鄭州市與中原經濟區主要城市的大氣污染物的交互擴散影響

崔亞飛

摘 要：大氣污染跨區域傳輸是區域大氣污染超標的一個主要原因。收集相關數據，建立鄭州市外源性（輸送通道）空氣污染模型，分析鄭州周邊地區大氣污染對鄭州市大氣污染的影響，以及鄭州對其他地區大氣污染的影響。

我國大氣污染越來越呈現出復合型、區域型的特征。對于城市和區域來說，想要有效地改善大氣環境，不但需要控制本地的污染，也需要弄清楚其他區域的影響，并采取相應的聯防聯控措施。我們定量計算了鄭州市周邊中原經濟區主要城市開封，洛陽，焦作，許昌，新鄉對鄭州空氣質量的影響，以期為大氣污染防治提供參考。

關鍵字：高斯擴散模型；大氣污染物；中原經濟區

1 模型的建立

（1）高斯擴散模型的推導[1]

高斯擴散模式適用于均一的大氣條件，

假定由污染源O排放出的污染物全都從這個小面元dydz中通過，單位時間內通過這個小面元dydz的污染物等于污染源O單位時間內排放出來的污染物的質量Q。

（1）

式中：

C——污染源O排放出來的污染物濃度（mg/m3）；

Q——污染源O單位時間內排放出來的污染物的質量（mg/s）

將二元正態分布公式帶入（4）得

（2）

由于

將該值代回（2）式得：。從而有。

將C0值代入式

即得

（3）

（3）即為無界空間連續點源的大氣污染（高斯）擴散模式。

2.模型的求解

為了解決這個問題，我們收集了鄭州周邊地區的污染物濃度作為樣本。

高斯模型適用于非重氣云氣體，包括輕氣云和中性氣云氣體。要求氣體在擴散過程中，風速均勻穩定。在高斯煙羽模型中，選擇風向建立坐標系統，即取泄漏源為坐標原點，x軸指向風向，y軸表示在水平面內與風向垂直的方向，z軸則指向與水平面垂直的方向，具體公式如下

（4）

注：

根據相關文獻[2]，大氣污染物一般集中在對流層低層，也就是距離地面1到1.5公里。；此外，由參考文獻知δy=10m。

1）由于中原經濟區城市間距離遠大于城市規模，因此可將城市污染源視為一點。

2）假設污染源高度為0，即h=0。

3）假設污染物在鉛直方向上不擴散，即z恒等于0，δz取1。污染物在垂直于x軸方向上擴散范圍為100m，即y=100m。

4）假設平均風速為1m/s。

化簡后的高斯煙羽模型中，只剩下自變量Q，其余全為定值，即擴散程度只與污染物單位時間排放量有關。將各地平均24小時的污染物濃度經過計算得出Q，計算出鄭州市周圍城市污染物排放對其污染物總量貢獻。同文獻資料進行比對[3]

以鄭州為研究對象，分別計算鄭州附近地區污染物對鄭州市的污染貢獻。選取影響空氣質量的幾種主要污染物進行分析。先計算得到污染物單位時間排放量，再代入（4）式求解。用excel求解，結果如下

可以看出中原經濟區主要城市對鄭州市的六大空氣污染物含量的貢獻分別是4.22%，3.93%，4.29%，2.96%，4.30%，，5.18%，將其與表一數據對比發現除O3這一空氣污染物之外，鄭州市空氣中其它五類污染物，輸出強度大于中原經濟區主要城市的輸入強度，即可說明應對鄭州市空氣污染，要以治理內源性污染為主。

參考文獻

[1]大氣污染擴散（高斯）模式簡易推導法的研究. 周國強.洛陽大學學報，9（2）：30-34，1994.C

[2]高斯模式擴散參數的實測估算法.遼寧城鄉環境科技.周豐舉.1997-02-15