熏烟对空气质量预测的影响
第22卷第5期
2009年5月
环境科学研究
ResearchofEnvironmentalSciences
V o1.22,No.5
May,2009
熏烟对空气质量预测的影响
李时蓓，戴文楠，杜蕴慧
环境保护部环境工程评估中心，北京100012
摘要：熏烟污染包括逆温消散型熏烟和岸边型熏烟.研究了2种熏烟气象条件下210m的高架源,80m的中架源,20m的低架
源的影响程度和范围.结果表明：高，中，低架源均会发生逆温消散型熏烟，其熏烟落地距离分别在48,l6和5km处，熏烟落地
浓度比在同距离处一般气象条件下的落地浓度可高出3倍以上；一般来说，只有高架源才会发生岸边型熏烟，离岸边3km内
的高架源，熏烟落地浓度比在同距离处一般气象条件下的落地浓度最大可高出7倍以上.
关键词：大气环境影响评价；逆温消散型熏烟；岸边型熏烟
中圈分类号:X823文献标志码:A文章编号:1001—6929(2009)05—0574—05 StudyonHowtoConsiderFumigationImpactsinAirQualityPrediction
UShi—bei,DAIWen.nan,DUYun.hui
AppraisalCenterforEnvironment&En~neefing,MinistryofEnvironmentalProtectio n,Bering100012,China
Abstract:Atmosphericenvironmentalimpactassessmentoftenrequiresthatfumigationcon ditionsbeconsidered.Generally.thereaIetwo
typesoffumigationconditions,inversionbreak—
upfumigationandshorelinefumigation.Inthispaper,wediscussedtheimpactofelevated emission8ourceswith210mstackheightandemissionsourceswith80and20mstackheights underdifferentfumigationconditions.The simulationresultsshowthattheinversionbreak—upfumigationforsourceswith210,80and20memissionheightsCalloccnratabout48,16 and5kmdownwind,respectively.Wheneverinversionbreak—upfumigationOCCURS,thepredictedmaximumground-levelconcentrationof emission8onreescarIincreasebyafactorofthreeforthesalnedownwinddistance.Ge nerally. shorelinefumigationisimportantonlyfor
elevatedemissionSOlll~es.WheneverfumigationOCCUrs,thepredictedmaximumgroun d?levelconcentrationofelevatedemissionsourcescRn increasebyafactorofsevenforthesalnedownwinddistance.
Keywords:atmosphericenvironmentalimpactassessment;inversionbreak-upfumigation; shorelinefumigation
大气环境影响评价中要求，对新建的较高污染
源或处于较大水面岸边的污染源要考虑熏烟型污
染，并预测其在熏烟气象条件下对评价范围内的大
气环境影响.熏烟气象条件一般包括逆温消散型熏
烟和岸边型熏烟.
国内关于熏烟模式的研究大多针对1993年颁
布的《环境影响评价技术导则——大气环境》(以下
简称导则)中推荐的模型H计算方法的讨论_8J.鉴
于2O世纪9o年代计算机的发展水平，导则推荐模
型采用解析模式，但由于未统一计算程序，在实际应
用中，计算结果常因编程人员采用不同的方法而异.
2008年发布的的《环境影响评价技术导则——大气
环境》推荐了美国环境保护署(USEPA)的法规模
收稿日期:2008—09—18修订日期:2008—11—25
基金项目：环境保护部标准修订项目
作者简介：李时蓓(1962一)，女，江苏徐州人，研究员，主要从事大气环境研究,*************.1211.
式——scREEN3作为初步预测模式.SCREEN3模
型中嵌入了逆温消散型熏烟和岸边型熏烟模型，以
及基于ISC3模型技术的54种组合气象条件下H们的
估算模型，提供了统一的计算程序，克服了1993版
导则模式使用不确定性的缺陷.
目前在大气环境影响评价中普遍存在着盲目性
预测，对于什么类型的污染源要考虑熏烟污染，什么
距离会发生熏烟现象，都缺乏统一的认知，使得大气
环境影响预测的针对性不强，有可能造成项目环保
措施不到位或选址不当.
笔者采用SCREEN3环境空气质量模式，虚拟设
置210m的高架源,80m的中架源,20m的低架源,
污染物排放源强分别设为500,200和20g,s，计算熏
烟气象条件和各种组合气象条件下的下风向轴线地
面污染物浓度，研究其最大落地浓度的距离，比较熏
烟气象条件与组合气象条件下的最大落地浓度，以
说明在环评中应关注的气象条件.通过计算逆温消
散型熏烟和岸边型熏烟，探讨污染源高度和离岸距
第5期李时蓓等：熏烟对空气质量预测的影响575
离与发生熏烟污染的关系，以及发生熏烟时，各类型
污染源对下风向影响程度最大的距离范围，并与组
合气象条件下各类型污染源的影响程度进行比较,
以期为熏烟污染评价提供支持.
1预测模型
1.1逆温消散型熏烟
在郊区，晴朗夜间条件下，由于下垫面的辐射冷
却常会形成贴地逆温层，日出后，地面受太阳照射增
温，逆温层自下而上逐渐消失，转变成中性或不稳定
层结，原滞留在逆温层内的污染物向下蔓延，引起某
个地点在短期内形成高浓度区，即为逆温消散型熏
烟'.典型的逆温消散型熏烟如图1所示.
稳定层
1.发展的混合层誊}馨誊嚣垂垂囊囊蠹.':!::※:：琏;：囊i.!囊垂《图1逆温消散型熏烟Fig.1Inversionbreak—upfumigation
熏烟落地距离是指在混合层从烟囱顶部发展到
烟羽顶部所需的时间内，烟羽到达下风向落地浓度
处的距离，见Turner[】方程:
一
=lit=…
(.Cp/R)(AO/AZ)(日一日)[(i+H)/2]
Hi=H+2a;.(2)
式中，一为下风向熏烟落地距离,m;t为混合层
高度从烟囱顶部发展到烟羽顶部所需时间,s;U为
烟囱高度处的风速，假设为2.5m/s;』D为空气密度,
在20℃时取1205g/In3;c.为比定压热容，取1004.6cari
J/(kg?K);R为太阳辐射净热通量，约280.5
J/(IIl2?s);AO/AZ为垂直位温梯度，假设为F类稳定
度，取值0.035K/m；日i为烟羽顶部的高度,m;H为
烟羽有效高度，即中心线的高度,m;H为烟囱几何
高度,m；为有浮力抬升的垂直扩散参数,m.H
考虑了浮力抬升作用下的垂直扩散参数，忽略了地
形作用.式(2)使用了迭代方法进行计算，设一初
始值为5000Il1.
逆温消散型熏烟落地浓度C(rag/m3):
C=q/[(2rt)0.5U(口.+日.,8)(2d+H.)]
(3)
式中,Q为污染源排放强度,g/s；扩散参数,.和d
考虑了浮力抬升作用.如果熏烟落地距离小于2
km，那么SCREEN3模式中设Cf=0.这是因为距离
过短则浓度尚未积累，可不考虑熏烟的影响.
1.2岸边型熏烟
在水体近岸会产生岸边型熏烟u引.沿海或大面
积水域附近，风由水面吹向陆地时，来自水面上的稳
定空气被较暖的陆地表面加热后，将形成自岸边向
陆地逐渐增厚的混合层，当处于稳定大气中的烟羽
进入该混合层后，对位于近岸边3km内的高烟囱排
放的污染源来讲，通常会发生岸边型熏烟现象n,
如图2所示.()为混合层与稳定层的交界层，其
高度随离岸距离()的不同而变化.离岸超过3km
的污染源排放的污染物一般在混合层内，不会发生
熏烟现象.
一——————————戚啄强强醣嚣媸氍蹬掰爨曝—————————鲤盛受鳗墨甄嚣譬譬墨鼍；爨灏—————————，氍嘲箍品蕊粥嬲__'ll^l'_ll鬟0'■■■■曩-图2岸边型熏烟
Fig.2Shorelinefumigation
SCREEN3模式可估算出岸边型熏烟浓度C.稳
定岸边气流假设为F类稳定度(AOIAZ=0.035
l(,m)，烟囱高度处的风速设为2.5trds.类似逆温消
散型熏烟，假设岸边污染源排放的污染物到达稳定
烟流顶与混合层(热力内边界层,TIBL)顶交界处时,
熏烟落地距离可通过迭代方法进行计算n:
一
=[(日.+2a.)/6]一X.(4)
式中,.为从污染源到岸边最短距离,m.如果熏烟
落地距离(一)小于200m,SCREEN3就停止计算熏

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