徐州市区可吸入颗粒物的源解析及街道扩散模拟

徐州市区可吸入颗粒物的源解析及街道扩散模拟

论文摘要

采用化学质量平衡模型(CMB)对徐州市区可吸入颗粒物的来源进行解析,得到了各污染源的贡献值和分担率,为徐州市进行可吸入颗粒物污染防治提供重要依据。运用CFD中的Fluent软件对典型街道峡谷中的气流场及PM10污染物浓度分布情况进行了模拟研究,为合理规划、设计街道峡谷布局以减轻可吸入颗粒物的污染,提供理论依据。通过在徐州市区开展可吸入颗粒物来源的研究,采集了土壤尘、煤烟尘、冶炼尘、建筑尘、道路尘和扬尘六类污染源样品,在铜山兽医院、淮塔和黄河新村设立3个功能采样点,分别在2007年9月和2008年1月,采集了可吸入颗粒物(PM10)受体样品。对采集的源样品和受体样品进行预处理后,测定了其中无机元素、水溶性离子、碳元素和多环芳烃四类化学成分的含量,得到了徐州市可吸入颗粒物的源成分谱和受体成分谱,利用化学质量平衡模型(CMB)对可吸入颗粒物的来源进行解析,得到各个源对大气可吸入颗粒物的贡献值和分担率。徐州市区PM10全年源解析结果为:可吸入颗粒物第一来源是扬尘,贡献率为40.1%;接下来依次为二次粒子(硫酸盐和硝酸盐)31.3%;土壤尘14.0%;煤烟尘8.5%:冶炼尘4.1%;其它1.9%。在所识别的各源类中,治理的重点应以扬尘、二次粒子和煤烟尘为主。PM10中多环芳烃的源解析结果为,煤烟尘污染源的全年贡献率为64.00%,说明煤烟尘是PM10中多环芳烃的主要贡献源。运用CFD中的Fluent软件对典型街道峡谷中的气流场及PM10污染物浓度分布情况进行了模拟研究,模拟了不同形状的建筑物所构成的街道峡谷。研究结果表明,不同形状的建筑物结构改变了街道峡谷内的风速分布,从而对街道峡谷内污染物分布产生很大的影响。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 前言
  • 1.1 课题的研究背景和意义
  • 1.1.1 大气颗粒物的分类
  • 1.1.2 可吸入颗粒物的来源
  • 1.1.3 可吸入颗粒物的危害
  • 1.1.4 可吸入颗粒物的控制
  • 1.2 国内外源解析的研究现状
  • 1.2.1 可吸入颗粒物化学成分的分析检测技术
  • 1.2.2 源解析研究现状
  • 1.2.3 源解析技术的进一步发展
  • 1.3 研究的内容和方法
  • 2 化学质量平衡受体模型原理
  • 2.1 CMB受体模型简介
  • 2.2 CMB模型的算法
  • 2.3 CMB模型模拟优度的诊断技术
  • 2.3.1 源贡献值拟优度的诊断技术
  • 2.3.2 不定型/相似性组的诊断技术
  • 2.3.3 化学组分浓度计算值拟合优度的诊断技术
  • 2.3.4 其余的诊断技术
  • 3 源与受体样品的采集及处理
  • 3.1 徐州市概况
  • 3.1.1 自然地理位置
  • 3.1.2 行政区划
  • 3.1.3 气候特征
  • 3.1.4 经济发展状况
  • 3.1.5 空气污染现状
  • 3.2 源样品的采集及处理
  • 3.2.1 源样品的识别和分类
  • 3.2.2 源样品的的采集
  • 3.2.3 源样品的处理及其质量控制
  • 3.3 受体样品的采集及处理
  • 3.3.1 受体样品采样点的选择
  • 3.3.2 受体样品的采集种类
  • 3.3.3 采样仪器的选择
  • 3.3.4 采样滤膜的选择
  • 3.3.5 采样周期和采样时间
  • 3.3.6 受体样品的质量控制
  • 3.4 源与受体样品的成分分析
  • 3.4.1 无机元素分析
  • 3.4.2 离子分析
  • 3.4.3 碳分析
  • 3.4.4 多环芳烃分析
  • 4 源与受体成分谱的特征分析
  • 4.1 源成分谱特征分析
  • 4.1.1 源成分谱的组成特征分析
  • 4.1.2 源成分谱的特征元素分析
  • 4.2 受体成分谱的研究
  • 10浓度的时空分布特征分析'>4.2.1 PM10浓度的时空分布特征分析
  • 4.2.2 受体样品化学组成特征分析
  • 5 徐州市可吸入颗粒物源分担率研究
  • 5.1 参与拟合的源类和化学组分
  • 5.2 源解析结果
  • 5.3 源贡献值拟合优度分析
  • 5.4 源贡献值和分担率的特征分析
  • 5.4.1 源贡献值和分担率的时间变化特征
  • 5.4.2 源贡献值和分担率的空间变化特征
  • 5.5 各主要污染源的防治对策
  • 5.5.1 扬尘的防治
  • 5.5.2 二次粒子的防治
  • 5.5.3 煤烟尘的防治
  • 6 徐州市可吸入颗粒物中多环芳烃的分析与源解析
  • 6.1 可吸入颗粒物中的多环芳烃
  • 6.1.1 多环芳烃的物理化学性质
  • 6.1.2 多环芳烃的危害
  • 6.1.3 多环芳烃的研究的进展
  • 6.2 可吸入颗粒物中的多环芳烃的测定
  • 6.2.1 样品的前处理
  • 6.2.2 样品的测定
  • 6.2.3 样品的分析结果
  • 6.3 多环芳烃的源解析
  • 6.3.1 源解析模型的选择及处理
  • 6.3.2 污染源及标识物的确定
  • 6.3.3 源解析结果
  • 7 典型街道中可吸入颗粒物的扩散数值模拟
  • 7.1 Fluent软件简介
  • 7.2 模拟结果与分析
  • 7.2.1 两侧等高街道
  • 7.2.2 两侧不等高街道
  • 7.2.3 窄峡谷街道
  • 7.2.4 宽峡谷街道
  • 7.2.5 不同来流风速变化的影响
  • 7.2.6 不同污染物源强的影响
  • 7.3 结论
  • 8 结语与展望
  • 8.1 全文总结
  • 8.2 创新之处
  • 8.3 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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