

北方干河流域径流受到外部温度的影响,容易产生较大的潜在蒸发量,影响累积污染排放率,导致污染削减强度过小,污染分析结果不准确,针对该问题,研究北方干河流域径流面源污染特性及污染负荷建模分析。采用水文循环作为径流驱动力,数值分析北方干河流域径流影响因子,确定面源污染的扩散速度,输出面源污染特性,采用SCS径流曲线模拟地表流量数值,确定潜在蒸发量数值,控制累积污染排放率,构建径流面源污染特性及污染负荷模型,完成北方干河流域径流面源污染特性及污染负荷建模分析。采集径流污染数据,输入面源污染数据,对比测试结果表明：该模型的削减强度数值最大,符合实际径流面源污染态势。     

基于GMS的油品泄漏污染模拟及处理措施

研究采用地下水模拟软件(GMS)进行了穿越地下含水层的输油管道泄漏时油品在地下水中的扩散和迁移过程。在模拟出预期的地下流场后,采用溶质迁移模块进行扩散模拟,并成功预测了在特定时期的污染情形和浓度分布。泄漏油品的迁移路径与地下水流动方向基本一致,并且在第1 700d左右将会汇入最近的河流中造成更大的危害。结合模拟结果和现有的防治措施,分别作了防渗墙和抽出处理的情景模拟,结果显示防渗墙将推迟污染物进入河流的时间,而设置抽水井可以有效处理地下水石油污染。     

AS3在线污染监督,预警预报和溯源系统的开发及其对昆山市高新区颗粒物污染的应用测试

介绍了AS3在线污染监测,预警预报和溯源系统,及其在昆山市高新区的实测应用。自2013年开始,中国江苏天瑞仪器股份有限公司和法国ARIA科技有限公司结合各自在大气重金属监测仪器和大气环境模拟软件上的优势,共同研发了AS3系统,用于针对工业园区的大气颗粒物,尤其是重金属颗粒物的在线污染监测,预警预报和溯源。该系统包含仪器设备,信息处理,以及视图和结果分析3大模块。2015年6月在昆山市高新区的测试结果表明AS3系统能够实时有效地监测PM_(10),PM_(2.5),以及30种重金属元素。利用重金属元素示踪的方法对2015年6月11~13日,21日和24日天瑞仪器空气站监测到的浓度峰值进行源解析,分析得到这3个时间段分别可能受到沙尘、船只、以及工业生产或燃油的重要影响。利用系统中的扩散模型对混凝土生产排放和交通源排放进行模拟,结果显示,混凝土生产排放比交通源排放造成的颗粒物污染要多3个量级,影响范围可以达到3km以上。然而,由于局地气象条件变化的影响,混凝土生产排放的烟流扩散是不稳定的,随气象条件变化而不断变化。固定监测点没能捕捉最大污染烟流,因此,分散在几百米之外的监测点并不能够实时反映工业园区真实的大气污染情况。而大气环境模型的使用增加了空间污染监测的范围,提高了监测点位的实用性。上述结果表明,AS3系统这样的结合监测设备和污染模拟的系统的开发,对园区实时污染监管十分有利且必要。     

陇东油田典型场站VOCs扩散模拟研究

对陇东油田某联合站通过现场调研测试和数值模拟,结合高斯烟羽扩散模型,重点分析了场站内的油气扩散机理。结果表明,要注意VOCs在储罐后方背风侧的叠加,易引发油气聚集;同时,由于重力和涡流的作用,VOCs扩散呈现整体向下趋势,上风向的建筑和防火堤对VOCs扩散进行阻碍,而在罐间、三相分离区和防火堤之间VOCs浓度达到爆炸极限范围,容易引起火灾爆炸。通过VOCs扩散模拟研究得出该站点需要加强密闭管理,原油储罐逸散的VOCs存在安全风险,需要采用油气集成回收系统进行收集处理。     

一个研究街道峡谷流场及浓度场特征的三维数值模式

目前，研究街道峡谷内流场及机动车排放污染物的扩散行为特征所采用的主要方法为：采用野外测试法和物理模拟法，而采用三维数值模拟方法研究此问题的工作很少。本文创建了一个研究微尺度街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散特征的三维数值模式，即首次采用伪不定常方法，利用K——E闭合方案，建立了一个模拟城市街道峡谷内流场及污染物扩散特征与街道峡谷风场、街道几何结构及两侧建筑物高度对称性之间的复杂关系的三维数值模式。经过与实际监测资料及风洞实验对比，结果表明此三维模式具有较好的模拟精度，能够很好模拟峡谷内的风场及街谷几何结构对街道峡谷内流场及浓度场特征的影响，有很强的实用性。     

大气多源排放全方位C_(max)预测方法及编程技巧

大气环境评价中预测最大落地浓度是为了确定拟建工程污染物排放的最大影响水平。常用的最大落地浓度预测模式仅适用于单个点污染源 ,本文对多个点、面源排放提出了用高斯正态模式直接预测全方位地面最大浓度的实用方法。该方法在编程计算时如采用距离步长双重循环方式 ,可快速逼近最大浓度出现距离 ,以提高计算速度 ,同时保证预测精度 ;通过单点源实例 ,在模式和编程技巧上验证了这一方法的可靠性和精确性。     

光化学烟雾数值模拟

根据形成光化学烟雾的反应机制建立光化学反应动力学方程组并对其进行数值模拟,模拟结果表明:光化学烟雾重要指示剂(O3和PAN)的浓度是由NOx和HC的浓度共同决定.在一个封闭无源系统内发生光化学反应时,RH浓度会有轻微减少,NO→NO2的转化十分明显、NO浓度大幅度降低,O3和PAN的浓度呈增加趋势.     

脏弹爆炸事件后果评估模型的构建与应用

9.11事件后,"脏弹"受到越来越多的关注。虽然没有真正发生过"脏弹"恐怖袭击事件,但是"脏弹"恐怖袭击的威胁是真实存在的。"脏弹"爆炸事故后果评估模型所需的源项是在爆炸结束后,形成稳定云团在大气作用下开始扩散瞬间的气溶胶特征。为更加准确的评估"脏弹"爆炸事故的后果,根据国内外对"脏弹"爆炸事件的研究进展,构建爆炸后气溶胶的源项模型;按不同粒径将爆炸后形成的气溶胶细化为七组,并且将重气和粒径分布相关的沉积速率考虑在内,构建扩散模型。与HotSpot的计算结果的对比可以看出模型在考虑了源项特征、沉积速率和重气效应后,下风向浓度的峰值所对应的位置要比HotSpot的结果要远,并且影响的范围更大,浓度曲线下降的更慢。构建的模型可为为下一步计算放射性物质在城市街道内的扩散提供依据,也为今后对"脏弹"的研究提供素材和理论基础。     

环冷机组TSP无组织排放溯源及影响因素分析

本文以中心虚点源法为基础,通过虚设源强与误差分析相结合的方式,对某烧结厂环冷机组面源TSP（总悬浮颗粒物）无组织排放的源强进行了反推计算,得到该面源在监测期间TSP排放量范围在12300 ～ 20790mg/s,最小总误差只有9.3％.其中16 ～30μm粒径段颗粒物占的比例最大达28％.并对这种系统误差浮动产生的原因进行了分析,发现选取较大风速条件进行模拟时可以减小系统误差.同时采用spss软件对源排放量与实际工况进行了多元线性回归分析,发现环冷机的颗粒物无组织排放与其核心生产原料混匀矿相关性最大,推测该环冷机组粉尘无组织排放量大的根本原因是机组的超负荷使用.     

大气多源排放全方位Cmax预测方法及编程技巧

大气环境评价中预测最大落地浓度是为了确定拟建工程污染物排放的最大影响水平.常用的最大落地浓度预测模式仅适用于单个点污染源,本文对多个点、面源排放提出了用高斯正态模式直接预测全方位地面最大浓度的实用方法.该方法在编程计算时如采用距离步长双重循环方式,可快速逼近最大浓度出现距离,以提高计算速度,同时保证预测精度;通过单点源实例,在模式和编程技巧上验证了这一方法的可靠性和精确性.     

2020年自贡市主城区PM2.5污染特征及来源解析

PM_2.5主要污染物来源解析对空气质量管理具有十分重要的意义。本研究利用自贡市国控站点气象、大气污染物及PM_2.5组分监测数据,基于颗粒物源解析模型,分析了2020年自贡城区PM_2.5的主要污染特征,识别并量化了PM_2.5的污染来源及贡献。结果表明：自贡城区的PM_2.5年均浓度为43.2μg/m³,按总体贡献度排序,二次源、移动源、扬尘源和工业源是PM_2.5的主要影响因素,时段及季节变化特征明显;春季贡献最大的为移动源和扬尘源,夏季贡献最大的为移动源和工业源,冬季移动源贡献最大。为自贡市城区空气质量管理及控制提供了重要的决策依据。     

石化企业装置泄漏对地下水污染趋势研究

为研究石化企业不同装置、不同污染物的泄漏对地下水的污染趋势,选取某石化厂区为代表,建立地下水流场模型和污染物运移模型,对不同情形下发生泄漏时污染物对地下水环境的污染趋势进行模拟分析,分析了地下水污染物的产生、入渗途径、扩散方式以及污染趋势。正常工况无防渗情景:原油的渗漏,在厂区:渗漏发生5 a后,潜水含水层原油影响范围0.194 km~2,超标范围为0.080 km~2,最大运移距离为0.348 km;苯的渗漏,模拟结果显示:泄漏的苯在潜水含水层中13 a后扩散出厂区,厂区下游地下水苯均未超标;二甲苯的渗漏,模拟结果显示:泄漏的二甲苯在潜水含水层中18 a后扩散出厂区,但不超标。     

某油田挥发性有机物扩散模拟系统开发与应用

针对目前小尺度大气扩散模型欠缺和油气田站点挥发性有机物（VOCs）大气污染特点,文章基于空间分析方法和高斯烟羽模型,开发了多物种、多排放方式的小尺度反应性大气扩散模型体系,分别为点源无化学反应、点源有化学反应、面源无化学反应、面源有化学反应四种模型;并选用 SharpDev项目开发框架进行 系统搭建,Python语言开发后台计算过程,使其能根据用户输入参数自动计算油气田站点源及面源污染扩散情况、并完成可视化展示,该软件系统的开发和应用为类似油气田站点大气污染物扩散、迁移和预判提供了方法基础。