基于不同空气质量模型的二噁英沉降效果研究

为评估不同空气质量模型（AERMOD、ADMS和CALPUFF）在复杂地形-气象场条件下的干湿沉降模拟效果,利用上述模型模拟我国西南某代表性山地的医废、垃圾焚烧项目的二噁英环境影响,并通过土壤实测数据进行模型分析验证.结果表明：AERMOD、ADMS和CALPUFF模拟的空气中年均浓度依次为1.53×10^-8~4.14×10^-6,5.23×10^-9~3.28×10^-6和2.66×10^-9~2.59×10^-7ngTEQ/m³;AER MOD、ADMS和CALPUFF模拟的固定点位总沉降量依次为4.41~285.72,3.07~268.02和0.02~1.35ngTEQ/m².在扩散、沉降形态上,CALPUFF的模拟结果与其他两种模型均表现出较大差异,AERMOD和ADMS的沉降形态相似,空气中的扩散形态却存在差异.利用土壤监测值验证模型效果发现,AERMOD、ADMS和CALPUFF的相关系数r分别为0.66、0.70和0.83,CALPUFF的模拟结果在空间分布上表现更为优越,可作为相关项目的布点指导模型.     

AERMOD和CALPUFF大气污染扩散模型的对比研究

大气污染控制模式能够分析雾霾的成因和发展趋势,预测大气污染物的迁移和转化规律,并对环境空气质量恶化起到一定的预防作用,系统阐述了AERMOD和CALPUFF大气扩散模型的理论及应用研究进展,并且比较了二者扩散模式的异同及各自适用范围.结果得出,近场范围内(小于50 km)使用AERMOD大气污染控制模型进行污染物的模拟预测,长距离(大于50 km)或复杂流场条件下使用CALPUFF大气污染控制模型,能够对大气污染的模拟预测起到良好预期效果.     

江苏省大气颗粒物及其重金属干沉降通量研究

大气颗粒物及其重金属严重威胁着生态系统功能及人类健康。为研究江苏省大气颗粒物的干沉降输入规律及农业区大气重金属的输入通量,该文利用参数化颗粒物干沉降速率模型,结合江苏省气象数据-空气污染物数据,计算了干沉降速率及通量。结合已有文献数据,对江苏省农业区域大气重金属沉降通量进行估算。结果表明：不同土地利用类型下,江苏省不同粒径颗粒物干沉降速率均呈现白天高、夜间低的日变化规律。农业区颗粒物干沉降速率具有较为明显的地域分布特征,主要表现为东南高、西北低、中部及部分沿海地区次之的分布情况。自2018年以来江苏省颗粒物干沉降通量逐年降低,细颗粒和粗颗粒干沉降通量分别在2019年和2020年出现显著降低,空间分布上表现为城区高于周边远郊及农业区,地域上则表现为西北高、东南低。农业区重金属干沉降通量中Pb、Mn和Cu均有较高的输入。农业区PM^2.5中12种重金属的年均干沉降通量合计约10.6～298.2 g/(hm²·a)。     

城市垃圾焚烧发电项目烟气中重金属干沉降对土壤的影响

焚烧炉烟气中重金属沉降造成的土壤污染是城市垃圾焚烧发电项目环境影响评价及环境保护管理工作关注的重点。以某城市垃圾焚烧发电项目为例,在确定焚烧炉排放源强及气象数据等资料的基础上,采用AERMOD模型预测焚烧烟气中Pb、Hg、Cd的沉降特征和对项目所在区域土壤环境质量的影响。结果表明:土壤中污染物浓度随离源距离的增加均呈现出先上升后下降的趋势,其中Hg的占标率最大为27.2%,其次Cd为21.8%,Pb的占标率最小为4.7%,预测的重金属浓度均满足《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准限值要求;污染物分布与风密切相关,利用污染系数衡量风对污染物扩散传输的影响,可知污染扩散距离北向大于南向、东向大于西向,南北向大于东西向,污染系数与污染物沉降量分布一致。研究可为气体涉重金属污染物扩散沉降对土壤环境影响相关领域的科研、应用工作提供参考和借鉴。     

CALPUFF-AERMOD大气预测模式耦合系统

AERMOD和CALPUFF在模型应用尺度、适用范围、气象与地形预处理以及特殊计算功能模块等方面具有自身的特点和优势。为了使模型系统计算结果合理科学,本文综合考虑AERMOD和CALPUFF的应用范围和特点,建立了CALPUFF-AERMOD耦合系统。以广东省东莞、中山、深圳的污染源和气象条件等资料为背景,进行污染预测模拟,以此评价模式的模拟性能,并对比CALPUFF与AERMOD的预测结果,最终计算得出的预测结果相对科学合理。     

颗粒物态和气态共存污染物采样方法研究

为了提高对颗粒物态和气态共存污染物的分离采样能力,进行污染物的采样系统优化设计,提出一种无线传感器网络技术下颗粒物态和气态共存污染物采样系统设计方案。构建颗粒物态和气态共存污染物采样系统的总体构架,系统功能结构包括颗粒物态和气态共存污染物的信息采集模块、总线控制模块、颗粒物态和气态共存污染物检测模块、无线传感器模块与人机接口模块等,采用DSP集成信号处理器进行颗粒物态和气态共存污染物数据采集和实时信息处理,提高颗粒物态和气态共存污染物监测的智能控制能力。     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

城市尺度空气质量及总量控制模型研究进展

空气质量模型是大气污染物总量控制及反应机理分析的一种重要工具。通过研究简述了空气质量模型在大气污染物总量控制中的作用,并且重点总结了国内外城市尺度空气质量模型(GIS、AERMOD、CALPUFF、NJU-CAQPS及Model3-CMAQ)的基本原理及应用特征。通过对大气总量控制模型的研究讨论了区域大气总量的控制方法,分别对大气总量预算中的测算方法进行研究,并展望了空气质量模型和大气总量控制模型的发展趋势。     

AERMOD和CALPUFF对静小风区域热电厂烟气扩散模拟的研究

使用《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2—2008)推荐的环境空气质量模式AERMOD和CALPUFF对河谷盆地静小风区域热电厂的烟气扩散进行了对比模拟研究。结果表明:典型月日均浓度值方面,AERMOD模拟结果与实测值的IOA模拟指数为-0.29,模式模拟结果不理想;CALPUFF模拟结果与实测值的IOA模拟指数为0.35,模式模拟结果较理想。典型日小时浓度值方面,AERMOD模拟结果与实测值的IOA指数为0.37,模式模拟结果较为理想;CALPUFF模拟结果与实测值的IOA指数为0.74,模式模拟结果理想,且CALPUFF模拟浓度分布范围较AERMOD明显更广、整体浓度较AERMOD更高,高值区分布地点也不再单一。根据以上研究结果,在模拟静小风区域的大气扩散时,应使用CALPUFF模式模拟以保证结果的准确性。     

AERMOD与估算模式在环境影响评价中的应用与比较研究

简单描述了大气环境影响评价中的AERMOD模型及估算模式,采用这两种预测模式对同一生活垃圾填埋场无组织排放的NH3、H2S进行了预测。比较两种模式的预测结果可以看出,估算模式仅能预测小时值,AERMOD模式可同时预测小时值、日平均值、年平均值。在污染源、预测范围、运行周期相同的情况下,不论哪种预测模式,污染物的最大落地浓度均与排放源强呈正比,敏感点处的落地浓度均与污染物源强呈正比、与距离呈反比。预测结果同时说明,估算模式是一种保守的预测模式,其预测结果比AERMOD模式大,可作为进一步预测模式的有效补充。     

大气颗粒物和气态污染物的降雨清除效率及影响因素

降雨是大气污染物最重要的汇大气污染物影响雨水化学组成,定量化大气污染物的降雨清除效率能为大气污染的准确模拟和污染控制的人工干预提供重要科学依据。2014年9月29日-2015年1月12日,采样监测南昌地区降雨前后大气污染物,分析降雨状况,计算和比较降雨对不同大气污染物的清除效率,讨论不同因素对清除过程的影响,结果显示,降雨对大气污染物有清除作用,对不同污染物的清除效果不同大气颗粒物的清除效率高于气态污染物的原因是作用机制的不同3种气态污染物清除效率的区别是因为水溶性的差异;多天连续降雨使大气污染物的降雨清除效率呈下降趋势;降雨量与大气污染物的降雨清除效率呈正相关;降雨强度越大大气污染物的降雨清除效率越高;大气压因影响降雨量,而间接影响大气污染物的降雨清除效率相对湿度71.1%~93%范围内,相对湿度越大大气污染物的降雨清除效率越大。     

鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降典型藻类的动力学研究

为了探讨鄱阳湖水动力条件改变引起的悬浮颗粒物浓度变化可能导致的鄱阳湖浮游植物群落结构的变化,本文研究了鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降3种典型藻类的动力学过程.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象、鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,使用混凝试验搅拌仪模拟动力学条件,在颗粒物投加量为20 mg·L-1时分别研究了静置沉降时间、扰动强度和扰动时间对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.结果表明,絮凝沉降效率:蓝藻绿藻硅藻.在扰动强度为20 s-1、扰动时间为30 min时,0.5~4 h静置沉降时间均促进3种藻类的絮凝沉降.绿藻和硅藻的絮凝沉降效率随着静置沉降时间的延长而降低,前0.5 h的絮凝沉降效率最大;而蓝藻的絮凝沉降效率变化无明显规律.扰动时间和静置沉降时间均为30 min时,随着扰动强度在2~40 s-1增加时,3种藻的絮凝沉降效率逐渐增大.扰动强度为20 s-1、静置沉降时间为30 min时,5~60 min扰动时间均促进藻细胞的絮凝沉降,并且随着扰动时间的增加,絮凝沉降效率呈先增大后降低的趋势.30 min为蓝藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率为12.56%;45 min为绿藻和硅藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率分别为11.93%和7.54%.因此,水动力条件的改变可以引起悬浮颗粒物与藻类的絮凝沉降效率发生变化,从而对藻类的群落结构以及水华发生规律产生影响.     

WRF水平分辨率对CALPUFF模拟污染物浓度的影响

采用MM5/WRF模型为大气污染扩散CALPUFF模型提供高空气象输入数据时,MM5/WRF模型设置模拟区域内层网格的水平分辨率一般为1～9 km。针对目前使用更广泛的WRF模型,设置模拟实验,通过对比分析不同水平分辨率下(1和5 km)CALPUFF浓度模拟结果的差异,研究WRF模拟的不同水平分辨率的高空气象数据对CALPUFF模拟污染物浓度的影响。结果表明,CALPUFF采用WRF模拟的这两种水平分辨率的高空气象数据在模拟污染物日均浓度时差异不明显,但在模拟小时污染物浓度,尤其是在浓度较高值区,这种差异尤为显著。鉴于高分辨率的气象数据对高空气象场有更好的模拟效果,推荐使用WRF模拟的分辨率高的高空气象数据作为CALPUFF模型的高空气象驱动场。     

AERMOD模型在土壤环境影响预测中的应用

目的分析以大气沉降为主的土壤影响预测及评价。方法采用AERMOD模型进行有机废气干沉降量、湿沉降量、总沉降量的计算。结果该区域内甲苯干沉降量占总沉降量比在97%～99%之间,湿沉降对总沉降量的贡献值很小,甲苯在该区域干沉降过程沉降速度范围为0.0003～0.0033 m/s,平均沉降速度为0.0016 m/s。结论以甲苯为代表的有机废气大气沉降计算主要以干沉降为主,干沉降速度具有明显的日变化特征,一般在中午前后出现最大值,大气沉降对周围土壤环境影响较小。     

被动采样法表征降水离子浓度和通量的局限性

降水(湿沉降)是大气污染物进入地表环境的主要途径,由于传统的被动采样法易受到颗粒物和气体干沉降的干扰,而采集到的混合沉降样品不能科学表征降水化学组成,也不能准确量化湿沉降通量,因此目前正逐步被主动采样法所取代. 采用主动和被动2种采样法同步采集了降水样品,以考察被动采样法表征降水离子浓度和通量的适用性. 结果表明:被动采样法采集的降水样品中离子浓度明显偏高,其中ρ(NO₃-)、ρ(Mg2+)、ρ(Ca2+)、ρ(K+)、ρ(Cl-)、ρ(SO₄2-)、ρ(Na+)和ρ(NH₄+)分别比主动采样法高65%、58%、43%、41%、35%、26%、10%和9%. 受大气污染物干沉降影响,被动采样法获得的NO₃-、NH₄+和SO₄2-混合沉降通量分别比主动采样法获得的湿沉降通量高79%、18%和35%,差异最显著的是NO₃-. 被动采样法可以收集氮和硫的湿沉降,但不能有效捕获二者以颗粒物和气体形式发生的干沉降,对二者沉降总通量(干沉降通量+湿沉降通量)低估达39%〔23 kg/(hm2·a)〕和40%〔20 kg/(hm2·a)〕. 因此,鉴于大气污染形势日趋严重,污染物的干沉降作用凸显,被动采样法已难以准确测算污染物从大气向地表的沉降总通量,需要全面考虑细颗粒物(粒径≤2.5 μm)和气态物种(如HNO₃)的贡献.      

WRF模式最优参数化方案在不同空气质量模式的应用

精准的气象场和适用的空气质量模式是优化大气污染模拟的重要途径.为提升四川盆地冬季大气污染模拟效果,利用WRF模式25组参数化方案组合,进行气象场模拟试验,基于最优方案数据,以四川盆地某大型钢铁厂为例,分别驱动AERMOD模式和CALPUFF模式,通过研究区域4个国控站数据对模拟结果进行对比验证.结果表明,WRF模式参数化方案选取对地面风场、高空风场和地面湿度场模拟效果影响较大,对地面温度场、高空温度场和高空湿度场模拟效果影响较小,SLAB陆面过程方案、 Dudhia短波辐射方案分别与YSU、 ACM2、 BouLac和MRF边界层方案的组合,均能较好地模拟四川盆地冬季地面风场、温度场和湿度场的变化趋势,结合高空风温湿统计参数综合分析可知,第1组方案适用于达州气象场模拟,第13组和第17组方案分别适用于成都白天和夜间时段气象场模拟.CALPUFF模拟结果与监测值的相关性整体优于AERMOD,从站点角度分析,CALPUFF在国控站3号的模拟效果相较AERMOD提升较大,在国控站2号的模拟效果提升较小,从大气污染物角度分析,4个国控站CALPUFF对NO_x和PM     

钢厂烧结机烟气排放对土壤二噁英浓度的影响

为分析钢铁烧结机排放二噁英沉降对土壤污染的影响,根据2016年河北某钢铁厂烧结机头二噁英排放监测数据、土壤监测数据等,建立了基于CALPUFF数值模型的钢铁烧结机排放二噁英类污染物沉降土壤的计算方法.结果显示,该企业烧结机二噁英毒性当量为0.017~0.025ng-TEQ/Nm~3,排放因子为0.044~0.081μg-TEQ/t,3个土壤监测点二噁英浓度结果为0.82~2.4ng/kg,采用CALPUFF模式模拟烧结机二噁英对土壤监测点沉降量结果为1.46~3.44ng/kg,模拟结果与周边土壤监测点实测趋势一致.     

秋冬季台湾海峡西部海域大气颗粒物中有机氯农药的污染特征及入海通量

通过采集台湾海峡西岸厦门岛秋、冬两季的近海大气颗粒物样品,分析20种有机氯农药（OCPs）的污染特征及可能来源,并估算OCPs干沉降入海通量。结果显示,厦门岛大气颗粒物中OCPs主要为DDTs、HCHs和Methoxychlor。季节变化上,受中国北方陆地污染气团来源的影响,冬季OCPs各化合物的浓度高于秋季。2006至2008年,OCPs浓度呈上升趋势,可能受到该时期内厦门灰霾日数明显增加导致大气总悬浮颗粒物含量增长的影响。与国内主要城市区域相比,OCPs浓度处于较低水平,与背景区域的浓度水平相当。通过分子标志物示踪污染物来源显示,DDTs、氯丹和硫丹主要为历史残留,而HCHs主要受到工业HCHs污染的影响。秋季和冬季,OCPs的大气干沉降通量分别为3.49 ng/（m2·d）和9.25 ng/（m2·d）,按照台湾海峡海域覆盖面积（63000 km2）估算,秋季和冬季大气颗粒物中OCPs通过干沉降入海通量分别为20.03 kg和52.45 kg。     

大气扩散模型AERMOD与CALPUFF输入数据的对比研究

科学地选取大气扩散模型是计算结果能够反映客现实际的前提.输入数据处理的正确与否直接影响后续大气扩散模型的预测结果.比较不同模型输入数据之间的差异是模型选取的主要依据之一.文章简述了大气扩散模型AERMOD和CALPUFF的技术流程,对两个模型的气象数据、地理数据和污染源数据进行了对比.对于利用大气扩散模型预测污染趋势具有一定的参考价值和实际意义.     

大气颗粒物表面非均相反应的模式研究

在CBM-Ⅳ机理中添加了非均相反应机理,运用盒子模型研究了颗粒物表面非均相反应对大气中气态物种及颗粒态物种浓度的影响.结果表明,非均相反应使得NO₂、N₂O₅ 和NO₃ 浓度最大值分别下降了2%、11%和4%,硝酸盐和硫酸盐最大值分别增加了7%和36%,HONO的浓度则增加了4.6 倍.各个非均相反应对物种浓度的作用程度受反应摄取系数大小的影响很大.非均相反应的影响程度与颗粒物质量浓度呈正相关,与颗粒物粒径及稀释系数呈负相关.