MATLAB在大氣環(huán)境影響評價中的應(yīng)用

馬俊凱

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

馬進(jìn)海，張 潔

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?，青海 西寧 810008）

【其 他】

MATLAB在大氣環(huán)境影響評價中的應(yīng)用

馬俊凱

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

隨著新版《中華人民共和國環(huán)境保護法》的公布，環(huán)境影響評價越來越受到人們的重視。而大氣環(huán)境影響評價是環(huán)境影響評價重要的組成部分，其最主要的環(huán)節(jié)就是預(yù)測各種污染物在大氣擴散模式下的最大地面落地濃度，根據(jù)此結(jié)果做出評價。本文應(yīng)用MATLAB軟件，以某電子元件廠項目為例進(jìn)行大氣環(huán)境影響評價，從而印證MATLAB軟件在大氣環(huán)境影響評價中的適用性。

環(huán)境影響評價；大氣預(yù)測；MATLAB

1 緒論

1.1 研究背景

隨著我國工業(yè)建設(shè)速度的不斷加快，一些企業(yè)大氣污染物的排放造成區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的惡化，給人們生活帶來嚴(yán)重影響。而大氣環(huán)境影響評價工作，主要是針對企業(yè)排放的大氣污染物，對其進(jìn)行預(yù)測和評價，并根據(jù)評價結(jié)果提出針對性的防治對策。由于大氣污染物擴散參數(shù)形式、大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速均不同，使得實際的預(yù)測工作十分復(fù)雜繁瑣，因此，環(huán)評工作者常借助于計算機進(jìn)行預(yù)測工作。本文應(yīng)用MATLAB軟件，在高斯模型的支持下，以某電子元件廠項目為例進(jìn)行大氣環(huán)境影響評價，從而印證MATLAB軟件在大氣環(huán)境影響評價中的適用性。

1.2 MATLAB軟件簡介

MATLAB[1]是matrix & laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實驗室)。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案。

1.3 研究內(nèi)容

本文在高斯模型的支持下，針對某電子元件廠項目產(chǎn)生的大氣污染物，建立大氣污染物的擴散模型，根據(jù)所輸參數(shù)，進(jìn)行大氣污染物的大氣預(yù)測，并進(jìn)行圖形的輸出，根據(jù)輸出圖形確定并分析歸納大氣污染物的擴散規(guī)律，提出有效大氣污染防治措施，從而驗證MATLAB在大氣環(huán)境影響評價中的適用性。

2 研究方法

2.1 總體結(jié)構(gòu)

總體結(jié)構(gòu)包括污染源數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、擴散參數(shù)以及擴散模型、圖形的輸出五大部分。首先，根據(jù)項目污染源確定源強數(shù)據(jù)；其次，查找項目所在地氣象數(shù)據(jù)及擴散參數(shù)，并選取合適的污染物擴散模型；最終通過MATLAB內(nèi)部函數(shù)運算計算結(jié)果，并輸出圖形。

2.2 模型建立

2.2.1 坐標(biāo)系建立

大氣環(huán)境預(yù)測關(guān)鍵點在于大氣污染物在大氣擴散模式下的最大地面落地濃度，因此本文建立污染物地面濃度分布坐標(biāo)系，即x 軸為污染物在主導(dǎo)風(fēng)向下的擴散距離，y 軸為污染物在側(cè)風(fēng)向下的擴散距離，z 軸為污染物濃度。

2.2.2 擴散模型

本文的擴散模型采用傳統(tǒng)的高斯及其法定推薦修正模式[2-7]：

式中：C——測點瞬時濃度，mg/s；

Q——氣體瞬時排放量，mg/s；

δy,δz——擴散時間T的參數(shù)；

x,y,z——空間坐標(biāo)，m；

He——有效高度，m；

2.2.3 MATLAB運行思路

使用MATLAB軟件，在x 軸、y 軸方向上生成隨機數(shù)并組成一組坐標(biāo)值，然后將該坐標(biāo)值帶入高斯擴散模式中，從而通過軟件運算，計算出該坐標(biāo)值所對應(yīng)的污染物濃度，最終輸出圖形。

3 大氣環(huán)境影響評價實例分析

某電子元件廠進(jìn)行表面處理工程，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的非甲烷總烴經(jīng)4m高的排氣筒排放，經(jīng)調(diào)查，該項目所在地的平均風(fēng)速為1.5m/s，主導(dǎo)風(fēng)向為正東風(fēng)，穩(wěn)定度D級，非甲烷總烴的排放量為3 023.2mg/s。

本文以MATLAB軟件以及高斯模型為基礎(chǔ)的計算結(jié)果作為預(yù)測與分析依據(jù)。按下式分別計算各類大氣污染物的最大地面濃度占標(biāo)率Pi。MATLAB軟件非甲烷總烴計算結(jié)果見表1，輸出圖形見圖1。?

表1 MATLAB軟件計算結(jié)果

圖1 大氣污染物擴散分布圖

式中：Pi——第i個污染物的最大地面濃度占標(biāo)率，100%；

Ci——采用MATLAB軟件計算出的第i個污染物的最大地面濃度，mg/m3；

C0i——第i個污染物的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，mg/m3。(非甲烷總烴的環(huán)境空氣質(zhì)量值參考《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)詳解》[8]中的標(biāo)準(zhǔn)限值，非甲烷總烴環(huán)境濃度執(zhí)行值2.0mg/m3)。

根據(jù)MATLAB軟件結(jié)算結(jié)果及輸出圖形可知，該項目非甲烷總烴的最大落地濃度為4.6mg/m3，最大地面濃度占標(biāo)率Pi為230%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值要求，最大地面濃度出現(xiàn)距離為50m處，因此，該項目的建設(shè)會嚴(yán)重影響周邊環(huán)境空氣質(zhì)量。

針對以上計算結(jié)果，對企業(yè)提出整改要求，要求企業(yè)將排氣筒升高至8m。

應(yīng)用MATLAB軟件對污染源參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，則項目整改后的非甲烷總烴計算結(jié)果見表2，輸出圖形見圖2。

表2 項目整改后MATLAB軟件計算結(jié)果

圖2 整改后大氣污染物擴散分布圖

經(jīng)整改后，該項目非甲烷總烴的最大落地濃度為1.3mg/m3，最大地面濃度占標(biāo)率Pi為65%，小于環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值要求，最大地面濃度出現(xiàn)距離為190m處，因此，該項目經(jīng)整改后對周邊環(huán)境空氣的影響是可以接受的。

4 結(jié)論

通過MATLAB對大氣污染物的擴散進(jìn)行模擬，我們可以看出，MATLAB軟件在進(jìn)行大氣預(yù)測的過程中可在不同條件下明確的顯示出大氣污染物的最大落地濃度、濃度的變化趨勢以及影響范圍，滿足大氣環(huán)境影響評價的要求，具有很強的適用性，將此工具引入環(huán)境影響評價中，不但提高了效率，也實現(xiàn)了可視化。而且還由于其成本低、易學(xué)易懂的特點，更便于大氣環(huán)境影響評價工作，具有很強的應(yīng)用前景。

[1]CLEVE B M,張志涌編譯.MATLAB數(shù)值計算[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2013:1-50.

[2]郝吉明,馬廣大,王書肖.大氣污染控制工程(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2010:178-181.

[3]宋文彪.空氣污染控制工程(第一版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 1985:1-63.

[4]國家環(huán)境保護總局監(jiān)督管理司.中國環(huán)境影響評價(第一版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000:73-139.

[5]馬廣大.大氣污染控制工程(第一版)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1985:442-475.

[6]韋鶴平.環(huán)境系統(tǒng)工程(第一版)[M].上海:同濟大學(xué)出版社, 1993:125-263.

[7]蒲恩奇.大氣污染治理工程(第一版)[M].北京:高等教育出版社, 1999:1-90.

[8]國家環(huán)?？偩挚萍紭?biāo)準(zhǔn)司.大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)詳解[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1997:244.

地質(zhì)勘查對生態(tài)環(huán)境的影響及管理措施

馬進(jìn)海，張 潔

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟牐嗪?西寧 810008）

【摘 要】為了減少礦產(chǎn)資源勘查對自然環(huán)境的影響和破壞，本文分析了地質(zhì)勘查對生態(tài)環(huán)境的影響，并闡述了勘查實施時的環(huán)保措施，旨在科學(xué)部署地質(zhì)勘查工作的基礎(chǔ)上，積極探索新的勘查技術(shù)與方法取代傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查山地工程，減少山地工程對環(huán)境的破壞，從而實現(xiàn)地質(zhì)勘查與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)勘查；環(huán)境保護；管理措施

地質(zhì)勘查因?qū)χ車鷳B(tài)環(huán)境造成較大的破壞而飽受爭議，因為其主要采用槽探、鉆探、坑探等工程對礦(化)體進(jìn)行揭露控制，從而達(dá)到相應(yīng)的地質(zhì)目的，雖然在勘查工作結(jié)束后對破壞地段進(jìn)行回填處理，但沒有進(jìn)行恢復(fù)治理，容易發(fā)生垮塌等現(xiàn)象，擴大破壞范圍，造成局部砂土化，從而對環(huán)境造成持續(xù)性的傷害。同時，在施工時如沒有對開挖出的土(石)方進(jìn)行合理堆放，不僅會對附近的植被造成壓覆，而且易形成流石土及滾石對下游的植被及野生動物造成傷害。

(1) 槽探工程對周圍環(huán)境的影響。

槽探工程是野外開展地質(zhì)工作的重要傳統(tǒng)手段，是獲取直觀地質(zhì)內(nèi)容的重要途徑，探槽施工時不僅開挖草皮、破壞地貌，而且開挖出的土(石)方對附近的草皮有壓覆破壞的現(xiàn)象，對生態(tài)環(huán)境破壞較大，同時被破壞的地貌影響美觀，若在重要公路、鐵路可視范圍內(nèi)，則可能直接影響當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)。若按槽口寬1.1m、挖出的土(石)方壓覆寬度約1.5m、流石土造成的壓覆平均寬約3m計，則可計算出單位長度槽探對生態(tài)的直接破壞面積為1×(1.1+1.5+3)=5.6m2，該數(shù)據(jù)為保守估算值，若在坡度較大、植被發(fā)育較多的地區(qū)，破壞面積可能會更大。

(2) 鉆探工程對周圍環(huán)境的影響。

傳統(tǒng)的鉆機因體積龐大、不易拆卸等原因，進(jìn)場前需要修路，修路不僅開挖地面破壞植被，而且開挖出的土(石)方對周圍的植被有壓覆破壞的現(xiàn)象，同時開挖地段不易恢復(fù)治理，后期可能產(chǎn)生滑塌現(xiàn)象，從而對環(huán)境造成持續(xù)性的破壞。另外，傳統(tǒng)鉆機因為附屬設(shè)備較多，修筑的平臺面積較大。以千米鉆機為例，修筑機臺面積為8m×10m=80m2、修筑蓄水池面積5m×6m=30m2、開挖泥漿池面積為2m×2m=4m2，單個鉆孔破壞面積為114m2。此外，鉆機修路破壞面積亦較大，若按路面寬度3m，挖出的土(石)方壓覆3m計，修筑單位長度(1m)鉆機道路破壞面積為1× (3+3)=6m2，破壞面積極大，以上數(shù)值是以千米鉆為例對環(huán)境的破壞面積進(jìn)行的估算，若采用小型的百米鉆破壞面積可能會略小，但都會對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。另外，傳統(tǒng)鉆機容易造成油料及泥漿外泄，對環(huán)境也有一定的破壞。

(3) 坑探工程對環(huán)境的影響。

坑探工程相對鉆探工程獲取的地質(zhì)內(nèi)容更加直觀全面，設(shè)備更容易進(jìn)場，修路造成的破壞也相對較小，但產(chǎn)生的廢渣若不及時運走或合理堆放，則對環(huán)境的破壞相當(dāng)大，尤其在地勢較陡、高差較大的地段，傾倒的廢渣產(chǎn)生碎石流對植被的壓覆和破壞幾乎是毀滅性的，而且堆放的廢渣容易造成泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，存在較大的安全隱患。

(4) 其他地質(zhì)工作對環(huán)境的影響。

面積性地質(zhì)工作及物探測量在野外進(jìn)行時對環(huán)境的影響主要為運輸車輛對植被的碾壓、物探電極埋設(shè)對植被的破壞等，這些活動對環(huán)境的影響均較小，基本可避免或現(xiàn)場可恢復(fù)治理。

(5) 勘查主體對環(huán)境的影響。

人類作為勘查主體對周圍生態(tài)環(huán)境有著較大的影響，主要表現(xiàn)為破壞植被、排放“三廢”、盜獵野生動物、營地選擇等。

2 地質(zhì)勘查環(huán)境保護管理措施

(1) 槽探工程的管理。

為了減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，盡量采用無需修路的可拆卸便攜式淺鉆替代地表的槽探工程，以達(dá)到了解礦(化)體在地表分布特征及規(guī)律的目的，而且還能解決地表覆蓋過深，槽探無法達(dá)到地質(zhì)目的問題。

對于無法避免必須布設(shè)探槽的地段，在探槽施工過程中，首先將草皮鏟下置于一處且安排專人看管養(yǎng)護，同時應(yīng)將腐殖土和殘破積碎石分開堆放，挖出的土石下方須墊放彩條布或塑料布，以減少因堆放土石方對草皮的破壞；在勘探工作結(jié)束后，應(yīng)立即對探槽進(jìn)行回填，按先填殘破積碎石，再填腐殖土，最后將草皮放在填好的腐殖土上，同時安排專人進(jìn)行一段時間的看管養(yǎng)護。若對局部地區(qū)草皮破壞嚴(yán)重，則進(jìn)行撒播適宜的草種，以達(dá)到恢復(fù)環(huán)境的目的。

(2) 鉆探工程的管理。

為了減少傳統(tǒng)鉆探施工對環(huán)境的破壞，可利用較為先進(jìn)的無需修路的可拆卸便攜式鉆機代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉆機。

修筑機臺時根據(jù)鉆孔設(shè)計位置規(guī)劃大小適宜的場地，原則上禁止破壞植被。若地形坡度在0～30°，盡量用少量的機臺木和木板，地面稍加平整，簡單的埋深和鉆桿地錨；若地形坡度在30～60°，用吊腳樓式的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定支撐鉆機，且要科學(xué)規(guī)劃機臺場地，合理布置，妥善擺放生產(chǎn)生活用品，并要求禁止挖掘蓄水池和泥漿池，采用鋁制便攜式池子儲放水和泥漿。對于修筑機臺時無法避免開挖的地段，應(yīng)先將草皮鏟下置于固定地點，派專人看管養(yǎng)護，施工結(jié)束后恢復(fù)原貌，并將草皮放回原地，同時派專人看管養(yǎng)護。

設(shè)備安裝時在設(shè)備底部及有排放廢液的部位應(yīng)鋪設(shè)防滲布，以減少廢液滲入土層中造成污染；施工時選用新型聚合物環(huán)保泥漿，該種泥漿中的有機化學(xué)材料對環(huán)境污染性較小，而且其性能較佳，同時有效控制“三廢”排放，禁止泥漿、廢液等隨意排放和泄露，鉆進(jìn)時減少鉆機設(shè)備運轉(zhuǎn)、機具清洗及循環(huán)泥漿調(diào)制過程所產(chǎn)生的廢水，做好廢水回收利用，避免造成水資源浪費。

施工結(jié)束后收集生產(chǎn)生活垃圾、廢棄物等，送至指定地方處理，不得隨意排放。

(3) 坑探工程的管理。

坑探工程對環(huán)境的影響主要為廢渣的傾倒造成植被的壓覆和破壞，同時堆放的廢渣可能會產(chǎn)生泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，存在非常大的安全隱患，因此坑探工程施工時要及時將廢渣運走或者進(jìn)行合理堆放，避免廢石亂堆、亂放，必要時要修建導(dǎo)溜槽，嚴(yán)禁將廢渣從地表直接滑溜，同時合理規(guī)劃工作，嚴(yán)禁亂挖草地，蓄水采用儲水罐進(jìn)行等，工程結(jié)束后對開挖地段進(jìn)行恢復(fù)治理。

(4) 營地的選址及保護措施。

營地盡量選擇在當(dāng)?shù)氐木幼〉兀皇菧p少扎營對植被的破壞；二是可以妥善處理和當(dāng)?shù)厝嗣竦年P(guān)系，同時還可保證工作人員的安全。若區(qū)內(nèi)無牧民居住地時，在保證項目施工順利、有利于安全的前提下，選擇植被相對容易恢復(fù)的地點作為營地，并盡量做到少占草地，對于無法避免占用的草地，須將其草皮鏟下后平整鋪放于固定地點，且平時澆水對其進(jìn)行養(yǎng)護；為了防止?fàn)I區(qū)草場的碾壓，帳篷內(nèi)采用木板支撐，對草皮起到保護作用，營地一旦撤離草地即可恢復(fù)。另外，在選擇營址時，應(yīng)該盡量選擇在與天然水源較近的區(qū)域，這樣既可以減少塑料水管的使用，同時還可減少運水帶來的成本，從而達(dá)到降本增效的目的。

3 結(jié)語

保護環(huán)境資源，堅持可持續(xù)發(fā)展，在地質(zhì)勘探工作過程中，應(yīng)首先保護當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。在礦產(chǎn)資源勘查中，堅持“預(yù)防為主、防治結(jié)合，誰勘查誰負(fù)責(zé)、誰開發(fā)誰保護、誰破壞誰恢復(fù)、誰污染誰治理”的原則。在項目實施過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國環(huán)境保護法》及當(dāng)?shù)丨h(huán)保、林業(yè)及草原部門制定的相關(guān)法律法規(guī)。

同時，項目開始前應(yīng)對全員進(jìn)行地質(zhì)勘查與環(huán)境保護的相關(guān)培訓(xùn)，樹立先進(jìn)的勘查、施工、環(huán)保理念，增強個人環(huán)保意識，同時根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)及當(dāng)?shù)丨h(huán)境管理部門發(fā)布的環(huán)境保護細(xì)則等對預(yù)查工作進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，針對工作區(qū)的特點制定相應(yīng)的環(huán)境保護策略，爭取做到綠色勘查。

另外，國家相關(guān)管理部門應(yīng)盡快出臺地質(zhì)勘查方面的環(huán)保法律法規(guī)，同時要將綠色勘查延伸到工程勘查及礦產(chǎn)開發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域。

【收稿日期】2017-03-28

Application of MATLAB in Atmospheric Environmental Impact Assessment

MA Jun-kai
(CNBM Geological Engineering Exploration Academy Co., Ltd., Beijing 100102, China)

With the publication of the new environmental protection law of People's Republic of China, more and more people pay attention to the environmental impact assessment. The atmospheric environmental impact assessment is an important part of environmental impact assessment, the most important aspect of it, is to predict the maximum ground-level concentration of various pollutants in the atmospheric diffusion mode, and then make evaluation according to the results. In this paper, the MATLAB software is used to atmospheric environmental impact assessment of the Electronic components factory, which confirms the applicability of MATLAB software in atmospheric environmental impact assessment.

environmental impact assessment; atmospheric forecast; MATLAB

X823

A【文章編號】1007-9386(2017)02-0059-02

2017-03-22

X322 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

1007-9386(2017)02-0061-02 1 地質(zhì)勘查工作對周圍環(huán)境的影響分析