基于AERMOD模型的氯化二氧化鈦大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究

張黎明 盧增輝

摘 要：基于AERMOD模型，以某企業(yè)氯化法制備二氧化鈦?lái)?xiàng)目為例，選取大氣污染物Cl2進(jìn)行污染源強(qiáng)核算，結(jié)合地形、氣象等因素進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，為大氣污染防治措施提供理論依據(jù)，同時(shí)為環(huán)評(píng)工作者提供經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞：二氧化鈦;AERMOD模式;Cl2;大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) X823文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）15-0157-03

Abstract： Based on AERMOD model， taking an enterprise′s titanium dioxide preparation project by chlorination as an example， Cl2was selected for pollution source intensity accounting.Prediction and evaluation of atmospheric environment based on terrain， meteorology and other factors，which provide theoretical basis for air pollution control measures and experience reference for environmental assessment workers.

Key words： Titanium dioxide; AERMOD mode;Cl2;Air environmental impact assessment

鈦白粉（學(xué)名二氧化鈦，TiO2）是一種白色無(wú)機(jī)顏料，無(wú)毒，具有最佳的不透明性及最佳白度和光亮度，被認(rèn)為是現(xiàn)今世界上性能最好的一種白色顏料。與傳統(tǒng)硫酸法相比，氯化法鈦白粉具有生產(chǎn)技術(shù)工藝流程短、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好和三廢排放少等優(yōu)點(diǎn)，已成為全球鈦白粉的主要流行生產(chǎn)工藝[1-2]。

筆者以氯化法年生產(chǎn)8萬(wàn)t二氧化鈦?lái)?xiàng)目為例，分析項(xiàng)目大氣污染源強(qiáng)（以Cl2為例）以及項(xiàng)目所在地氣候、氣象、地形等數(shù)據(jù)，確定項(xiàng)目大氣環(huán)境評(píng)價(jià)等級(jí)，基于AERMOD模式對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)，為大氣環(huán)境污染治理措施和大氣環(huán)境防護(hù)距離設(shè)置等提供理論依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 生產(chǎn)工藝 項(xiàng)目生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。項(xiàng)目利用富鈦料為原料，經(jīng)氯化、氧化等一系列工序年生產(chǎn)8萬(wàn)t金紅石型納米二氧化鈦。

1.2 項(xiàng)目大氣污染源強(qiáng)（以Cl2為例） 生產(chǎn)過(guò)程中的Cl2主要來(lái)源于氯化段和精制段，主要為有組織排放，排放源強(qiáng)核算為1.152t/年（表1）。

2 預(yù)測(cè)范圍

根據(jù)《大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——大氣環(huán)境》（HJ2.2—2018）中推薦的AERSCREEN模式進(jìn)行計(jì)算，大氣評(píng)價(jià)等級(jí)為一級(jí)，評(píng)價(jià)范圍以項(xiàng)目排放源為中心點(diǎn)，以5km為正方形區(qū)域。本次預(yù)測(cè)范圍取6km×6.1km矩形區(qū)域。

3 預(yù)測(cè)模式和參數(shù)

3.1 預(yù)測(cè)模式 根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》（HJ2.2—2018）推薦的大氣污染影響預(yù)測(cè)模式清單中的模型有AERMOD、ADMS。AERMOD、ADMS屬于靜態(tài)煙羽模型，適用于評(píng)價(jià)范圍較小且氣場(chǎng)穩(wěn)定的區(qū)域的污染物擴(kuò)散模擬[3]。本次評(píng)價(jià)采用AERMOD模式，計(jì)算軟件采用六五軟件工作室EIAProA 2018版本。項(xiàng)目所在區(qū)域近20年統(tǒng)計(jì)全年靜風(fēng)（風(fēng)速≤0.2m/s）頻率為3.2%，選用AERMOD進(jìn)行模擬運(yùn)算，滿足導(dǎo)則要求。

AERMOD是一個(gè)穩(wěn)態(tài)煙羽擴(kuò)散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬點(diǎn)源、面源、體源等排放出的污染物在短期（小時(shí)平均、日平均）、長(zhǎng)期（年平均）的濃度分布，適用于農(nóng)村或城市地區(qū)、簡(jiǎn)單或復(fù)雜地形。模式使用每小時(shí)連續(xù)預(yù)處理氣象數(shù)據(jù)模擬≥1h平均時(shí)間的濃度分布。AERMOD包括2個(gè)預(yù)處理模式：AERMET氣象預(yù)處理和AERMAP地形預(yù)處理模式[4]。

3.2 計(jì)算點(diǎn)預(yù)測(cè) 計(jì)算點(diǎn)包括環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)（13個(gè)點(diǎn)）、預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)和區(qū)域最大地面濃度點(diǎn)，采用直角坐標(biāo)網(wǎng)格進(jìn)行預(yù)測(cè)，網(wǎng)格點(diǎn)網(wǎng)格距為100m;共3798個(gè)計(jì)算點(diǎn)。

3.3 氣象條件 采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的 2017 年地面氣象數(shù)據(jù)和高空氣象探測(cè)數(shù)據(jù)，其中高空探測(cè)數(shù)據(jù)采用大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)數(shù)值模式 WRF 模擬生成，分辨率為27km×27km。高空探測(cè)數(shù)據(jù)模擬網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)編號(hào)為148072，中心位置為117.68500°E、32.98320°N，平均海拔高度25m。

3.4 地形數(shù)據(jù) 評(píng)價(jià)范圍內(nèi)地形采用SRTM的90390m地形數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)區(qū)域地形等高線見(jiàn)圖2。由圖2可知，評(píng)價(jià)區(qū)域地形高程在12.7～22.5m，平均高程17.255m。

3.5 地面特征參數(shù) 根據(jù)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)項(xiàng)目周圍的地面特征，地表類型分為1個(gè)扇形區(qū)域，主要為城市，預(yù)測(cè)模式中的地表參數(shù)見(jiàn)表2。

3.6 氣象數(shù)據(jù) 根據(jù)近20年資料分析，風(fēng)速呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，每年下降0.03m/s，2000年年平均風(fēng)速最大（3.20m/s），2011年年平均風(fēng)速最?。?.00m/s），周期為10年。月平均風(fēng)速3月最大（2.95m/s），10月最?。?.17m/s）。項(xiàng)目所在地主要風(fēng)向?yàn)镋NE和E、NE、ESE，占41.4%，其中以ENE為主風(fēng)向，占到全年12.5%左右。氣溫7月最高（28.21℃），1月最低（2.19℃）;近20年極端最高氣溫出現(xiàn)在2003年8月1日（39.9℃），近20年極端最低氣溫出現(xiàn)在2016年1月24日（-11.1℃）。

4 預(yù)測(cè)結(jié)果

采用AERMOD模式對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生的Cl2進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，Cl2在評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)各網(wǎng)格點(diǎn)最大小時(shí)平均濃度、最大日平均濃度分布見(jiàn)圖3～4。從圖3～4可知，項(xiàng)目污染源排放的Cl2對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)各環(huán)境敏感點(diǎn)的小時(shí)平均濃度貢獻(xiàn)值在0.1066～0.2956μg/m3，占標(biāo)率為0.11%～0.30%，各敏感點(diǎn)小時(shí)平均濃度貢獻(xiàn)值均達(dá)標(biāo);區(qū)域最大地面小時(shí)平均濃度點(diǎn)貢獻(xiàn)值為0.8506μg/m3，占標(biāo)率為0.85%，所有網(wǎng)格點(diǎn)小時(shí)平均濃度均達(dá)標(biāo)。項(xiàng)目污染源排放的Cl2對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)各環(huán)境敏感點(diǎn)的日平均濃度貢獻(xiàn)值在0.0074～0.0188μg/m3，占標(biāo)率為0.02%～0.06%，各敏感點(diǎn)日平均濃度貢獻(xiàn)值均達(dá)標(biāo);區(qū)域最大地面日平均濃度點(diǎn)貢獻(xiàn)值為0.0736μg/m3，占標(biāo)率為0.25%，所有網(wǎng)格點(diǎn)日平均濃度均達(dá)標(biāo)。

通過(guò)預(yù)測(cè)項(xiàng)目所有污染源對(duì)廠界外短期貢獻(xiàn)濃度分布發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目廠界外無(wú)超過(guò)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度限值的網(wǎng)格點(diǎn)，因此無(wú)需設(shè)置大氣環(huán)境防護(hù)距離。且有研究結(jié)果表明，AERMOD模型預(yù)測(cè)的結(jié)果比項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行后的結(jié)果要大[5]，因此本項(xiàng)目大氣環(huán)境影響可以接受，項(xiàng)目建設(shè)可行。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉紅星，和奔流，趙波，等.氯化鈦白關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（8）：163-164.

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[4]林輝斌，周小燕.Aermod模型在大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（5）：36-37.

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（責(zé)編：徐世紅）