鄭州市與中原經(jīng)濟區(qū)主要城市的大氣污染物的交互擴散影響

崔亞飛

摘 要：大氣污染跨區(qū)域傳輸是區(qū)域大氣污染超標的一個主要原因。收集相關(guān)數(shù)據(jù)，建立鄭州市外源性（輸送通道）空氣污染模型，分析鄭州周邊地區(qū)大氣污染對鄭州市大氣污染的影響，以及鄭州對其他地區(qū)大氣污染的影響。

我國大氣污染越來越呈現(xiàn)出復(fù)合型、區(qū)域型的特征。對于城市和區(qū)域來說，想要有效地改善大氣環(huán)境，不但需要控制本地的污染，也需要弄清楚其他區(qū)域的影響，并采取相應(yīng)的聯(lián)防聯(lián)控措施。我們定量計算了鄭州市周邊中原經(jīng)濟區(qū)主要城市開封，洛陽，焦作，許昌，新鄉(xiāng)對鄭州空氣質(zhì)量的影響，以期為大氣污染防治提供參考。

關(guān)鍵字：高斯擴散模型；大氣污染物；中原經(jīng)濟區(qū)

1 模型的建立

（1）高斯擴散模型的推導(dǎo)[1]

高斯擴散模式適用于均一的大氣條件，

假定由污染源O排放出的污染物全都從這個小面元dydz中通過，單位時間內(nèi)通過這個小面元dydz的污染物等于污染源O單位時間內(nèi)排放出來的污染物的質(zhì)量Q。

（1）

式中：

C——污染源O排放出來的污染物濃度（mg/m3）；

Q——污染源O單位時間內(nèi)排放出來的污染物的質(zhì)量（mg/s）

將二元正態(tài)分布公式帶入（4）得

（2）

由于

將該值代回（2）式得：。從而有。

將C0值代入式

即得

（3）

（3）即為無界空間連續(xù)點源的大氣污染（高斯）擴散模式。

2.模型的求解

為了解決這個問題，我們收集了鄭州周邊地區(qū)的污染物濃度作為樣本。

高斯模型適用于非重氣云氣體，包括輕氣云和中性氣云氣體。要求氣體在擴散過程中，風(fēng)速均勻穩(wěn)定。在高斯煙羽模型中，選擇風(fēng)向建立坐標系統(tǒng)，即取泄漏源為坐標原點，x軸指向風(fēng)向，y軸表示在水平面內(nèi)與風(fēng)向垂直的方向，z軸則指向與水平面垂直的方向，具體公式如下

（4）

注：

根據(jù)相關(guān)文獻[2]，大氣污染物一般集中在對流層低層，也就是距離地面1到1.5公里。；此外，由參考文獻知δy=10m。

1）由于中原經(jīng)濟區(qū)城市間距離遠大于城市規(guī)模，因此可將城市污染源視為一點。

2）假設(shè)污染源高度為0，即h=0。

3）假設(shè)污染物在鉛直方向上不擴散，即z恒等于0，δz取1。污染物在垂直于x軸方向上擴散范圍為100m，即y=100m。

4）假設(shè)平均風(fēng)速為1m/s。

化簡后的高斯煙羽模型中，只剩下自變量Q，其余全為定值，即擴散程度只與污染物單位時間排放量有關(guān)。將各地平均24小時的污染物濃度經(jīng)過計算得出Q，計算出鄭州市周圍城市污染物排放對其污染物總量貢獻。同文獻資料進行比對[3]

以鄭州為研究對象，分別計算鄭州附近地區(qū)污染物對鄭州市的污染貢獻。選取影響空氣質(zhì)量的幾種主要污染物進行分析。先計算得到污染物單位時間排放量，再代入（4）式求解。用excel求解，結(jié)果如下

可以看出中原經(jīng)濟區(qū)主要城市對鄭州市的六大空氣污染物含量的貢獻分別是4.22%，3.93%，4.29%，2.96%，4.30%，，5.18%，將其與表一數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)除O3這一空氣污染物之外，鄭州市空氣中其它五類污染物，輸出強度大于中原經(jīng)濟區(qū)主要城市的輸入強度，即可說明應(yīng)對鄭州市空氣污染，要以治理內(nèi)源性污染為主。

參考文獻

[1]大氣污染擴散（高斯）模式簡易推導(dǎo)法的研究. 周國強.洛陽大學(xué)學(xué)報，9（2）：30-34，1994.C

[2]高斯模式擴散參數(shù)的實測估算法.遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技.周豐舉.1997-02-15