大氣環境影響預測計算分析

鐘靜靜

【摘 要】目前，國家對生態環保的重視已上升到空前高度，冶金工業節能減排工作也將進一步推進。冶金行業對大氣環境影響的預測可以通過數學模式以及環境影響預測模型來計算各種污染物對環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.

【關鍵詞】大氣環境影響；預測計算；大氣環境預測選用模型

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

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

1 引言

近年來，我國冶金工業的生產水平不斷提高，而在當前的形勢下我國的工業整體增長速度放緩，尤其冶金行業正面臨著產量增長乏力、產業結構轉型以及環境污染等多重問題。

2 大氣污染與大氣污染源

大氣污染源是指能夠使空氣質量變壞的物質，大氣污染一般由人為源和天然源進入大氣參與大氣循環，通過在大氣中產生化學反應，使某種物質在空氣質量中超標，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生產原料相關，不同的工藝原料會產生不同的污染。而產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，污染源排放規律和污染源運動特征六方面來劃分類型。

3 大氣環境預測模型的選用流程

3.1 建立數學模型

這種預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均勻湍流場下服從正態分布情況。它的使用條件是要達到風速和擴散參數不跟隨時間和空間的變化而變化。

3.2 確定預測因子

根據相關地區的空氣質量標準的規定作為預測因子，重點對冶金行業的特征污染物和預測區域內污染嚴重的因子進行收集。因子的數量要控制，不能夠太多，一般3-5個即可（如當前大氣污染物種類較多，可適當增加）。

3.3 確定預測范圍及計算點

確定好因子之后，要針對當前污染程度劃分預測范圍，預測計算點應分為三種，首先是環境空氣敏感區，其次是預測范圍的網絡格點區域，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，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進行綜合計算，將煙囪基地高度和幾何高度等進行分析計算。另外還要對污染源強度進行計算，主要計算污染物的排放速度和濃度。而且污染源的空間設置和污染物的性質都要納入計算清單中。

3.5 落實污染氣象參數

大氣環境預測計算必須要綜合考慮預測地區的所有氣象因素。而且要及時核實污染氣象的相關參數。大氣環境預測主要的氣象參數有風向、風速、風玫瑰圖、干球溫度、失球溫度、低云量、總運量、降水量、氣壓等。

3.6 確定地形復雜程度

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

4 大氣環境影響的預測計算方法

建立大氣環境的預測的計算應充分考慮影響大氣污染的各個方面，建立全面而科學的預測模型。

4.1 污染物擴散形態

分為點源擴散型模型、線源擴散性模型，面源擴散性模型和體源擴散模型。這里以有風點源擴散模式的計算為例，可以采用笛卡爾坐標系，源點取污染物排放口在地面的垂直投影點。當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。

根據實源作用和虛源作用的迭加，而當排放源為地面源時（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 氣象條件預測計算

其主要分為封閉型擴散模型、熏煙型擴散模型和靜小風下擴散模型。下面對其進行具體闡述。

①首先先說明封閉型擴散模式，在排氣筒出口上方有一個逆溫層，會導致大氣污染物擴散受到阻擋。而且加上地面的反射效果，這時污染物的擴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，進而可以列出地面濃度公式。

c（x，y，0，He）=exp（）·exp[]

當污染物經過反射效果之后，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。當逆溫層在工廠煙囪高度之上時，只能向下部分擴散，形成煙熏型擴散，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增加，直至熏煙消失。可以根據這樣的規律列出熏煙時地面的濃度公式如下。[2]

cf=exp（）Φ（p）

③靜小風下擴散模型：當小風風速在1.5m/s>U10≧0.5m/s時，且靜風風速達到U10<0.5m/s時，污染物在x方向的擴散不可忽略。

5 大氣環境影響預測參數的選擇和計算

不同的氣象條件，環境差異和污染物性質對實際環境影響也是不同的，所以要對大氣環境的影響參數進行選擇和計算。

5.1 風速

冶金行業環境影響預測計算要考慮風速的影響，平均風速的采集用冪律分布模式計算。

5.2 大氣穩定度

當大氣氣團受到外力作用時，會產生垂直運動，方向或上或下。若氣團存在持續移動的趨勢，可稱之為大氣不穩定，若氣團呈回到原平衡位置的趨勢，可以說大氣穩定。如氣團固定不動，說明大氣呈中性狀態。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 結論

總之，在對冶金行業進行環保整治的過程中，要對污染物性質種類進行判定，并根據污染源、氣象、地形等因素進行綜合預測計算，根據實際情況選擇合理的預測模式和參數，通過先進的計算機系統進行推算，能夠有序地進行環境影響的評價工作，得到相對科學、準確的預測結果，因此只有充分考量和計算出冶金行業對環境的影響，才能更好引導我國工業早日走向綠色節能化的生產之路。

【參考文獻】

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

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