陳曉坤，桑長(zhǎng)波，李珍寶

煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響評(píng)估方法研究

陳曉坤1,2，桑長(zhǎng)波1，李珍寶1

(1.西安科技大學(xué)能源學(xué)院,陜西 西安 710054；2.西安科技大學(xué)西部礦井開采及災(zāi)害防治教育部

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710054)

煤田火區(qū)有害氣體的排放非常顯著，已經(jīng)引起廣泛關(guān)注?；谀壳暗难芯窟M(jìn)展，分析了煤田火區(qū)有害氣體排放的影響因素，在此基礎(chǔ)上建立了煤田火區(qū)有害氣體排放的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方案，分析了適用于煤田火區(qū)有害氣體擴(kuò)散計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，提出煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響評(píng)估方法以及防治對(duì)策，并展望了其評(píng)估方法的應(yīng)用前景，以為煤田火區(qū)區(qū)域大氣污染的治理效果分析提供科學(xué)依據(jù)。

煤田火區(qū)；有害氣體；擴(kuò)散模型；環(huán)境影響評(píng)估方法

煤田火不同于礦井火，其在相對(duì)開放空間里大面積煤炭燃燒，從而導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)物理場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)發(fā)生改變,其釋放的有害氣體隨著風(fēng)流流動(dòng)在地下、近地表、中空、大氣層的四層空間環(huán)境中嚴(yán)重危害大氣環(huán)境安全。其中，在低空,煤田火區(qū)釋放的CO、NOx、H2S、SO2以及懸浮顆粒物等加劇了大氣中酸雨、霧霾等污染的形成;在高空,煤田火區(qū)產(chǎn)生的CO2、CH4、N2O以及水汽等溫室氣體使臭氧層受到破壞，形成大范圍的溫室效應(yīng)。煤田火區(qū)有害氣體的逸出機(jī)制并不是遵循電站燃煤、取暖燃煤和生活燃煤呈單源與單通道的特點(diǎn)，而是在多釋放源與多通道條件下的產(chǎn)物，產(chǎn)生的危害很難控制和消除。此外，煤層的燃燒產(chǎn)生的有害氣體會(huì)危及礦工人身安全，是危害煤田安全生產(chǎn)的主要因素之一[1-2]。鑒于煤田火災(zāi)在世界煤炭國(guó)家都有發(fā)生,產(chǎn)生的有害氣體對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重破壞已演變成全球性的災(zāi)害,因此煤田自燃形成大面積煤田火區(qū)對(duì)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)造成的災(zāi)害已經(jīng)引起世界各國(guó)的高度重視。我國(guó)作為煤炭?jī)?chǔ)量大國(guó)將煤田火區(qū)災(zāi)害及其治理已列入《中國(guó)21世紀(jì)議程》，并且近年來(lái)大力開展的煤田滅火工程和對(duì)重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治實(shí)行“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的政策，以及《環(huán)境保護(hù)法》的修訂等都對(duì)大氣污染防治做出重點(diǎn)闡釋，而煤田火作為重大大氣污染源，足見對(duì)煤田火產(chǎn)生有害氣體的防治已經(jīng)刻不容緩。

由于煤田火區(qū)排放有害氣體的廣闊性和區(qū)域性，其污染環(huán)境影響評(píng)估有別于居民區(qū)的大氣污染評(píng)估，而如何對(duì)煤田火區(qū)釋放的有害氣體進(jìn)行全面的評(píng)估并防治是目前面臨的難題。為此，本文從目前國(guó)內(nèi)外對(duì)煤田火區(qū)釋放有害氣體的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展等方面入手，分析了煤田火區(qū)有害氣體排放的影響因素，并在此基礎(chǔ)上提出了對(duì)煤田火區(qū)有害氣體排放進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估的思路與方法。

1 煤田火區(qū)有害氣體排放研究現(xiàn)狀

在煤田火區(qū)地表存在兩類不同形式的有害氣體逸出：在對(duì)流作用下沿裂隙釋放的有害氣體和在擴(kuò)散作用下通過(guò)孔隙介質(zhì)釋放的有害氣體。國(guó)內(nèi)外對(duì)煤田火區(qū)有害氣體排放量進(jìn)行了一些研究與實(shí)踐，如Stracher等[3]經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)得到煤田火區(qū)CO2的排放遠(yuǎn)超過(guò)了其他氣體，并發(fā)現(xiàn)火區(qū)內(nèi)的酸性水與碳酸鹽巖石、巖粉塵發(fā)生反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生CO2，以及煤燃燒過(guò)程產(chǎn)生的H2S、SOx和NOx；Singh等[4]對(duì)煤田火區(qū)釋放的氣體進(jìn)行了多方面的研究，其中包括氣體的產(chǎn)生范圍、檢測(cè)方法以及各種氣體作為指標(biāo)氣體的優(yōu)缺點(diǎn)等；徐永亮等[5]對(duì)煤火燃燒氣體產(chǎn)物與地表裂隙關(guān)系進(jìn)行了分析研究，得出氣體濃度、溫度與地下燃燒煤體之間必然存在一定的量化關(guān)系；Carras等[6]研究了煤田火區(qū)釋放CO2及CH4氣體的情況，還通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定量研究了澳大利亞11個(gè)煤礦地面自燃火區(qū)溫室氣體的排放情況；Zeng等[7]、Ide等[8]對(duì)煤田火區(qū)釋放氣體排放量的檢測(cè)方法進(jìn)行了研究。

針對(duì)煤田火區(qū)有害氣體的監(jiān)測(cè)儀器研究應(yīng)用上也取得了一些成果，且隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，航空遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在其監(jiān)測(cè)應(yīng)用上愈加廣泛。目前煤田火區(qū)有害氣體的檢測(cè)方法主要有兩種:一是人工監(jiān)測(cè)，即使用煙氣分析儀以及輔助工具對(duì)煤田火區(qū)釋放有害氣體的釋放源地理位置、釋放強(qiáng)度、環(huán)境因素等進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)；二是監(jiān)測(cè)系統(tǒng),即通過(guò)建立煤田火區(qū)有害氣體監(jiān)測(cè)站，亦或通過(guò)遙感技術(shù)對(duì)大面積煤田火區(qū)有害氣體的排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)這兩種方法相結(jié)合建立重點(diǎn)煤田火區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，定時(shí)預(yù)報(bào)煤田火區(qū)有害氣體演化趨勢(shì),隨時(shí)掌握火區(qū)動(dòng)態(tài),為火區(qū)有害氣體的擴(kuò)散提供動(dòng)態(tài)資料。劉生根等[9]以空氣動(dòng)力學(xué)法為基礎(chǔ)，開發(fā)出針對(duì)煤田火區(qū)CO2排放監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，用于采集不同高度下CO2濃度、氣溫、風(fēng)速和氣壓等環(huán)境參數(shù)，從而得到CO2排放通量，并將研制的系統(tǒng)在煤田火區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)觀測(cè)，驗(yàn)證了其適用性。

通過(guò)上述對(duì)煤田火區(qū)產(chǎn)生有害氣體的相關(guān)研究可見，目前在檢測(cè)方法、產(chǎn)生量的推算以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面已取得了一定的進(jìn)展，可為后續(xù)的定量評(píng)估指標(biāo)、擴(kuò)散模型以及評(píng)價(jià)方法等研究提供依據(jù)，從而解決了“怎樣衡量，用什么評(píng)估”的煤田火區(qū)有害氣體排放環(huán)境影響評(píng)估問(wèn)題，且其評(píng)估是可行的。

2 煤田火區(qū)有害氣體排放的影響因素分析

由于煤田火區(qū)氣體成分復(fù)雜且濃度較高，同一排放點(diǎn)不同位置的氣體成分差異較大，且隨時(shí)間呈現(xiàn)較大的波動(dòng),煤火排放的有害氣體在煤田持續(xù)存在，故其擴(kuò)散污染遵循高斯煙羽模型，空間某點(diǎn)(x,y,z)有害氣體濃度表達(dá)式為

式中:x、y、z為空間點(diǎn)位置坐標(biāo)(m)，其坐標(biāo)系統(tǒng)為笛卡爾坐標(biāo)系，取決于火區(qū)源位置和方向;X軸為風(fēng)向平均軸，Z軸為地表豎直方向，Y軸為與X軸和Z軸垂直交叉方向；Q為煤田火區(qū)有害氣體濃度(ppm);μ為10 m高度的平均風(fēng)速(m/s)；H為火區(qū)釋放源上空的某一高度(m);R為地表影響系數(shù);σz、σy分別為Z軸和Y軸方向上的擴(kuò)散系數(shù)。

根據(jù)煤田火區(qū)有害氣體擴(kuò)散模型，結(jié)合其排放的獨(dú)特性，綜合分析其影響因素有以下主要方面：

(1) 有害氣體源：包括煤田火區(qū)污染源類型、排放口分布位置、排放方式、排放時(shí)間規(guī)律以及有害氣體污染物種類、性質(zhì)、數(shù)量等。

(2) 地理環(huán)境：包括煤田火區(qū)有害氣體源所在位置的地表狀況、火區(qū)源的高度等，此外地面的地形地物對(duì)有害氣體的擴(kuò)散也有較大的影響，它們既會(huì)改變有害氣體擴(kuò)散速度，又會(huì)改變其擴(kuò)散方向。

(3) 氣象因子：包括風(fēng)向、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、季節(jié)變化等，其中風(fēng)向、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度等因素對(duì)煤田火區(qū)有害氣體擴(kuò)散范圍影響較大，風(fēng)向決定了其擴(kuò)散的方向，風(fēng)速大小對(duì)其擴(kuò)散的影響較為復(fù)雜，它決定了煤田火區(qū)有害氣體的輸送距離遠(yuǎn)近和大氣擴(kuò)散稀釋作用的強(qiáng)弱，如在較小的風(fēng)速時(shí)，風(fēng)會(huì)加大有害氣體的擴(kuò)散范圍，在風(fēng)速大到一定程度時(shí)，風(fēng)會(huì)加速有害氣體的稀釋，進(jìn)而使其危害范圍減小。

(4) 重力和浮力：煤田火區(qū)有害氣體密度相對(duì)于空氣密度的大或小，分別表現(xiàn)出在擴(kuò)散中以重力作用或以浮力作用為主。重力作用會(huì)使有害氣體下降，地面濃度增加，其下降趨勢(shì)會(huì)因空氣的不斷稀釋作用而減弱，而浮力作用在有害氣體擴(kuò)散初期導(dǎo)致其上升，地面濃度降低，被空氣不斷稀釋后其上升的趨勢(shì)減弱。

(5) 溫度和濕度：溫度的影響主要表現(xiàn)在煤田火區(qū)環(huán)境溫度的垂直梯度分布，當(dāng)暖氣團(tuán)經(jīng)過(guò)火區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大氣逆溫層，此時(shí)大氣本身的擴(kuò)散稀釋能力就會(huì)下降，煤田火區(qū)有害氣體的濃度會(huì)隨逆溫層厚度和強(qiáng)度的增大而明顯增加。

3 煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響評(píng)估方法

3.1 調(diào)查方案的建立

煤田火區(qū)有害氣體排放主要來(lái)自于三個(gè)方面：①原有氣體，煤田火災(zāi)發(fā)生前的原有氣體成分除了與地面大氣的氣體成分基本相同外，還含有瓦斯(CH4)；②火災(zāi)生成氣體，煤田火災(zāi)發(fā)生后,會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng),煤燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的氣體,有CO、CO2、H2S、SOx、NOx、CH4等,以及脂肪碳?xì)浠衔?；③煤田涌出氣體，以瓦斯為主的烷烴類化合物(C2H2n+2)，主要包括C2H6、C3H8、C4H10、C3H6、C2H2、CH2O、CH2O2、C2H4O2、C2H2O2等。

針對(duì)煤田火災(zāi)釋放的有害氣體，其調(diào)查方案的確立需要考慮以下因素：①能夠準(zhǔn)確反映煤田火區(qū)有害氣體排放狀況；②監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)方法可行；③評(píng)估所需數(shù)據(jù)的可得性；④鑒于煤田火區(qū)具有的廣闊性以及地形復(fù)雜性，需構(gòu)建多維度的綜合污染環(huán)境影響評(píng)估方法。煤田火區(qū)大氣環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、資料收集等途徑進(jìn)行，但不論通過(guò)什么方式都要確保調(diào)查點(diǎn)的合理性以及調(diào)查因素的全面性。此外，對(duì)于煤田火區(qū)以往的大氣監(jiān)測(cè)以及遙感影像資料等要盡量收集，供制定調(diào)查方案時(shí)參考。表1為煤田火區(qū)有害氣體排放調(diào)查方案的具體內(nèi)容。

表1 煤田火區(qū)有害氣體排放調(diào)查方案的具體內(nèi)容

3.2 評(píng)估預(yù)測(cè)模型

煤田火區(qū)產(chǎn)生的有害氣體的擴(kuò)散規(guī)律研究對(duì)其準(zhǔn)確評(píng)估具有重要意義，只有對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的擴(kuò)散判定，才能為有效防治提供基礎(chǔ)。由于煤田火區(qū)有害氣體所具有的本質(zhì)特性,因此若要能夠?qū)⒒饏^(qū)有害氣體對(duì)環(huán)境的影響時(shí)效直觀地反映出來(lái)，則需要開展污染源和污染物分布特征及其變化規(guī)律的研究，可通過(guò)計(jì)算機(jī)利用CFD建立擴(kuò)散模型,采用定量與定性分析相結(jié)合的方法進(jìn)行微觀與宏觀的綜合分析。

近年來(lái)氣體擴(kuò)散模型的研究以及模擬軟件的開發(fā)等已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外已經(jīng)開發(fā)出了箱模式、高斯正態(tài)煙流模式、粒子-單元(PIC)模式、歐拉型K模式和煙團(tuán)軌跡模式等數(shù)百種氣體污染擴(kuò)散模型，目前美國(guó)開發(fā)的第三代空氣質(zhì)量模式Models-3系統(tǒng)因應(yīng)用范圍更為廣泛，已用于多范圍尺度、多種污染物的空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)、評(píng)估和決策研究等。在國(guó)內(nèi)，2008年我國(guó)開始實(shí)施新的《大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》，導(dǎo)則中對(duì)大氣污染物濃度擴(kuò)散模式做了推薦，并提出了SCREEN3估算模式以及三種進(jìn)一步預(yù)測(cè)模式——ADMS、AERMOD、CALPUFF[11-12]。而目前針對(duì)煤田火區(qū)這一具有明顯特征的大氣環(huán)境類型,由于現(xiàn)有模型的局限性，利用該導(dǎo)則推薦的模型方法得出的結(jié)論往往偏離實(shí)際情況。因此，可考慮根據(jù)煤田火區(qū)污染源單一沒(méi)有其他污染源干擾、污染源相對(duì)集中且固定等特征,以及需要對(duì)火區(qū)內(nèi)多點(diǎn)源影響下濃度貢獻(xiàn)的疊加進(jìn)行模擬研究的目的,通過(guò)對(duì)比各種模型軟件的參數(shù)、運(yùn)行特點(diǎn),選擇適宜煤田火區(qū)特殊地貌、氣候、污染源、大氣污染擴(kuò)散模式的擴(kuò)散模擬軟件。如張春燕[13]以烏達(dá)煤田火區(qū)為研究區(qū)，以高斯煙羽模型為有害氣體擴(kuò)散模擬算法，利用ArcGIS平臺(tái)采用點(diǎn)源模擬的方式對(duì)火區(qū)煤火釋放CO、CO2、CH4、SO2四種氣體的影響范圍和濃度分布進(jìn)行模擬，并據(jù)此對(duì)人居大氣環(huán)境的影響程度進(jìn)行了定量分析。

3.3 綜合評(píng)價(jià)方法

由于煤田火衍生的有害氣體受復(fù)雜的外在因素的制約，其擴(kuò)散遷移的影響因素多,因此對(duì)煤田火區(qū)大氣環(huán)境影響評(píng)估就更為困難。就目前來(lái)說(shuō)針對(duì)其評(píng)價(jià)還沒(méi)有具體的完整的預(yù)測(cè)與評(píng)估體系。借鑒于針對(duì)大氣排放的評(píng)價(jià)方法，目前在國(guó)際上有所發(fā)展的數(shù)學(xué)模式評(píng)價(jià)方法主要有模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)法、層次分析法、物元可拓集衍生的物元分析評(píng)價(jià)法、空氣污染指數(shù)法、集對(duì)分析、粗糙集理論、投影尋蹤技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和蟻群算法等理論與技術(shù)[14-15]，這些正是處理具有模糊性、灰色性、不相容性等不確定性問(wèn)題的新理論及優(yōu)化方法，將這些理論技術(shù)引進(jìn)到煤田火區(qū)有害氣體環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，可使評(píng)價(jià)過(guò)程更體現(xiàn)數(shù)學(xué)模型化和最優(yōu)化，可使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)性和先進(jìn)性，以此得以合理和精確地服務(wù)于煤田火區(qū)有毒有害氣體排放的評(píng)價(jià)。此外，目前根據(jù)一些實(shí)際需要發(fā)展起來(lái)了一些新的大氣污染綜合評(píng)價(jià)方法，如于宗艷等[16]設(shè)計(jì)了一種基于免疫粒子群優(yōu)化算法的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法;池澄[17]就目前先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)散試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞試驗(yàn)以及模式計(jì)算等方法的適用性進(jìn)行了分析;曹代勇等[18]建立了煤田火區(qū)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的一般性指標(biāo)體系,并以內(nèi)蒙古烏達(dá)煤田火區(qū)為例,采用層次分析法與綜合指數(shù)法相結(jié)合,以此得出烏達(dá)煤田火區(qū)對(duì)環(huán)境的影響為較嚴(yán)重水平,且與定性分析結(jié)果相符。

根據(jù)對(duì)目前各種評(píng)價(jià)方法的綜合分析以及對(duì)煤田火區(qū)有害氣體的特征研究，煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響綜合評(píng)估方法的建立應(yīng)依據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297—1996)、《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 20426—2006)以及國(guó)家新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB 3095—2012)等標(biāo)準(zhǔn)以及當(dāng)?shù)乜?jī)效考核標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)針對(duì)具體情況綜合考慮各種評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出最為合適的評(píng)價(jià)方法，并對(duì)數(shù)值模擬的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析與驗(yàn)證，對(duì)其危害等級(jí)進(jìn)行劃分與評(píng)價(jià)。

3.4 評(píng)估流程

綜上所述，將煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響評(píng)估流程歸納為：根據(jù)具體煤田火區(qū)有害氣體影響因素展開勘查及監(jiān)測(cè)，初步對(duì)煤田火區(qū)有害氣體的污染做出定性評(píng)估，將評(píng)價(jià)指標(biāo)(即煤田火區(qū)有害氣體濃度、強(qiáng)度、環(huán)境因素等)數(shù)量化、定量化。選擇適用于煤田火區(qū)有害氣體擴(kuò)散的模型，結(jié)合火區(qū)內(nèi)污染強(qiáng)度及環(huán)境因素對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行修正，在此基礎(chǔ)上模擬出煤田火區(qū)有害氣體的影響區(qū)域及范圍，同時(shí)結(jié)合環(huán)境空氣質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)出煤田火區(qū)有害氣體排放對(duì)環(huán)境的影響，具體流程見圖1。

圖1 煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響評(píng)估流程Fig.1 Flowchart of environmental impact assessment of harmful gas emission pollution in the coalfield fire area

由于煤田火區(qū)有害氣體排放過(guò)程中種種不確定性因素和受外部條件的制約，而且一些監(jiān)測(cè)技術(shù)也尚未應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中[19]，因此應(yīng)綜合分析目前評(píng)價(jià)模式體系、火區(qū)大氣污染物研究基礎(chǔ)方面存在的不足,摒棄人居區(qū)大氣污染的評(píng)估思路,結(jié)合其污染評(píng)估的關(guān)鍵因素：監(jiān)測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)儀器和氣體擴(kuò)散模型的選擇以及煤田火區(qū)有害氣體影響標(biāo)準(zhǔn)，開展煤田火區(qū)有害氣體排放的環(huán)境影響評(píng)估。但評(píng)估過(guò)程中還必須注意以下問(wèn)題：①煤田火區(qū)有害氣體擴(kuò)散速率是影響其擴(kuò)散模擬結(jié)果最重要的因素，通常模擬過(guò)程中擴(kuò)散速率假設(shè)為不變量，這對(duì)于點(diǎn)源來(lái)說(shuō)是可以接受的，但對(duì)于火區(qū)面源的擴(kuò)散則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差；②使用合理的當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)，如全年的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)向水平變化方差以及大氣層的穩(wěn)定度小時(shí)平均值；③確定合理的大氣污染影響標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 防治對(duì)策

煤田火區(qū)有害氣體的排放是全球性大氣污染問(wèn)題，目前仍沒(méi)有相對(duì)有效的方法防治煤田火區(qū)有害氣體排放造成的大氣污染，本文借鑒其他領(lǐng)域?qū)τ泻怏w的防治對(duì)策[20]，對(duì)其防治提出如下思路：

(1) 對(duì)煤田火區(qū)有害氣體的防治有效手段要從根源入手，做好對(duì)開采過(guò)后礦井的保護(hù)措施，防止采空區(qū)遺煤的自燃而引發(fā)的人為性的煤田火災(zāi)，同時(shí)應(yīng)對(duì)煤田進(jìn)行專門性的保護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有可能導(dǎo)致煤田火災(zāi)的隱情，做出主動(dòng)處理，進(jìn)而杜絕煤田火區(qū)面積的擴(kuò)大而產(chǎn)生更多的有害氣體。

(2) 鑒于煤田火區(qū)燃燒的廣闊性以及自發(fā)性，不能像人為用煤那樣對(duì)燃煤進(jìn)行加工處理后再利用以及通過(guò)安裝減排設(shè)備以減少有害氣體的產(chǎn)生和排放，應(yīng)采用更加先進(jìn)的煤田火區(qū)探測(cè)技術(shù)和滅火技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤田火區(qū)并進(jìn)行滅火，提高滅火的成功率。

(3) 在煤田火區(qū)與居民區(qū)間種植樹木形成隔離帶，植物的光合作用能有效阻擋和吸附有害氣體的流動(dòng)并釋放出氧氣，并將實(shí)施樹木隔離帶工程進(jìn)行植物凈化作為長(zhǎng)期必須堅(jiān)持的可持續(xù)綠化途徑。

4 結(jié)論與建議

由于煤田火區(qū)釋放有害氣體評(píng)估的復(fù)雜性以及缺乏可借鑒的研究成果,且環(huán)境污染影響評(píng)估考慮的因素很多，還需要不斷完善，本文只做了初步的研究，在具體實(shí)施過(guò)程中還需要在以下方面進(jìn)行深入研究。

(1) 根據(jù)煤田火區(qū)的地理環(huán)境、自然條件以及有害氣體排放狀況等因素合理構(gòu)建有害氣體監(jiān)測(cè)方案，只有對(duì)其進(jìn)行精確地量化，才能使評(píng)估結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。

(2) 煤田火區(qū)有害氣體的擴(kuò)散在很大程度上取決于火區(qū)的氣象條件，尤其以溫度、風(fēng)速、風(fēng)向以及大氣穩(wěn)定度為主，又限于火區(qū)范圍廣闊、地勢(shì)復(fù)雜等原因，還沒(méi)有精確的火區(qū)氣象資料供其評(píng)估作為參考，因此完善氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，形成火區(qū)地表小氣候勘測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)程序和方法，便于對(duì)煤田火區(qū)大氣污染擴(kuò)散程度進(jìn)行預(yù)測(cè)是今后研究的重要方向。

(3) 鑒于煤田火區(qū)有害氣體擴(kuò)散的獨(dú)特性，應(yīng)針對(duì)其排放研發(fā)專門的模擬軟件，著力解決火區(qū)各種特定尺度范圍有害氣體擴(kuò)散程度和范圍的確定，使得評(píng)估模擬更加精確化。

(4) 鑒于煤田火為重大污染源，需專門針對(duì)煤田火區(qū)有害氣體排放制定自排放清單數(shù)據(jù)庫(kù)、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和方法，以此為火區(qū)防治效果分析提供依據(jù)。

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Environment Impact Assessment Method of Harmful Gas Emission in Coalfield Fire Area

CHEN Xiaokun1,2,SANG Changbo1,LI Zhenbao1

(1.CollegeofEnergyScienceandEngineering，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China；2.MinistryofEducationKeyLaboratoryofWesternMineExplorationandHazardPrevention，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China)

Harmful gases released in coalfield fire area is very significant,and has caused widespread attention currently.Based on current research progress,this paper analyzes the influencing factors of the harmful gas emission,then establishes the site investigation scheme of harmful gas emission in coalfield fire area,and analyses the suitable mathematical model of harmful gas diffusion in coalfield fire area,also proposes the methods of environmental impact assessment of harmful gas and countermeasures for it.Finally the paper examines the application prospects of this assessment method.The research provides a scientific basis for the effectiveness analysis of the regional air pollution control of coalfield fire area.

coalfield fire area;harmful gas;diffusion model;environment impact assessment method

畢亞凡(1963—)，男，碩士，教授，主要從事環(huán)境工程等方面的教學(xué)與科研工作。E-mail：biyafan@21cn.com

1671-1556(2016)02-0055-05

2015-07-20

2015-11-23

陳曉坤(1961—)，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事礦井火災(zāi)災(zāi)變理論與防治技術(shù)研究工作。E-mail:chenxk@xust.edu.cn

X822.5;X752

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2016.02.011