建筑物对空气污染物扩散影响的研究

本文简要地介绍了建筑物对空气污染物扩散的影响，回顾了风洞实验、现场观测和模型计算等几种研究方法及结果的对比情况，重点讨论了各种计算模型的性质和适用范围及使用效果，并展望了未来计算建筑物影响污染物扩散方法的发展趋势     

街区交通污染物光化学反应及其自然通风稀释

随着城市化进程的加剧,汽车尾气在太阳辐射作用下发生光化学反应,生成的气态污染物NO_x会在街区中扩散造成环境污染,这也是光化学烟雾形成的重要环节.本文通过数值模拟的方法,将风洞实验对比验证典型高宽比1的街区峡谷模型计算的可靠性和准确性,再运用RNG k-ε湍流模型耦合NO_x化学反应模型进行数值计算,探究存在光化学反应下的气态污染物在城市六街区中的扩散迁移规律.结果发现,上游街区的光化学反应程度要大于下游街区,但是因为街区自身涡旋结构的流动以及自然通风的稀释作用会慢慢将生成气态污染物迁移到下游街区中,且气态污染物会在街区背风侧形成积聚达到一定的浓度后会沉积在整个街区中.     

街道峡谷内汽车排放污染物浓度分布的观测与数值模拟

在上海某典型街道峡谷内按一定的空间布点,在一定时段内同时对各布点进行采样并做一氧化碳浓度分析,同时记录车辆种类、车流量、气象条件等,分析街道峡谷内污染物浓度的分布.运用风向频率加权(WDFW)方法,结合大气流动和污染物扩散的CFD模型进行数值模拟计算.结果表明,数值模拟结果和现场观测结果较吻合,建筑物低的一侧污染物浓度远高于建筑物高的一侧污染物浓度,两侧的污染物浓度随着高度的增加而降低.     

城市街道内机动车排放污染物NO对流扩散的特征

采用现场观测和数值模拟的方法研究了城市街道内机动车排放污染物中的NO扩散特征。结果表明:城市街道中机动车排放污染物的对流扩散取决于屋顶风向和风速,随着建筑物顶部气流速度的增大,街道内同样位置的污染物浓度相对减小;当风向垂直于街道轴线时,街道内同样位置的污染物浓度最大;同时街道内机动车排放的污染物浓度与车流量成正比关系,即机动车流量越大污染物浓度越高。     

不同结构形状的街道峡谷内污染物扩散

针对不同的城市街道峡谷结构形状,通过求解二维不可压缩N-S方程和K-ε湍流模型方程及污染物对流扩散方程,数值模拟了街道峡谷内的流场及机动车排放污染物浓度场,从而说明了街道峡谷的结构是影响街道峡谷内污染气体扩散的主要因素之一。     

土壤污染物运移轨迹模拟研究

研究土壤污染物的运移轨迹,可以掌握污染物在土壤中迁移的时空规律,为土壤环境质量评价及污染预测、污染防治提供科学的根据与途径,具有重要的理论和实际意义.本文以对流扩散传输理论为依据,建立了土壤环境下污染物运移的数学模型,然后基于COMSOL对几种特定初始及边界条件下的对流扩散问题进行数值模拟,计算了稳定连续、指数变化、瞬时释放三种典型污染源排放模型,并探讨模型中的一些因子对污染物浓度分布的影响,最后对污染物浓度分布的计算结果进行了相关分析.     

土壤污染物来源及前沿问题

人类活动对土壤系统的影响日趋严重。土壤污染物主要来自污染的大气沉降，废水和污水灌溉，工业废渣和城市垃圾，以及农药施用等。土壤污染对环境和人体健康造成极大的危害。文章通过计算得出了大气汞沉降和酸沉降在中国的累积沉降量，并通过调查分析中国各项污染物来源的最新资料，详细论述了各主要污染因素对土壤系统的影响。文章阐述了污染物在土壤系统中主要的物理化学行为，主要包括污染物在土壤生态系统中的吸附、迁移和扩散、酸沉降对土壤系统的影响等三个方面。最后回顾了该领域的研究现状和主要的前沿问题，并对进一步的深入研究提出了建议。     

街区污染物扩散的数值研究

对街区峡谷内交通污染扩散规律的研究是城市空气质量预测的主要内容之一。应用现代流体力学数值模拟方法进行大量算例的计算和分析,研究了城市街区峡谷污染物二维扩散的规律。包括比较各种条件下污染物的扩散浓度,考察来流风速、街区特征比例和日照等因素对扩散的影响,通过研究流场及湍流强度分析其扩散的动力学原因,为改进工程预测模式提供依据。     

环境介质中有机污染物运移的数值模型

在综合考虑有机污染物在土壤-水环境体系中扩散、吸附解吸、分配以及土壤-水界面微生物降解条件下，建立了环境介质中有机污染物迁移转化的非平衡动力学模型，并编制相应的有限元程序，利用该程序对落地原油在土壤中迁移转化非平衡模式与平衡模式进行对比模拟分析，探讨了模型参数kd、λ、λ^*的变化对有机污染物迁移的影响，为定量研究土壤中有机污染物在土壤-水环境中分配与归宿提供了可靠的理论依据，同时为土壤环境质量评价及污染预测、预报与污染防治提供科学的根据与途径．图4表1参11     

工业复合源大气污染长期扩散浓度模拟计算

在工业复合源大气扩散模式研究的基础上,改造传统大气污染物长期扩散模型,引入了平滑函数,使相邻扇区的交界处具有连续性,提出了计算精度。对于复合源采用坐标变换的方法,解决不同种类,多源污染物季平均浓度值叠加的难题。     

城市街道空气质量与道路绿化型式的关系

通过对街区中茂密行道树对空气污染物扩散的利弊进行理论分析的基础上，以CO为自然示踪气体，对西安市几个典型街道中的气态污染物浓度分布做了实测。实测结果指出，道路车流量的大小是行道树树冠的净化功能和对污染物扩散的阻碍作用所占权重的主要影响因素，行道树对污染物扩散的阻碍作用主要受控于树木郁闭度而非绿量，指出城市道路绿化不应盲目追求绿量的提高，并据此提出在街道绿化中应根据车流量的大小采取不同绿化方案的建议。     

投入产出分析在污染物发生系统研究中的应用

污染物发生系统的研究对于经济和环境规划具有重要意义.本文首先回顾了列昂节夫投入产出法在环境研究中的应用,并指出了该方法在应用中所存在的某种难题.针对这难题,本文论述了新型投入产出模型的基本原理及其在污染物发生系统研究中的适用性,并阐述了应用新型投入产出模型进行污染物发生系统预测和多目标规划的方法.以新型投入产出模型为基础建立的城市污染物发生系统多目标规划模型,其求解结果将为经济和环境决策提供科学依据.     

福州市行道树对交通污染物扩散的影响

选择福州市中心城区3种典型的行道树结构作为研究对象,以CO为交通污染物的示踪气体,分别对绿化带两侧,即道路中央和人行道上CO浓度的时空变化进行了测定,分析了道路中央CO浓度与人行道上CO浓度的差值ΔC。研究结果表明:不同结构的行道树对交通污染物扩散有显著影响。主干道低覆盖度结构,最有利于交通污染物扩散;主干道高覆盖度结构和支路结构,则不利于交通污染物的扩散,使大量污染物涌入人行道,对行人健康构成危害。交通污染物的扩散效果取决于树冠结构,通过对各道路树冠结构的研究发现,疏透度与覆盖度均较小时,扩散效果最好;疏透度较大、覆盖度也较大时,扩散效果最差。     

影响街区峡谷浓度扩散的因素

对街区峡谷内污染扩散规律的研究是城市空气质量预测的主要内容之一。应用现代流体力学数值模拟方法进行大量算例的计算和分析,研究了城市街区峡谷污染物二维扩散的规律。在分析二维街区峡谷内浓度扩散的规律时,发现对街区峡谷浓度扩散的两个影响因素,其中定量分析了湍流脉动对浓度扩散的影响,与层流时得到的浓度扩散进行了通量积分的比较;此外,定性分析了不同类型的街区峡谷对扩散的影响。     

珠江三角洲土地利用变化对特征大气污染物扩散的影响

在珠江三角洲两种下垫面条件下,应用CALPUFF大气污染扩散模式,对特征污染物SO2、SO42-的扩散进行数值模拟,探讨大规模土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,对珠江三角洲地区大气污染物扩散的影响,并通过对4个典型区污染物月均质量浓度变化特征分析,揭示土地利用变化对不同地区的污染物分布的影响机制。模拟结果表明：土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,不利于污染物扩散,污染源下风方向地区受影响较大,污染物质量浓度明显升高,SO2和 SO42-年均质量浓度分别增加14.07%和3.31%;受影响范围、变化幅度与污染源排污强度呈正相关,变化幅度亦与污染源距离远近呈负相关。土地利用变化后,尤其是城镇建设用地增加,四个典型区 SO2月均质量浓度都表现为升高趋势,且冬季 SO2质量浓度升高幅度最大,夏季升高幅度最小,临近污染源密集区的两个典型区SO2月均质量浓度分别增加33.6%和26.3%。土地利用变化不仅改变局地的污染扩散,也会对区域的污染扩散有一定影响,尤其对污染源分布密集区的大气污染物扩散影响强度最大。因此,建议人类在城市化建设过程中尽可能保留自然斑块,消除人工下垫面对污染物扩散的负面影响。     

非抗生素类新污染物影响质粒携带的抗生素抗性基因(ARGs)水平转移研究进展

人们通常认为抗生素的选择压力是造成抗生素抗性基因快速扩散的原因,但是越来越多的研究表明环境中非抗生素类新污染物也能够造成抗生素抗性基因快速扩散。本文对非抗生素类新污染物影响质粒携带抗性基因水平转移规律和机制研究进展进行了归纳总结。目前的研究大多集中在内分泌干扰物、药品及个人护理产品以及纳米材料影响R质粒携带抗生素抗性基因水平转移,相关机制主要关注非抗生素类新污染物对活性氧、应激反应以及细胞膜通透性的影响。持久性有机污染物影响质粒携带抗性基因水平转移规律以及非抗生素类新污染物对其他质粒携带的抗生素抗性基因水平转移规律和其他类型的机制可以作为未来的研究方向。     

持久性有机污染物在陆生食物链中的生物积累放大模拟研究进展

借助环境模型模拟污染物在多介质间的迁移、归趋行为和生物积累放大,既是生态和健康风险的评估基础,又是研究污染物环境过程的一种重要的方法和手段。利用生物积累模型研究持久性有机污染物(POPs)在食物链中的生物富集和生物积累放大对于生态及健康风险评价具有重要意义。重点介绍了国内外关于POPs在陆生食物链中的各类生物积累模型及应用,包括原理、模型的特点和优势及不足之处,并对模型的改进提出了相应的建议。基础环境参数不足、实验数据缺乏和物种特异性是制约此类模型发展的主要原因。     

天津城市热岛及其对污染物扩散影响的数值模拟

城市热岛直接影响城市风场结构和污染物扩散路径,以能量平衡模式得到的地面温度作为下边界条件、中尺度气象模式MM5作初始场和侧边界条件,建立了天津市500 m的细网格城市边界层模式并用其研究天津市秋季热岛及其对污染物扩散的影响.结果表明,模式可以较好地模拟城市热岛现象,地面温度日变化规律及近地层的温度廓线与实际观测值较一致,能够反映夜间出现的逆温.模式成功地再现了城市温度场和流场的三维结构,结果表明17:00时热岛强度在地面最强,到300m存在个别的弱热岛中心,500m高度城郊不存在温度差异;地面高温中心有一个弱的辐合中心,直接影响污染物在城区的扩散,模拟的污染物浓度在地面较低,150～300 m高度最大.该研究结果可为了解天津地区局地气候的形成、污染物的扩散及城市规划提供参考和帮助.     

全氟辛酸在腐殖酸上的吸附平衡

本文以全氟辛酸(perfluorooctanoic acid, PFOA)作为目标污染物,讨论了腐殖酸(Humic Acid, HA)吸附PFOA的特性和机制.结果表明,吸附动力学实验进行24 h后,PFOA在腐殖酸上的吸附达到完全平衡,吸附动力学可以用拉格朗日二级动力学较好拟合(R~20.99),颗粒扩散模型的拟合结果表明,PFOA在腐殖酸上的吸附分为3个过程,其中颗粒内部扩散是主导吸附的主要因素;吸附等温线用Liner、Freundlich和Langmuir模型对实验数据进行拟合,结果显示Liner和Freundlich模型吸附效果较好,说明疏水分配作用主导了PFOA在HA上的吸附;pH值和离子强度对吸附有明显的影响,吸附量随着pH值和离子强度的增加而减小;疏水性分配、氢键作用可能是主导HA吸附PFOA的主要因素.因此,在考虑PFOA在环境中行为的时候,要考虑腐殖酸的影响.     

天然有机质疏水性定量方法及吸附预测模型

天然有机质是有机污染物在土壤和水环境中的重要赋存相，显著影响有机污染物的传输、归趋和生物有效性.有机污染物的有机碳-水分配系数是污染物迁移积累模型的核心参数.如何准确、快速地评估有机污染物在天然有机质上的吸附行为是环境科学研究的一个重要科学问题.该方向的研究内容主要包括有机污染物和天然有机质性质定量描述、有机污染物-天然有机质作用机制解析和吸附预测模型构建三个环节.学界在有机污染物-天然有机质作用机制解析方向取得了丰硕的成果，在天然有机质性质定量描述和吸附预测模型构建方向仍有广阔的发展空间.本文系统评估了现有的天然有机质疏水性定量方法和天然有机质吸附预测模型.通过对方法和模型优缺点和适用范围的系统分析，揭示了现有研究的不足，展望了未来研究的主要方向.