大氣環(huán)境影響預(yù)測計算分析

鐘靜靜

【摘 要】目前，國家對生態(tài)環(huán)保的重視已上升到空前高度，冶金工業(yè)節(jié)能減排工作也將進(jìn)一步推進(jìn)。冶金行業(yè)對大氣環(huán)境影響的預(yù)測可以通過數(shù)學(xué)模式以及環(huán)境影響預(yù)測模型來計算各種污染物對環(huán)境的影響程度和范圍。

【Abstract】At present， the importance of ecological and environmental protection has risen to an unprecedented height， and the work of energy conservation and emission reduction in metallurgical industry will be further promoted. The prediction of the impact of the metallurgical industry on the atmospheric environment can be calculated by the mathematical model and the environmental impact prediction model， which can calculate the extent and extent of the impact of various pollutants on the environment.

【關(guān)鍵詞】大氣環(huán)境影響；預(yù)測計算；大氣環(huán)境預(yù)測選用模型

【Keywords】 atmospheric pollution； prediction calculation； model of atmospheric environmental prediction

【中圖分類號】X820.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0118-02

1 引言

近年來，我國冶金工業(yè)的生產(chǎn)水平不斷提高，而在當(dāng)前的形勢下我國的工業(yè)整體增長速度放緩，尤其冶金行業(yè)正面臨著產(chǎn)量增長乏力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以及環(huán)境污染等多重問題。

2 大氣污染與大氣污染源

大氣污染源是指能夠使空氣質(zhì)量變壞的物質(zhì)，大氣污染一般由人為源和天然源進(jìn)入大氣參與大氣循環(huán)，通過在大氣中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使某種物質(zhì)在空氣質(zhì)量中超標(biāo)，從而危害到人和動植物等。如粒徑在10um以下的可吸入顆粒物，或者粒徑在100um以上的降塵顆粒物。一般常規(guī)污染物主要有TSP（PM10）、SO2、S03、NOX、CO、CO2，一些特征污染物主要與冶金工業(yè)生產(chǎn)原料相關(guān)，不同的工藝原料會產(chǎn)生不同的污染。而產(chǎn)生污染的大氣污染源主要從污染物來源，污染物物化成分，污染物幾何形狀，污染物幾何高度，污染源排放規(guī)律和污染源運動特征六方面來劃分類型。

3 大氣環(huán)境預(yù)測模型的選用流程

3.1 建立數(shù)學(xué)模型

這種預(yù)測方法一般使用高斯模式，一般計算污染物在空間的概率密度在平穩(wěn)均勻湍流場下服從正態(tài)分布情況。它的使用條件是要達(dá)到風(fēng)速和擴(kuò)散參數(shù)不跟隨時間和空間的變化而變化。

3.2 確定預(yù)測因子

根據(jù)相關(guān)地區(qū)的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定作為預(yù)測因子，重點對冶金行業(yè)的特征污染物和預(yù)測區(qū)域內(nèi)污染嚴(yán)重的因子進(jìn)行收集。因子的數(shù)量要控制，不能夠太多，一般3-5個即可（如當(dāng)前大氣污染物種類較多，可適當(dāng)增加）。

3.3 確定預(yù)測范圍及計算點

確定好因子之后，要針對當(dāng)前污染程度劃分預(yù)測范圍，預(yù)測計算點應(yīng)分為三種，首先是環(huán)境空氣敏感區(qū)，其次是預(yù)測范圍的網(wǎng)絡(luò)格點區(qū)域，最后是最大地面濃度點。

3.4 確定污染源計算清單

污染源的計算清單包括計算污染源的幾何形態(tài)，分析計算電源、仙緣、面源以及體源的情況，還要對冶金廠的煙囪參數(shù)進(jìn)行綜合計算，將煙囪基地高度和幾何高度等進(jìn)行分析計算。另外還要對污染源強度進(jìn)行計算，主要計算污染物的排放速度和濃度。而且污染源的空間設(shè)置和污染物的性質(zhì)都要納入計算清單中。

3.5 落實污染氣象參數(shù)

大氣環(huán)境預(yù)測計算必須要綜合考慮預(yù)測地區(qū)的所有氣象因素。而且要及時核實污染氣象的相關(guān)參數(shù)。大氣環(huán)境預(yù)測主要的氣象參數(shù)有風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)玫瑰圖、干球溫度、失球溫度、低云量、總運量、降水量、氣壓等。

3.6 確定地形復(fù)雜程度

地形的特征會影響環(huán)境的變化，因此地形對環(huán)境的預(yù)測計算十分重要，地形復(fù)雜程度可分為簡單地形和復(fù)雜地形，其中簡單地形指距離污染源中心5km內(nèi)的地形高度。低于排氣筒的地形沒在此范圍內(nèi)的地形高度如不超過排氣筒高度時，可統(tǒng)稱為0M。復(fù)雜地形正好相反，即在污染源中心點5km內(nèi)的地形高度超過排氣筒的地形。

4 大氣環(huán)境影響的預(yù)測計算方法

建立大氣環(huán)境的預(yù)測的計算應(yīng)充分考慮影響大氣污染的各個方面，建立全面而科學(xué)的預(yù)測模型。

4.1 污染物擴(kuò)散形態(tài)

分為點源擴(kuò)散型模型、線源擴(kuò)散性模型，面源擴(kuò)散性模型和體源擴(kuò)散模型。這里以有風(fēng)點源擴(kuò)散模式的計算為例，可以采用笛卡爾坐標(biāo)系，源點取污染物排放口在地面的垂直投影點。當(dāng)污染物煙塵落于地面后的濃度可以分為兩種，一種為不存在地面反射的實源污染濃度和有地面反射作用的虛源污染濃度。

根據(jù)實源作用和虛源作用的迭加，而當(dāng)排放源為地面源時（HE=0），該濃度是無界模式的兩倍。通過計算之后可以列出下面公式：

c（x，y，z，He）=exp（）{exp[]。

4.2 氣象條件預(yù)測計算

其主要分為封閉型擴(kuò)散模型、熏煙型擴(kuò)散模型和靜小風(fēng)下擴(kuò)散模型。下面對其進(jìn)行具體闡述。

①首先先說明封閉型擴(kuò)散模式，在排氣筒出口上方有一個逆溫層，會導(dǎo)致大氣污染物擴(kuò)散受到阻擋。而且加上地面的反射效果，這時污染物的擴(kuò)散會被限制在逆溫層和地面之間這個相對封閉的空間之中。它的計算模式如下所示：endprint

c（x，y，z，He）=exp（）x

{exp[]+exp[]}

其中h代表混合層厚度，進(jìn)而可以列出地面濃度公式。

c（x，y，0，He）=exp（）·exp[]

當(dāng)污染物經(jīng)過反射效果之后，向上的濃度值會趨于均勻，通過地面濃度公式n的求解，可得出污染物均勻分布時的地面濃度公式：

c（x，y，0，He）=exp（）

②熏煙型擴(kuò)散模式：如果夜晚寒冷，地面輻射減弱，大氣層形成貼地的逆溫層，到第二天日出時，靠近地面的低層空氣會因為陽光直射使逆溫層遭到破壞，但逆溫層上部分依然會保持逆溫作用。當(dāng)逆溫層在工廠煙囪高度之上時，只能向下部分?jǐn)U散，形成煙熏型擴(kuò)散，在污染源附近的污染物濃度會特別高，在逆溫消退至排氣筒時，地面濃度會達(dá)到峰值，此后隨著逆溫層的高度而上升，混合層厚度在過程中會持續(xù)增加，直至熏煙消失。可以根據(jù)這樣的規(guī)律列出熏煙時地面的濃度公式如下。[2]

cf=exp（）Φ（p）

③靜小風(fēng)下擴(kuò)散模型：當(dāng)小風(fēng)風(fēng)速在1.5m/s>U10≧0.5m/s時，且靜風(fēng)風(fēng)速達(dá)到U10<0.5m/s時，污染物在x方向的擴(kuò)散不可忽略。

5 大氣環(huán)境影響預(yù)測參數(shù)的選擇和計算

不同的氣象條件，環(huán)境差異和污染物性質(zhì)對實際環(huán)境影響也是不同的，所以要對大氣環(huán)境的影響參數(shù)進(jìn)行選擇和計算。

5.1 風(fēng)速

冶金行業(yè)環(huán)境影響預(yù)測計算要考慮風(fēng)速的影響，平均風(fēng)速的采集用冪律分布模式計算。

5.2 大氣穩(wěn)定度

當(dāng)大氣氣團(tuán)受到外力作用時，會產(chǎn)生垂直運動，方向或上或下。若氣團(tuán)存在持續(xù)移動的趨勢，可稱之為大氣不穩(wěn)定，若氣團(tuán)呈回到原平衡位置的趨勢，可以說大氣穩(wěn)定。如氣團(tuán)固定不動，說明大氣呈中性狀態(tài)。這里要注意的是平流層，平均氣溫為Y=0.65℃/100M，Yd=0.98℃/100M。[3]

6 結(jié)論

總之，在對冶金行業(yè)進(jìn)行環(huán)保整治的過程中，要對污染物性質(zhì)種類進(jìn)行判定，并根據(jù)污染源、氣象、地形等因素進(jìn)行綜合預(yù)測計算，根據(jù)實際情況選擇合理的預(yù)測模式和參數(shù)，通過先進(jìn)的計算機系統(tǒng)進(jìn)行推算，能夠有序地進(jìn)行環(huán)境影響的評價工作，得到相對科學(xué)、準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，因此只有充分考量和計算出冶金行業(yè)對環(huán)境的影響，才能更好引導(dǎo)我國工業(yè)早日走向綠色節(jié)能化的生產(chǎn)之路。

【參考文獻(xiàn)】

【1】高原，唐躍剛，高翔，等.模糊物元模型在焦化廠大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評價中的應(yīng)用[J]. 能源環(huán)境保護(hù)，2010，24（1）： 61-64.

【2】項碩.解析冶金行業(yè)大氣環(huán)境影響的分析[J].中國科技博覽，2014（4）：246.endprint