河谷地帶的大氣污染預測模型研究.pdf

1、人口、資源與環(huán)境已經成為現今世界公認的三大問題。在過去的30~40年間，伴隨著人口急劇增長、工業(yè)迅猛發(fā)展、資源的過度消耗而導致的環(huán)境問題日漸嚴重。尤其是近幾年，隨著霧霾越來越頻繁的發(fā)生，其引起的各種社會問題越來越多的影響著每個人的日常生活，人們開始真正的關注大氣污染這一由來已久的環(huán)境問題。現在大氣污染問題不再是某個區(qū)域，某個地區(qū)，某個國家的問題；城市空氣污染已經成為了全世界關注的環(huán)境問題，它已經不同程度的對人類的生存和發(fā)展產生威脅。

2、r>　　由于河谷地帶地形復雜，逆溫天氣較多，周圍山地對氣流的阻擋作用較大，使得位于此類地形的城市大氣污染問題更為嚴重。蘭州市是我國大氣污染問題嚴重的城市之一，它是一個典型的河谷地帶發(fā)展起來的城市，而且又是一個工業(yè)集中的城市，目前針對蘭州大氣污染擴散及預報方面的研究較多，但是目前還未有蘭州地區(qū)的分析大氣預測模型應用的適用性及模型使用條件對預測結果影響的對照性研究。
　　蘭州市內風速小，一年四季逆溫發(fā)生頻率為81％，冬季可高達96%，

3、空氣流動性差且有大量工業(yè)廢氣排放，大氣中的一次和二次污染物在這種不利氣象條件下不容易擴散，致使空氣環(huán)境質量較差。蘭州市作為建國后重點建設的新興工業(yè)城市之一，在快速工業(yè)化和城市化發(fā)展的進程中，由于其工業(yè)布局和能源結構不夠合理，高耗能、高污染的產業(yè)結構，外部生態(tài)環(huán)境條件差，冬春季節(jié)沙塵天氣活動頻繁，又加之當地地形地貌及其所產生的不利于污染物擴散的氣象條件，因而導致蘭州市的大氣污染尤為嚴重。蘭州的大氣污染問題已經成為制約其經濟發(fā)展的關鍵因素，

4、很大程度上束縛了蘭州市的經濟發(fā)展。
　　皋蘭縣位于甘肅省中部地區(qū)，皋蘭縣氣候屬甘肅中部冷溫帶亞干旱區(qū)，大陸性氣候顯著，四季分明，冬季寒冷且長，夏季炎熱期短?？偟臍夂蛱卣魇牵航邓∩?，氣候干燥，風沙多，日照短，蒸發(fā)量大。
　　本文在利用2007年、2010～2012年位于皋蘭縣石洞鎮(zhèn)莊子坪村的甘肅騰達冶金爐料有限公司、皋蘭錦鑫鐵合金有限公司、甘肅鴻豐電石有限公司三家現有企業(yè)的環(huán)境質量現狀監(jiān)測報告，選取早期（2007年7月，20

5、10年12月）監(jiān)測值作為本底值，采用新增工業(yè)窯爐做為貢獻源，同時收集皋蘭縣氣象觀測站2012年1月～12月逐日逐時氣象資料、NOAA/ESRL站點探空數據以及美國宇航局提供的航天飛機雷達地形測繪srtm數據，利用Aermodsystem3.3大氣環(huán)境影響評價系統，對選定預測區(qū)（蘭州市皋蘭縣石洞鎮(zhèn)莊子坪村）進行大氣擴散模擬研究。通過對比按平坦地形（軟件默認預測條件）進行模擬預測和考慮地形參數（輸入地形參數數據，導入地形文件及地形圖件）進行

6、模擬預測，得出典型日和四季氣象條件下的貢獻值，了解預測模式對于河谷地帶的預測能力，進而討論模型對當地地形數據的敏感性及該區(qū)地形對大氣污染物擴散的影響；利用模型進行各關心點的日均值模擬預測，比較兩種情況下軟件預測模擬結果與現有監(jiān)測數據（2011年7月，2012年7月及2012年12月監(jiān)測數據）的相關性。
　　根據模擬結果對比分析得出以下結論：
　　1、通過對全年最大小時及最大日均值模擬，預測結果顯示兩種情況下模擬結果出現的時刻

7、、點位不同；地形數據對Aermodsystem模型模擬的結果有影響。預測結果顯示兩種情況下模擬的濃度最大值出現的時刻、出現的點位不同；關心點處的模擬結果相近，由于關心點多為農村平坦地區(qū)，雖然地形因素對落地濃度有一定影響，但其對預測結果影響較?。坏匦螖祿ermodsystem模型模擬的結果有影響。
　　2、對預測區(qū)春夏秋冬四季的模擬結果比較情況可見，考慮地形因素時預測區(qū)內的四季均值小于不考慮地形因素時的預測值（SO2春季除外），

8、且最大值出現位置不同，說明在預測區(qū)域范圍內地形因素對大氣落地濃度點有影響。污染物擴散等值線分布情況區(qū)別較大，考慮地形時污染物擴散等值線更能體現污染物對預測區(qū)域的污染情況。
　　3、對夏季、冬季預測結果與監(jiān)測結果對比分析結果表明：夏季的預測結果優(yōu)于冬季的預測結果、與監(jiān)測值有較大的相關性；模型在考慮地形因素時的預測值與監(jiān)測值的相關性更好，更接近于監(jiān)測值。總體來看Aermodsystem模型能較好的反應預測區(qū)的大氣狀況及地形影響，對地形

9、數據的處理有一定效果。
　　通過以上模擬結果及研究分析可知：在蘭州市皋蘭縣這種河谷地帶的氣象及地形條件下，Aermodsystem模型在采用地形數據時對點源、小區(qū)域的模擬效果是有效的，且對地形數據敏感，模擬效果較好。在河谷地帶應用此軟件時使用地形數據能夠獲得更優(yōu)的預測結果。
　　但是由于本研究的條件有限，無法獲取針對性較完善的現狀監(jiān)測數據（如選取特征污染物進行模擬預測），預測因子影響因素較多，本論文的預測區(qū)域較小，預測區(qū)域屬

10、鄉(xiāng)村地區(qū)，對Aermodsystem模型的研究只能從整體上分析，結論多為定性分析。
　　建議在下一步研究中擴大Aermodsystem模型的預測區(qū)域，選擇一個蘭州市內的大的區(qū)域，并設計詳細的實驗監(jiān)測方案，進行同期監(jiān)測，選用特征因子，減少環(huán)境中其他排放源對監(jiān)測值的影響，再對模型中的各參數單獨分析，通過與監(jiān)測值的比較，找到敏感性較強的參數，對其進行修正，從而更好的利用該模式進行河谷地帶的大氣環(huán)境影響預測，為建設項目前期設計提供更可靠的