城市空气质量控制应用技术研究

摘要

随着经济快速的发展，我国城市人口逐渐增加，城市规模日益庞大，伴随而来的是城市环境污染问题越来越严重，特别是严重的环境空气污染，成为危害人群健康，制约城市发展、危害和谐社会建设方面的主要问题。因此，开展城市环境空气质量控制应用技术研究，尽快实现环境空气质量达标是一项紧迫任务。 本文针对抚顺市环境空气质量控制的实际需求，解决城市空气质量控制系统的关键技术难题，为大气污染控制决策提供依据。 空气环境容量测算技术和空气污染预报技术是城市空气质量控制的关键技术。首先，在大量调查研究的基础上通过对环境空气质量及影响因素分析，掌握了抚顺市空气污染状况、污染源状况，以及气象条件和地形对大气污染物扩散过程的影响，为空气环境容量测算和空气污染预报提供依据。 本文分析比较了各种大气污染物扩散模型，筛选出典型的新一代大气扩散模型ADMS-城市大气污染物扩散模型。对筛选得到的ADMS-城市大气污染物扩散模型的计算值与实测值进行比较表明，只要选择恰当的输入参数，该模型能很好地反映抚顺市大气污染物扩散规律，可以用于抚顺市空气环境容量测算和空气污染预报。 本文研究了影响空气环境容量测算的各种因素，如控制区属性、控制区网格化划分方法、控制点的选择和城市空气环境背景值的选取等。建立了影响抚顺市空气质量达标的主要污染因子，即氮氧化物、二氧化硫和颗粒物的大气扩散模型。在此基础上，提出了采用A值法测算抚顺市理想环境容量，采用ADMS-城市大气污染物扩散模型测算市区实际环境容量的方法。通过容量测算参数的敏感性分析、模拟值和实测值的符合度分析，证明这种空气环境容量测算方法是科学、可行的。提出了按照地面污染物浓度保证率确定污染物削减方案，采用实算法验证达标天数保证率，从而实现空气质量达标的技术路线。 本文在空气污染预报研究中，首先研究了气象条件对空气环境背景值和扬尘的影响，并在试验观测的基础上，修正了大气总悬浮微粒TSP、二氧化硫SO2的背景值和扬尘值，测算了影响空气污染预报准确度的外来尘浓度贡献值。通过对4种方案的比较，得到采用考虑背景气象条件进行预报最符合抚顺市实际情况的认识。考虑了扬尘、沙尘暴天气和降雨天气对空气污染预报的影响。提出了用ADMS-城市大气污染物扩散模型进行数值预报，用背景监测值和气象资料进行统计预报，将数值预报和统计预报相结合的空气污染预报模式，经预测值与实测值对比证明该空气污染预报准确率较高。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1城市空气质量控制的意义

1.2国内外空气质量控制的发展和现状

1.2.1国外空气质量控制的发展和现状

1.2.2我国城市空气质量控制现状及问题

1.2.3抚顺市空气质量控制的基本情况

1.3本文的主要研究内容

第二章环境空气质量及影响因素分析

2.1环境空气质量分析

2.2污染源分析与排污量测算

2.2.1点源分析

2.2.2面源分析

2.2.3线源分析

2.2.4大气污染物排放总量

2.2.5污染源排放的时间变化分析

2.2.6二次扬尘来源分析

2.3污染物在大气中扩散影响因素分析

2.3.1气象因素分析

2.3.2地形因素分析

2.4本章小结

第三章污染物在大气中的扩散

3.1大气污染物扩散模型的研究状况

3.1.1国外大气污染物扩散模型的发展现状

3.1.2国内大气污染物扩散模型研究

3.1.3本文采用的城市大气污染物扩散模型

3.2大气扩散的基本模型

3.3几种典型的大气扩散模型

3.3.1瞬时单烟团正态扩散模型

3.32点源烟羽扩散模型

3.3.3烟气抬升高度公式

3.3.4面源扩散模型

3.3.5多源高斯扩散模型

3.3.6长期平均浓度模型

3.4 ADMS-城市大气污染物扩散模型

3.4.1 ADMS-城市大气污染物扩散模型的主要特点

3.4.2 ADMS-城市大气污染物扩散模型的数学原理

3.5模型的有效性检验

3.5.1模型应用有效性检验的准备

3.5.2 LMO和网格源深度敏感性分析

3.5.3ADMS的运行条件

3.5.4总悬浮微粒(TSP)的模型有效性检验

3.5.5二氧化硫的模型有效性检验

3.5.6讨论

3.6本章小结

第四章大气环境容量测算

4.1大气环境容量的概念及控制区的确定

4.1.1环境容量的概念

4.12确定控制区和控制点

4.1.3清洁对照点

4.2环境容量测算

4.2.1 A值法测算理想容量

4.2.2ADMS扩散模型和达标保证率

4.2.3二氧化硫扩散模型

4.2.4氮氧化物扩散模型

4.2.5总悬浮微粒扩散模型

4.2.6各类源对控制点的浓度贡献率

4.2.7污染物总量削减方案

4.2.8市区控制区TSP实际环境容量

4.2.9市区控制区SO2实际环境容量

4.2.10市区控制区NOx实际环境容量

4.3达标天数保证率的验证

4.4本章小结

第五章空气污染预报

5.1空气污染数值预报的几个问题

5.1.1预报尺度与预报时效

5.1.2污染物质种类

5.1.3城市空气污染规律性

5.1.4扬尘及外来尘的影响

5.2预报中应用的气象数据

5.3污染预报方法

5.3.1用背景点当天的浓度实测值作背景值

5.3.2用背景点前一天的浓度实测值作背景值

5.3.3按比例扩大ADMS模型的预报结果

5.3.4考虑背景气象条件的预报结果

5.3.5四种预报方案的比较

5.3.6讨论

5.4本章小结

第六章结论

致谢

参考文献

作者主要工作经历

攻读博士学位期间主持、参加科研课题情况