宋華豐 劉頤婷 徐君妃 潘華

摘要：針對不同高度污染源，研究地表參數(shù)對污染物最大小時濃度的影響規(guī)律。研究結果表明：（1）當粗糙度增加時，距低架源350 m外最大小時濃度先降低后增加；距中等高度源350 m外最大小時濃度先增加后降低；高架污染源最大小時濃度逐漸降低。（2）當反照率增加時，距低架源300 m外最大小時濃度保持不變；距中等高度源300 m外最大小時濃度先增大再減少最后保持不變；距高架源150～450 m最大小時濃度逐漸增加，其他范圍內保持不變。（3）當波文比增加時，在鄰近低中高度污染源區(qū)域，最大小時濃度逐漸減小，其他范圍保持不變；高架源最大小時濃度保持不變。

關鍵詞：

反照率；波文比；粗糙度；AERMOD；最大小時濃度

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.06.014

中圖分類號：X11；X169文獻標識碼：A文章編號：2095-6444（2015）06-0057-05

AERMOD模型是我國環(huán)評中應用最廣的大氣擴散模型之一[1]，包括AERMET氣象預處理模塊、AERMOD計算模塊和AERMAP地形處理模塊。其中，在應用AERMET氣象預處理模塊時，需要3個地表參數(shù)：反照率、波文比和地表粗糙度[23]。

地表環(huán)境的變化將影響大氣環(huán)境熱量交換、機械湍流和邊界層的穩(wěn)定性[4]，對大氣污染物在大氣環(huán)境中的擴散有著重要影響。丁颯等[5]通過4種土地利用類型來評價不同地表參數(shù)對AERMOD模型預測濃度的影響，并提出增強地表參數(shù)波文比、地表反照率和地面粗糙度精確性的建議。王小燕[6]通過AERMOD模型在河西堡化工循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園的研究，提出地表參數(shù)輸入采用分區(qū)方法可提高地表參數(shù)輸入的準確性，且分區(qū)方法應按照預測范圍內具體地形特征進行。呂信紅[7]和回蘊珉[8]等考察了AERMOD模型地表參數(shù)對大氣環(huán)評預測的影響。然而，AERMOD模型中地表參數(shù)對于隨污染源高度和預測點距離變化的大氣污染物預測的影響規(guī)律缺少系統(tǒng)研究。本文旨在找出AERMOD模型中地表參數(shù)對不同污染源高度和不同距離的大氣污染物濃度的影響規(guī)律，以期為大氣影響預測提供參考。

1研究方法及參數(shù)的選取

1.1研究方法

本研究基于某企業(yè)有機廢氣煙囪非甲烷總烴對周圍環(huán)境的大氣影響分析，在AERMOD模型中根據(jù)污染源高度設置低、中和高架源，每個污染源高度沿主導風向下風向按50～100 m間距設置8個預測點，通過調整地表參數(shù)（粗糙度、反照率和波文比），考察平坦地形條件下不同距離預測點大氣污染物最大小時濃度受地表參數(shù)的影響，從而得到地表參數(shù)對預測點大氣污染物最大小時濃度的影響規(guī)律。

1.2參數(shù)選取

1.2.1污染源參數(shù)

污染源分低、中和高架源，煙囪高度分別取值為15 m、25 m和45 m，非甲烷總烴排放速率采用單位速率1 g/s，出口溫度取值為環(huán)境溫度，出口風速為3 m/s，出口內徑為0.8 m[9]。

1.2.2計算點參數(shù)

以煙囪為中心，取主導風向下風向，分別在50 m、150 m、200 m、300 m、350 m、450 m、550 m和600 m位置，共設置8個預測點。

1.2.3地表參數(shù)

模式1：研究粗糙度的影響規(guī)律。以城市土地利用類型為基礎，反照率取值0.207 5，波文比取值1.625，粗糙度依次從0.1增加至1；

模式2：研究反照率的影響規(guī)律。以城市土地利用類型為基礎，波文比取值1.625，粗糙度取值1，反照率依次從0.1增加至0.55；

1.2.4氣象參數(shù)

地表氣象數(shù)據(jù)及探空氣象數(shù)據(jù)均采用杭州市2012年國際氣象交換站數(shù)據(jù)，其中地表數(shù)據(jù)頻次為每天24次，探空數(shù)據(jù)為每天2次，對于部分缺失的數(shù)據(jù)采用線性插值法插值。依據(jù)檢測結果，杭州2012年全年主導風向為東風。

2結果與討論

2.1粗糙度的影響規(guī)律

通過AERMOD預測分析，模式1粗糙度對于污染物最大小時濃度的影響見圖1～圖3。對于低架污染源（15 m），距源300 m范圍內的最大小時濃度隨粗糙度的增大變化規(guī)律不明顯（圖1a），而距源350 m以外區(qū)域的最大小時濃度隨粗糙度的增加呈先降低后增加的趨勢（圖1b）；對于中等高度污染源（25 m），距源300 m范圍內的最大小時濃度隨粗糙度的增大無明顯變化規(guī)律（圖2a），距源350 m以外區(qū)域最大小時濃度隨粗糙度的增加呈先增加后降低的趨勢（圖2b）；對于高架污染源，污染物最大小時濃度隨粗糙度的增加基本呈逐漸降低的趨勢（圖）。

2.2反照率的影響規(guī)律

模式2反照率對污染物最大小時濃度的影響見圖4～圖6。對于低架污染源，距源300 m范圍內最大小時濃度與反照率沒有較明顯的規(guī)律（圖4a），距源300 m以外的區(qū)域最大小時濃度隨反照率的變化保持不變（圖4b）；對于中等高度污染源，距源300 m范圍內最大小時濃度與反照率沒有較明顯的規(guī)律（圖5a），距源300 m以外的區(qū)域最大小時濃度隨反照率的增加呈現(xiàn)先增大后減少最后不變的趨勢（圖5b）；對于高架污染源，在距源150～450 m，最大小時濃度隨反照率的增加而增加，在其他預測范圍內，最大小時濃度隨反照率的增加基本保持不變（圖6）。

2.3波文比的影響規(guī)律

模式3波文比對污染物最大小時濃度的影響見圖7～圖9。對于低架污染源，在鄰近污染源的區(qū)域（50 m），污染物最大小時濃度隨波文比的增加而減小，在其他預測區(qū)域，污染物最大小時濃度隨波文比的增加而保持不變（圖7）；對于中等高度污染源，在鄰近污染源的區(qū)域（50 m和150 m），污染物最大小時濃度隨波文比的增加而減小，在其他預測區(qū)域，污染物最大小時濃度隨波文比的增加而保持不變（圖8）；對于高架污染源，在預測范圍內，污染物最大小時濃度隨波文比的增加基本保持不變（圖9）。

3結語

本文針對不同高度的污染源，通過假定地表參數(shù)中任意兩個參數(shù)不變，改變另一個參數(shù)的方法，研究地表參數(shù)對污染物最大小時濃度的影響規(guī)律。本研究中，部分地表參數(shù)組合在實際中并不一定存在，所得到的模擬結論僅代表數(shù)值分析結果。研究得到，粗糙度對低架源300 m范圍內的預測點影響不明顯，對其他范圍有較大影響；反照率對低架源300 m外的預測點以及高架源150 m范圍內、450 m范圍外的預測點影響不明顯，對其他范圍有較大影響；波文比對低架源50 m外的預測點、中等高度污染源150 m外的預測點以及高架源所有范圍的預測點影響不明顯，對其他范圍有較大影響。綜上所述，環(huán)評中采用AERMOD模型進行預測分析時，應提高地表參數(shù)選擇的準確性，減少因環(huán)評中大氣影響錯誤預測分析導致個別敏感點超標或局部小范圍超標，從而做出錯誤的環(huán)評結論。

參考文獻（References）：

[1]環(huán)境保護部. HJ 2.2—2008 環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境[S]. 北京： 中國環(huán)境科學出版社， 2009.

[2]U.S. Environmental Protection Agency. EPA-454/B-03-001 Users guide for the AMS/EPA regulatory model – AERMOD[S]. North Carolina： U.S. Environmental Protection Agency. 1998：

[3]U.S. Environmental Protection Agency. EPA-454/B-03-002 Users guide for the AERMOD meteorological preprocessor （AERMET）[S]. North Carolina： U.S. Environmental Protection Agency. 2004.

[4]樸美花， 劉壽東， 王詠薇， 等. 夏季太湖表面輻射和能量通量特征觀測分析[J]. 科學技術與工程， 2014， 14（19）： 16711815.

[5]丁颯， 丁業(yè)， 孔杉， 等. 地表參數(shù)對AERMOD模型預測濃度精確度的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學， 2011， 39（34）： 2122121223， 21313.

[6]王小燕. AERMOD在區(qū)域大氣環(huán)評中的應用研究[D]. 蘭州： 蘭州大學， 2013.

[7]呂信紅. 大氣環(huán)評預測模式之AERMOD應用研究[D]. 揚州： 揚州大學， 2011.

[8]回蘊珉， 許鳳霞， 許建軍. AERMOD模式在大氣環(huán)境影響評價中的實例研究[J]. 環(huán)境科學與管理， 2012， 37（7）： 183187，191.

[9]De WISPELAIREV C， SCHMEIER F A， GRLLANI N V. Air Pollution Modeling and Its Application[M]. New York： SpringerVerlag New York Inc.， 1986.