林輝斌 周小燕
(杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)有限公司 浙江杭州 310000)
2018年《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ2.2-2018)中將Aermod模型作為大氣二級(jí)評(píng)價(jià)的推薦模型。Aermod模型能夠基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬出各個(gè)點(diǎn)源、面源和體源等多種排放源的污染物濃度部分,也適用于地形復(fù)雜或簡(jiǎn)單地形下洗且范圍≤50km,以及農(nóng)村或城市大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)。Aermod模型中地表類型選取設(shè)置也會(huì)影響地表波紋比、反照率以及粗糙度等參數(shù)因子的取值變化,從而影響到最終的計(jì)算結(jié)果。本文以某鋼廠為例,就Aermod模型在大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)中的應(yīng)用作一簡(jiǎn)要論述。
將污染源數(shù)據(jù)、地形及氣象數(shù)據(jù)作為Aermod模型運(yùn)行參數(shù)。以點(diǎn)源參數(shù)為例,(1)污染源參數(shù)。如點(diǎn)源的排放率、煙囪高度、煙囪出口煙氣排放速度、煙氣溫度、煙囪出口內(nèi)徑、煙氣流量等。(2)氣象參數(shù)。包括邊界層參數(shù)(如干球溫度、總云量、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向等)、探空廓線數(shù)據(jù)(位勢(shì)高度、風(fēng)向、風(fēng)速、垂直向或水平向的湍流脈動(dòng)量等)。(3)地形參數(shù)。評(píng)價(jià)區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)或任意點(diǎn)的地理坐標(biāo)及DEM文件。地形參與一般可根據(jù)項(xiàng)目周圍3km范圍內(nèi)土地利用類型進(jìn)行劃分,或采用Aersurface直接讀取可識(shí)別的土地利用數(shù)據(jù)文件。
長(zhǎng)期氣象條件、典型小時(shí)/日氣象條件下,被評(píng)價(jià)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境大氣敏感區(qū)及評(píng)價(jià)范圍的環(huán)境影響最大區(qū)域,從而計(jì)算出項(xiàng)目是否超標(biāo),以及超標(biāo)的位置及程度,并進(jìn)一步分析出小時(shí)/日均濃度超標(biāo)概率,以及最大持續(xù)時(shí)間,根據(jù)這些數(shù)據(jù)參數(shù),繪制評(píng)價(jià)區(qū)域小時(shí)/日均濃度最大值所對(duì)應(yīng)的濃度等值線的具體區(qū)域分布圖。
Aermod模型可處理大氣環(huán)境影響中的二氧化硫、氮氧化物、二氧化氮、一氧化碳等基本氣態(tài)污染物,以及大氣環(huán)境中的可吸入懸浮顆粒物濃度、總懸浮顆粒物濃度等。
該類型是一種穩(wěn)態(tài)的煙羽擴(kuò)散模式,基于大氣邊界層數(shù)特點(diǎn)模擬出點(diǎn)、面、體源排出的污染物小時(shí)/日均濃度等短期濃度分布,以及年均濃度等長(zhǎng)期濃度分布特點(diǎn),因而適應(yīng)范圍十分廣泛。此外,Aermod模型應(yīng)考慮相關(guān)建筑物的煙羽下洗,即尾流影響。Aermod模型中包括氣象預(yù)處理和地形預(yù)處理兩種模式,每小時(shí)連續(xù)預(yù)處理氣象數(shù)據(jù)模擬≥1小時(shí)均濃度分布。
某鋼廠是集煉鋼、軋鋼、燒結(jié)等為一體大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè),該企業(yè)位于山區(qū)地帶,地形起伏大,山高、谷深,地形復(fù)雜多樣,年均風(fēng)速約為1.6m/s。本文以廠區(qū)內(nèi)的3臺(tái)燒結(jié)機(jī)頭作為污染源評(píng)價(jià)參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
經(jīng)過(guò)對(duì)該鋼廠的排放污染物數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和資料收集,發(fā)現(xiàn),該鋼廠排放的污染物主要為二氧化硫、煙(粉)塵。其中,二氧化硫主要是因燒結(jié)機(jī)頭排放產(chǎn)生。便于預(yù)測(cè)分析,本文以二氧化硫作為評(píng)價(jià)因子,研究參數(shù)變化對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生的影響。
地面氣象數(shù)據(jù)采自年鑒(2018年)中全年逐次逐日氣象數(shù)據(jù),鋼廠附近1個(gè)高空模擬格點(diǎn)數(shù)據(jù)為探空數(shù)據(jù);地形數(shù)據(jù)源采用SRTM3地形三維數(shù)據(jù),經(jīng)ArcGIS地理信息坐標(biāo)及地理投影轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字高程文件。
將收集到的該鋼廠污染源強(qiáng)數(shù)據(jù)、氣象/地形數(shù)據(jù)等輸入到Aermod模型分別建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)方案,預(yù)測(cè)探空數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)對(duì)鋼廠所在區(qū)域環(huán)境敏感點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果影響。
二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物地面日均濃度最大值分別為:18μg/m3、12.2μg/m3、3.3μg/m3、1.41μg/m3濃度,其中2#煙囪西南1.3km附近二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物濃度值最大,細(xì)顆粒日均最大值位于西南1.5km附近。最大年均落地濃度貢獻(xiàn)值分別為:1.21μg/m3、1.14μg/m3、1.15μg/m3、1.06μg/m3濃度,其中2#煙囪東南1.2km附近二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物濃度值最大。細(xì)顆粒物年均最大值位于西北1.3km附近。
復(fù)雜地形,有探空數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)全部比無(wú)探空數(shù)據(jù)所預(yù)測(cè)的結(jié)果敏感點(diǎn)最大地面污染濃度數(shù)據(jù)大,其中,這一數(shù)據(jù)按小時(shí)濃度的變化幅度看,主要集中在6.65%-50.15%,變化幅度超過(guò)20%的達(dá)到55.3%。日均濃度變化幅度主要集中在1.52%-57.59%之間,變化幅度超過(guò)20%的占41.4%??梢?jiàn),復(fù)雜地形,探空數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響較大,并且最大值在不同時(shí)間段出現(xiàn)。
平坦地形,有探空數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)全部比無(wú)探空數(shù)據(jù)所預(yù)測(cè)的結(jié)果敏感點(diǎn)最大地面污染濃度數(shù)據(jù)大,其中,這一數(shù)據(jù)按小時(shí)濃度的變化幅度看,主要集中在7.15%-53.22%,變化幅度超過(guò)20%的達(dá)到57.3%。日均濃度變化幅度主要集中在0.52%-58.59%之間,變化幅度超過(guò)20%的占43.4%??梢?jiàn),平坦地形,不考慮地形因素背景下,探空數(shù)據(jù)有無(wú)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響也較大。
在考慮探空數(shù)據(jù)影響背景下,平坦地形的預(yù)測(cè)結(jié)果比復(fù)雜地形預(yù)測(cè)結(jié)果在敏感點(diǎn)的最大地面濃度值大,其中,這一數(shù)據(jù)按小時(shí)濃度的變化幅度看,主要集中在0.15%-5.32%,日均濃度變化幅度主要集中在0.22%-8.59%之間,影響效果總體不大。且,最大值的出現(xiàn)時(shí)間一致。因此,考慮探空數(shù)據(jù)影響背景下,是否考慮地形數(shù)據(jù)對(duì)大氣環(huán)境預(yù)測(cè)的結(jié)果影響都較小。
在不考慮探空數(shù)據(jù)影響背景下,平坦地形的預(yù)測(cè)結(jié)果比復(fù)雜地形預(yù)測(cè)結(jié)果在敏感點(diǎn)的最大地面小時(shí)濃度的變化幅度看,主要集中在-0.95%-6.12%,日均濃度變化幅度主要集中在-0.52%-8.49%之間,影響效果總體不大。且,最大值的出現(xiàn)時(shí)間一致。因此,在不考慮探空數(shù)據(jù)影響背景下,是否考慮地形數(shù)據(jù)對(duì)大氣環(huán)境預(yù)測(cè)的結(jié)果影響都較小。
總體來(lái)說(shuō),地形數(shù)據(jù)是否考慮條件下,有探空數(shù)據(jù)比無(wú)探空數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果敏感點(diǎn)變化幅度大,因此,Aermod模型中的探空數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)大氣環(huán)境影響結(jié)果的預(yù)測(cè)影響較大。探空數(shù)據(jù)是否考慮條件下,平坦地形預(yù)測(cè)結(jié)果比復(fù)雜地形預(yù)測(cè)結(jié)果大部分敏感點(diǎn)偏大,但整個(gè)預(yù)測(cè)值的增加幅度較小,可見(jiàn),Aermod模型中的地形數(shù)據(jù)雖然對(duì)大氣環(huán)境影響結(jié)果的預(yù)測(cè)結(jié)果有一定的影響,但這種影響較小??梢?jiàn),Aermod模型的應(yīng)用,可靠數(shù)據(jù)的采集是關(guān)鍵,但氣象數(shù)據(jù)采集難度較大,因此,要發(fā)揮該模型的應(yīng)有價(jià)值,還需要進(jìn)一步加大研究力度。