长寿工业园区大气污染物排放特征与扩散模拟研究

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近年来我国工业化进程不断加快,综合性工业园区带来经济效益的同时也产生了潜在的环境污染问题。重庆长寿工业园区行业密集,工艺复杂,储存的有毒有害危险品和部分企业排放的大气污染物在发生大气污染情况下,将影响园区和周边居民的安全。目前关于长寿工业园区污染问题研究相对较少,环境管理形势比较严峻,大气污染防控也面临许多难点。因此有必要了解园区空气质量状况与污染物排放特征,对园区不同季节排放源高度污染物扩散浓度分布及其季节变化特征以及突发事故情景下危险品泄漏风险进行模拟研究,能为企业管理、空气质量控制、园区和周边大气环境安全防护和预警体系构建等提供重要的支持作用。本文基于长寿工业园区站点空气质量观测数据和污染源普查数据分析了长寿工业园区空气质量与大气污染物排放特征,基于后向轨迹HYSPLIT模型识别影响该区域空气质量的主要源区;对不同边界层(MYJ和YSU)方案下WRF模拟气象要素进行检验,确定较优方案;基于WRF较优方案气象场,设置不同源高排放情景和不同危化品泄漏情景并应用CALPUFF模拟分析污染物浓度分布和季节变化特征。主要结论为:(1)长寿区2020年空气质量状况良好,颗粒物和臭氧是主要的空气质量超标因子。除SO2外,其他常规污染物均低于重庆市平均浓度。污染物浓度时间变化特征显示,SO2春季浓度较高,PM10、PM2.5和CO秋冬季节浓度较高,春夏季节较低。O3浓度与PM10、PM2.5和CO呈现相反的变化趋势,NO2总体趋势比较平稳,变化不大。园区污染物排放量较高的是VOCs,贡献较高的行业主要是化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼和压延加工业和电力、热力生产和供应业,是主要的污染源,其他行业排放贡献较少。HYSPLIT后向轨迹聚类显示偏东和偏南气流是主要的输送通道,潜在源分析显示重庆中北部区域是影响长寿区域空气质量的主要潜在源区,表明本地排放对污染物浓度有着较高的贡献。(2)通过1、4、7和10月份不同边界层参数化方案使用WRF进行不同季节气象场模拟,结果显示,YSU方案较优,适用于长寿工业园区的模拟。气压的模拟效果最好,相关性可达0.95以上,对温度的模拟次之,对风速的模拟较差,这与风速更易受地形条件的影响有关。(3)WRF-CALPUFF不同源高扩散模拟结果显示,排放口高度越高,近地面空气污染物浓度越低,季节变化特征显示春季的气象条件对所模拟污染物的扩散更为不利,应注意当季的污染物排放。对比不同风险阈值标准设定风险物质等级参考值,对危险化学品(甲醇、甲醛和液氨)泄漏扩散情景及区域风险水平进行模拟研究,呈现了不同危险化学品的泄漏扩散阈值等级分布,对应急响应和预警体系构建有指导作用。
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