煤炭碼頭不同起塵參數作用下的抑塵效果對比研究

周芳　季雪元

摘 要

含水率及作業落差是影響起塵的兩個人為控制參數，通過對比分析不同參數影響下的起塵源強和抑塵效果，明確了不同控制參數對起塵效果的影響。結果表明，靜態起塵和動態起塵中裝卸作業落差均對防風網措施抑塵效果的影響作用很大，隨著作業落差的增加，抑塵效果大大降低;動態起塵中含水率對防風網措施抑塵效果的影響作用很大，隨著含水率的增加，抑塵效果大大增加。

關鍵詞

煤炭碼頭;起塵量;抑塵效果

中圖分類號： X752 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 87

煤炭碼頭是產生粉塵污染的重要源頭，煤炭堆存過程由于自然因素和人為因素的影響，會給環境帶來比較嚴重的大氣污染問題。煤炭粉塵污染源主要來自堆存過程中風蝕作用，以及裝卸船、堆取料過程，前者為靜態起塵，后者為動態起塵。準確估算煤炭碼頭？碼頭的靜態起塵量和動態起塵量，是預測和防治粉塵顆粒物污染的前提和基礎，在此，我們采用交通運輸部出臺的《港口建設項目環境影響評價規范》（JTS105-1-2011）[1]（以下簡稱《規范》）進行粉塵源強的估算。風蝕揚塵過程是發生在空氣流與粉塵顆粒物在界面上的復雜動力過程，主要受風速、物料種類、含水率等方面的因素影響[2-3]。堆取料起塵過程是機械設備堆取料過程中由于作業落差產生粉塵的過程，主要受到含水率、作業落差等方面的因素影響[4-5]?？梢姡L速、含水率、作業落差是影響產塵的三個重要因素，由于風速處于常年變化狀態，且不受人為控制，本文僅分析含水率、作業落差對粉塵污染源強和擴散影響。

煤炭起塵源強估算，僅反應粉塵起塵總量的問題，不能準確描述粉塵的擴散范圍和影響大小，為進一步分析不同起塵參數作用下的抑塵效果，為選擇最佳的抑塵措施比選提供基礎研究數據，在進行煤炭粉塵源強計算的基礎上，建立不同抑塵效果模型實驗方案，分析不同參數影響下的粉塵最大落地濃度和占標率，對比分析在不同情景下的影響大小和擴散規律，從而分析不同的抑塵效果。

1 煤炭粉塵源強估算

首先進行港口煤炭粉塵源強估算，通過收集風速、風向等氣象資料，結合現狀資料，采用《港口建設項目環境影響評價規范》（JTS105-1-2011）中大氣污染物的污染源強估算公式[6]進行分析，得到粉塵起塵的源強估算結果（表1）。

由表1可見，靜態起塵量隨著含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的產生量大幅度減少;在作業落差一定情況下，動態起塵量隨著含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的產生量大幅度減少;在含水率一定情況下，隨著動態起塵量隨著作業落差的增加，TSP、PM10、PM2.5的產生量大幅度增加。

2 建立煤炭堆存系統防風抑塵模型

本文針對煤炭堆存系統抑塵模型的參數選取不同，將形成不同抑塵效果模型實驗方案，結合大氣污染源強匯總結果，采用AERMOD軟件進行模擬預測[7]，分析粉塵擴散規律和影響大小。

將建立四種不同情景下的抑塵效果模型實驗方案，分別為（1）靜態起塵w=4%，動態起塵w=4%、H=1條件下;（2）靜態起塵w=7%，動態起塵w=7%、H=1條件下;（3）靜態起塵w=4%，動態起塵w=4%、H=1.5條件下;（4）靜態起塵w=7%，動態起塵w=7%、H=1.5條件下，本文將在此模型實驗方案下，對不同情境進行大氣預測分析。

3 不同參數影響下擴散模型預測結果

3.1 含水率變化影響下抑塵效果對比

當動態起塵參數裝卸作業落差H=1，靜態起塵參數（w）由4%提升為7%時，顆粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地濃度由0.94mg/m3、0.23mg/m3、0.14mg/m3降低為0.23mg/m3、0.06mg/m3、0.04mg/m3，占標率由299%、154%、185%降低為77%、40%、48%。跟含水率取4%時相比，堆存產生顆粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度降低了0.71mg/m3、0.17mg/m3、0.10mg/m3，占標率降低了222%、114%、137%。

當動態起塵參數裝卸作業落差H=1.5，靜態起塵參數（w）由4%提升為7%時，顆粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地濃度由1.34mg/m3、0.34mg/m3、0.21mg/m3降低為0.35mg/m3、0.09mg/m3、0.05mg/m3，占標率由445%、230%、277%降低為116%、60%、73%。跟含水率取4%時相比，堆存產生顆粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度降低了0.99mg/m3、0.25mg/m3、0.16mg/m3，占標率降低了329%、170%、204%。

可見，在作業機械裝卸作業落差一定時，含水率增加會同時影響靜態起塵和動態起塵，使得顆粒物產生量降低的同時，最大落地濃度和占標率均大幅度降低。

3.2 裝卸作業落差變化影響下抑塵效果對比

當靜態起塵參數w=4%，動態起塵參數裝卸作業落差（H）由1變為1.5時，顆粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地濃度由0.94mg/m3、0.23mg/m3、0.14mg/m3增加為1.34mg/m3、0.34mg/m3、0.21mg/m3，占標率由299%、154%、185%增加為445%、230%、277%。跟作業落差取1相比，堆存產生顆粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度增加了0.4mg/m3、0.11mg/m3、0.07mg/m3，占標率增加了146%、73%、92%。

當靜態起塵參數w=7%，動態起塵參數裝卸作業落差（H）由1變為1.5時，顆粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地濃度由0.23mg/m3、0.06mg/m3、0.04mg/m3增加為0.35mg/m3、0.09mg/m3、0.05mg/m3，占標率由77%、40%、48%增加為116%、60%、73%。跟作業落差取1相比，堆存產生顆粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度增加了0.12mg/m3、0.02mg/m3、0.01mg/m3，占標率增加了39%、20%、25%。

可見，在含水率一定時，作業落差增加會影響動態起塵，使得顆粒物產生量增加的同時，最大落地濃度和占標率均大幅度增加。

4 結語

（1）不同起塵參數對煤炭碼頭靜態和動態起塵效果有不同影響，靜態起塵受含水率影響較大，動態起塵受到含水率和作業落差影響均較大。

（2）靜態起塵量隨著含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的產生量大幅度減少;在作業落差一定情況下，動態起塵量隨著含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的產生量大幅度減少;在含水率一定情況下，動態起塵量隨著作業落差的增加，TSP、PM10、PM2.5的產生量大幅度增加。

（3）當機械裝卸作業落差一定時，含水率增加會同時影響煤炭碼頭的靜態起塵和動態起塵，使得顆粒物最大落地濃度和占標率均大幅度降低。當含水率一定時，作業落差增加會影響動態起塵，使得顆粒物最大落地濃度和占標率均大幅度增加。

參考文獻

[1]交通運輸部.港口建設項目環境影響評價規范（JTS105-1-2011）[S].

[2]Shao Yaping， Li An. Numerical modeling of saltation in the atmospheric surface layer [J]. Boundary-layer Meteorology， 1999， 91（2）： 199-225.

[3]Shao Y P， Raupach M R， Leys J F. A model for predicting aeolian sand drift and dust entrainment on scales from paddock to region [J]. Australian Journal of Soil Research，1996， 34（3）： 309-342.

[4]Liu Gangjun， Fu Erjiang， Wang Yunjia， et al. A framework of environmental modeling and information sharing for urban air pollution control and managenment [J]. Journal of China University of Mining & Technology， 2007， 17（2）： 172-178.

[5]汪日生，周新華.靜態煤堆風蝕起塵機理及其粉塵擴散影響因素研究[J].世界科技研究與發展，2015（5）：514-518.

[6]交通運輸部.港口建設項目環境影響評價規范（JTS105-1-2011）[S].

[7]環境保護部.環境影響評價技術導則大氣環境（HJ2.2-2008）[S].