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可吸入颗粒物(PM10)前已成为影响城市空气质量的首要污染物。在城市街道进行PM10扩散模型的研究,建立合理的街道监测模型和预测街道PM10浓度的方法,对于合理评价和监测街道污染状况,进行城市大气环境治理具有重要意义。本文主要分析了南京市典型地区可吸入颗粒物(PM10)和机动车尾气中多环芳烃(PAHs)的污染特征,并利用Fluent软件研究了建筑物表面与大气有无温差两种条件下街道峡谷内流场和污染物浓度分布情况;然后采用隧道试验测定了南京市机动车PM10排放因子;最后应用OSPM参数模型在南京市珠江路街道进行扩散模拟,并对CALINE4和OSPM两种不同模型之间模拟结果进行了对比验证。
(1)南京市PM10污染比较严重,全年大厂地区(工业区)与山西路(商业区)的PAHs的质量浓度时空变化不明显。机动车尾气测试试验表明,柴油车尾气中多环芳烃含量远远高于汽油车,同时排放的多环芳烃主要集中在低环的芳烃中。
(2)Fluent软件二维模拟结果表明,对于两侧等高街道峡谷,PM10浓度在背风侧堆积;对于两侧不等高街道峡谷,PM10总是在建筑物高度相对矮的一侧堆积;三维模拟结果表明,街道峡谷内污染物浓度从街头至街尾逐渐降低,且在迎风侧污染物浓度要比背风侧浓度要低很多。街道峡谷内PM10污染物扩散的Fluent软件模拟结果与实测结果比较吻合。
(3)温差和风速是影响街道峡谷内热效应的重要因素,小的风速和高的温差会产生明显的热效应。当所有表面被同时加热时,如果参数Gr/Re2>3,向上的浮升力将峡谷内的单漩涡分裂成多漩涡结构;当背风面或者地面被加热时,无论Gr/Re2值是否大于1,街道峡谷内流场结构不发生变化。
(4)南京市隧道试验测定PM10单车平均排放因子为0.347±0.100 g.(km·辆)-1。大型车的PM10排放因子远高于其它车型的排放因子,其次是中型车和摩托车,小型车最小;在车速相似的情况下,隧道实验所测机动车的PM10排放因子与国内隧道实验结果相仿,却远大于国外隧道实验结果。
(5)OSPM模式计算的平均模拟浓度与平均实测浓度很接近,可见该模式可以较好地模拟出街道峡谷中污染物扩散的基本规律;实测日均小时变化浓度、模拟日均小时变化浓度和背景日均小时变化浓度先减小后增大;街道宽度是OSPM模式模拟结果的敏感因素,而街道两边建筑物的高度是非敏感因素;CALINE4模式和OSPM模式预测结果的平均趋势是一致的,但OSPM模式相比CALINE4模式的计算结果更加接近实测值。