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中图分类号:X832 文章编号:1009-2374(2016)22-0082-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.22.040
1 我国空气污染治理的现状
近年来,伴随着经济的快速发展和城市化程度的提高,我国空气污染问题凸显,引起了政府的高度重视和社会公众的广泛关注。城市化和工业化的快速发展过程中,高污染高能耗的生产方式,是造成城市空气污染的原因之一。我国政府已经采取了一系列措施,出台了相关政策法规来治理空气污染问题。2012年9月,国务院批复了《重点区域大气污染防治应急方案(试行)》,2013年9月,国务院了《大气污染防治行动计划》。2016年1月1日执行的新修订的《大气污染防治法》,在修订过程中广泛征求社会各界的意见,对于污染物排放等各方面都有了更为明确和严格的规定。通过与法律配套的节能减排、新能源的应用等一些政策的推行,空气污染得到了一定程度的控制,空气质量有所好转,但还存在着一些问题。
2.1 空气污染治理还需加强
政府采取了多种措施来治理空气污染,但在空气污染治理相关法律法规、激励政策等方面还有不完善的地方。完善的空气污染治理制度能够调动各方参与主体相互配合、共同治理,然而法律体系的不完善,对各方的约束力不够。我国近年来在空气污染治理方面出台了一系列法律法规,对大气污染防治标准、达标规划、大气污染防治的监督管理等方面作了规定。但是,我国的大气污染相关法律法规还需要不断地细化、扩充、修订。目前关于空气污染治理的法律体系还不够完善,给实际的执法过程带来了一些困难。目前对违法排放的惩罚以行政执法、罚款等手段为主,没有形成长效的制约机制。此外,对企业自主节能减排的激励机制不够完善,通过税收、贷款、政府采购等手段能够激励企业自主节能减排来治理空气污染,但我国目前以经济为主的污染治理机制还不完善,企业缺乏从内部提升技术水平,减少污染的动力。目前,政府在空气污染治理中开始尝试区域联防的治理方法。空气在地域之间的流动性也给空气污染的监督和管理带来了困难,通过政府间的合作,对区域内的重大环保相关项目的建设进行统一规划,对区域内空气污染事件实现联合执法,通过政府合作实现区域内对空气污染的协同治理。对空气污染的协同治理还处在起步阶段,对于地方政府间合作的权责划分还要有相关的法律为保障,建立合理的制度体系,推动区域联防治理空气污染治理。
2.2 治理技术有待提升
空气污染的治理需要技术的支持,需要先进有效的空气检测技术及时监控空气质量指标,目前对空气污染的检测经常受到资金和技术水平的限制,未采用最先进省时的设备和技术,影响了检测的时效性,不利于执法部门及时采取措施处理违规排放行为。
空气污染的治理和改善不仅需要政府的外部监管,更需要企业内部技术的提升,通过先进的技术,提高材料的利用率以及对于废气的处理能力,实现企业节能减排,这对企业在资金、科研能力和科技人才方面都会有比较高的要求,需要企业投入大量时间和人力到技术研发中去,同时技术研发、引入国外先进的废气处理技术以及吸纳优秀的科研人员都需要大量的资金支持。一些中小企业由于规模比较小,缺乏足够的人力和资金进行技术的研发和改进,靠企业自身实现技术提升困难比较大,很难通过技术的改进提高能源利用率来减少废气的排放,这些企业的发展需要政府的大力支持。
2.3 公众参与的有效性不足
空气污染问题的治理还需要完善和有力的公众参与和社会监督。对企业的监管仅仅靠政府的行政监管是不够的,更需要社会的力量。通过非政府组织和公民对企业污染排放的监督是改进企业污染的有效方式,特别是借助新闻媒体平台,公众的意见可以更加快捷有效地传递,可以对相关事件展开充分的讨论,表达对于空气污染相关事件和政策的看法和见解,这有助于政府政策的制定和对空气污染的监督。但由于信息的公开程度的不足,向环境组织和公众公开空气质量信息的制度不健全,公众获取空气质量的信息并不容易。同时由于制度的不完善,公众对于违法排放企业的监督效果有限,公众参与的有效性不足,这在一定程度上减损了公众监督的力度。
3 治理空气污染的对策建议
3.1 健全空气污染治理相关法律法规
1.城市空气污染状况与特征
城市环境空气污染同企事业单位从事经济活动紧密相连,从我国实施工业化发展以来,城市空气污染便一直长期存在。七十年代,兰州石化基地的淡蓝色烟雾现象、八十年代二氧化硫总体排放量的迅猛增长、酸雨现象的形成、九十年代氮氧化物污染现象以及当前我国多地持续的雾霾天气,无不说明,城市空气污染现象已越发严峻,并呈现出一种逐步上升的趋势。
2010年我国颁布的机动车污染预防治理年报,公布了机动车形成污染、排放毒害气体的状况。目前该类污染现象越发严重,机动车尾气逐步变成我国较多城市空气污染的主体来源。同时呈现出较多区域高浓度颗粒物污染以及臭氧污染的双高污染特征,还显现为污染的区域性以及复杂性特点。
2.城市空气污染治理包含的问题
城市空气污染治理过程中首先在质量标准层面存在一定的问题。标准对于治理污染发挥了基础作用。该过程中需要明确大气出现的污染物种类,具体浓度,对大众生活形成的影响等,方能制定有效的治理措施。环境质量标准为在一定时期阶段中,对空气污染物质最大准许的质量浓度限定。
对人类健康形成影响作用的空气污染物质均应囊括到该标准范畴之中。而当前城市空气污染治理过程中,该标准却没能全面显现出确保大众健康的工作原则,同时无法及时全面的映射大气环境的具体状态以及发展变化。尤其是PM2.5变成污染物区域能见度降低的显著空气污染特征,却没能在我国全部各城市囊括到评价因子之中,同时还存在监测技术应用的困难问题。
另外,城市空气污染治理工作中,还存在区域治理方式较为单一的问题。例如就烟尘污染明确相应控制区域,并配置消烟除尘系统装置。对于二氧化硫污染,制定控制区域预防规划,限定高硫煤应用开采,注重管控火电厂生产污染、化工、冶金行业发展,并降低排放总量。而当氮氧化物变成主要污染物质之时,则进行机动车污染治理,并分阶段履行管理标准。该类单一模式下虽然在治理专项污染物层面呈现出一定效果,然而当前以臭氧以及雾霾为主体的空气污染现象,仍旧沿用单一方式则无法契合新时期复合性空气污染治理的工作需要。
另外,对于触犯大气污染预防治理法规的行为惩处的力度较为有限,无法实现威慑作用。通常处理形式为罚款,并制定上限,不会超出限定金额。对于谎报、拒绝检查、弄虚作假、不当处置、应用污染物、擅自、超标排放等行为,处罚的金额往往低于企业违规所得。进而导致企业甘愿缴纳罚款也不会遵循规定要求做好防污治理工作。同时处罚管理通常针对企业,而责任人却没能实施相应处罚。
3.城市空气污染治理有效机制
3.1实施区域联合防控机制
区域联合防控管理机制,是治理区域空气污染的良好手段。我们应总结北京奥运会、上海世博会工作的成功经验,遵循联防联控管理、优化区域空气环境质量有关指导意见的要求,进一步明确工作思想、基础原则,把握具体目标、掌握重点防控区域。应创新工作机制,基于科学研究之上进行统一规划。应将区域视为核心整体,利用科学分析明确区域空气环境污染的总体排放量以及物质分布状况,呈现出的时空变化特征、大气污染相互影响作用的强度以及传输的具体规律,而后制定有效的防范治理策略。可引入数值模拟手段技术,掌控污染特征,通过联合制定,确保空气治理合乎标准。应把握属地管理以及不同区域联动的工作原则,通过横向合作、签署协议履行预防治理工作规划。倘若区域中各个主体经济实力相当,而大气污染为急需应对处理的问题,则可进行合作治理。相反区域经济主体水平包含明显差别,治理问题等级不一致,便可履行非合作策略。
3.2多重污染物质同步治理
针对单一污染物治理实效性不强的状况,应基于当前大气污染复合性特征,采用多重污染物质同步治理的工作模式。由传统单一物质治理发展形成多污染物质全面治理的局面。应树立战略目标,开始时期可进行一类主要污染物质的管理治理,而后可基于一类物质的治理逐步发展为防控复杂性二次污染的治理。接下来通过多类主体污染物质治理防控二次污染物质。最终形成同步治理多类二次有毒污染物质的模式。
应树立协同治理的工作理念,汲取发达国家成功经验,将污染环境治理、能源管理政策以及管控温室气体总体排放的整合管理策略,通过互相关联影响,达到事半功倍的工作效果,以合理的成本投入创建合理的共同利益。该类更丰富意义的多类污染同步治理的工作模式,可使空气质量符合相应标准限值要求,同时可达到减排的工作效果。
另外,可引入低碳环保策略控制硫化物、氮氧化物以及颗粒物等污染物的总体排放量,降低额外投入成本,营造健康环保的空间环境。
3.3加大惩处力度,优化法治管理机制
纵观城市空气污染治理工作发展,不难看出,目前逐步严峻的城市空气污染形势,同惩处违规行为力度较轻有紧密联系。为此,应优化法制化管理工作机制,加大惩治力度。进一步修订相关环境空气防治污染法规。正视提升环境执法力度不仅不会对经济建设发展形成负面影响,还可良好的管控污染物总体排放。
为此,应有效的降低行政命令,杜绝责令行为导致的较多争议现象。应强化强制执行效果,通过行政处罚,达到良好效果。另外,应丰富行政处罚类别,不应对明显的盈利工作进行惩处,没收违规所得。
还应对其他类非直接性,但却包含间接盈利特征的行为进行必要的处罚。例如,违法进行排污的行为,虽然企业没有通过排污的过程取得直接的利润,却节约了用于污染物治理的经费投入,进而实现了间接获利的目标。因此针对以上情况,也应惩罚并剥夺其相应的经济利益。针对情节过于严重或屡次违规的行为应责令停产。另外应对有关负责人进行违规惩处,进行刑事指控,或者判处行政拘留。还应确保处罚金额高出违规所得,进而提升管理防控威慑力。
4.结语
综上所述,只有针对城市空气污染特点、环保治理工作特征、存在的问题等,合理制定科学有效的工作机制,有效的弥补漏洞与不足,提升工作实效性,开创洁净环保型城市,优化提升城市行驶,达到社会效益、经济效益和环境效益的统一,真正实现健康、可持续、生态化、绿色化的发展要求。 [科]
【参考文献】
[1]刘永红,余志,黄艳玲,蔡铭,徐伟嘉,李璐.城市空气污染分布不均匀特征分析[J].中国环境监测,2011(3).
中图分类号:X831文献标识码:A文章编号:16749944(2013)04020202
1引言
随着全球经济的快速发展,工业化进程也在加快进行,人们对环境也更加关注,由于环境空气污染源的复杂性和多样性,环境质量的监测结果和空气质量被划分了几个等级,但往往这些等级让人们觉得有所不同,本文在分析我国环境空气监测体系的发展现状和存在的问题的基础上,提出来一些需要改善的建议,以适应当今社会发展对环境改善的需要。
2我国环境空气监测发展概况
自从20世纪70年代以来,我国就一直对环境空气监测展开了工作,监测设备主要以城市自己配备为主,而我国的环境空气监测项目、技术和方法大多数都是参考国外的一些技术,自从20世纪80年代起,我国采用了统一的监测技术和方法,在我国的各个主要城市建立起环境监测站,收集本城市的空气质量监测数据。90年代后,我国城市环境监测站已经形成了一个网络,随着我国对环境认识意识的进一步加强,我国的环境空气质量监测进入了一个新的发展阶段。
3目前我国对环境空气质量的评价方法
目前,我国评价和反应空气质量采用的主要手段就是空气污染指数(API),这种方法是将常规监测到的几种污染物的浓度简单地转化为单一的数值形式,从而进行等级划分,来判断空气的污染程度,其中二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒等被记入空气污染指数的污染项目中。我国目前对空气质量的好坏分为几个等级。
4存在的问题
4.1一些城市的空气自动监测系统还不完善
在“十一五”计划中,我国有113个城市被列为国家环境重点保护城市,这足以说明我国很多的城市空气质量没有达标,其主要原因是城市的空气自动监测系统不够完善。由于各地方部门对城市保护环境资金投入不到位,导致其空气自动监测系统不完善,使得城市空气质量不能达到国家标准。在“十一五”期间,我国已经在各个区县设立了空气自动监测站,并把城市空气质量监测列为重点解决问题,积极推行国家《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)的新标准,努力完善城市空气自动监测系统。
区域性空气污染的监测和评价能力存在着很大的差异。由于我国对空气质量监测体系还有待进一步的完善,因此,没有形成全面对区域性空气污染的监测和评价能力,从而很难分析一些污染源对城市空气质量的影响,区域性空气污染的监测和评价能力存在着很大的差异。
4.2与发达国家相比还存在着很大的差距
由于对环境空气监测的资金投入得较少,监测仪器也相对缺乏,没有展开对人体影响较大和污染物严重的有机污染物进行监测,没有开展对相关工作的研究,而国内也只有极少数的城市展开了对一氧化碳和臭氧项目的监测,因此与发达国家相比还存在着一些问题。
4.3我国环境空气质量评价体系有待完善
随着我国经济的快速发展,一些大气雾霾、光化学烟雾等污染已经出现,并影响着人们的生活,如今的污染类型也已经不再是以前的汽车尾气污染和煤烟型污染,而我国现行的空气污染的评估方法已经不能全面反映空气质量污染的状况,也不能满足广大群众对环境知情权的需求。总的来说,我国新型环境空气质量标准和评价体系需要进一步的完善。
5对策与建议
通过对上面问题的分析可知,我国需要不断地修改和完善环境空气质量标准,从而来制定更加科学的更加符合我国国情的空气质量标准,本文对环境监测和评价工作提出了一些意见和建议。
5.1我国空气质量要按功能区进行分类
目前,我国现行的环境空气质量功能区分为三类,而目前很多地方经过产业结构调整后,特定的工业区功能发生了巨大的转变,而这些区域大多数成为了居住区、商业区、公共绿地区等,这些特定工业区的污染源一是通过改造升级,减少了污染的排放,二是企业进行搬迁,远离了城区,然而这些地区已经不再适用三级标准评价环境空气质量,要按照新标准《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)进行分类。
5.2不断修订我国空气质量标准分级制度
我国对环境空气质量标准的分级不再对应于功能区的分类,而要对不同类型进行分级,比如一些有毒有害的污染物,如一氧化碳等,应该执行统一的浓度限值。增加PM2.5项目,PM2.5是指大气中直径小于或等于25μm的颗粒物,也可以称为可入肺颗粒物,虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的一部分,但它对空气质量和能见度都有重要的影响,且对人体健康和大气环境质量的影响更大。为了更好地提高城市的环境质量,应在全国建立统一的空气质量监测网络系统,大力发展PM2.5项目,使城市环境达到国家的统一标准。自《环境空气质量标准》出台以后,我国的很多城市都大力发展对PM2.5、CO等项目的监测工作,预计在2016年全国各城市都将推行此项目,使环境达到国家的标准。
5.3完善空气污染指数的表述方式
由于国内外对空气污染指数处于“50-100”的描述差别很大,因此,综合来说,国外给公众提供的空气污染指数的信息更加详细,更加具体。我国环境空气监测体系要更加注意,应该以人民群众的健康为根本,要使用大众能够听懂的语言来提醒市民要以预防为主,提高市民的忧患意识,用更加亲切的语言来表述空气污染指数,从而能够使市民对环境更加重视。
5.4完善空气污染指数计算时所包含的污染物种类
我国在公布空气污染指数或者是进行空气污染指数预报时,往往只是计算二氧化硫和二氧化氮等污染物的空气污染指数,虽然我国环境空气质量标准中已经包括一氧化碳和臭氧的浓度限值,但这些并不是常规监测考核指标,我国大多数城市并没有把这两项放入空气污染指数中计算,而一些发达国家都已经把这两项纳入了空气污染指数的计算中,在这一方面,我国还远远比不上发达国家,因此我国要增加对空气污染指数计算时所包含的污染物种类。
5.5完善空气污染指数对公众制度
目前我国对空气污染指数的公布大多都是计算一天的空气污染指数,而在发达国家,大多数都已经实行了每小时对公众公布空气污染指数的政策,而每小时公布空气污染指数能够更好地反映一天中不同时段的空气污染指数变化,从而使得空气污染指数能够更加真实客观,也便于公众安排自己一天的活动,从而更好地为广大市民服务,因此,我国全国范围内所有城市环境空气监测点应该统一联网,及时进行公布,从而把我国环境空气质量监测数据和公布机制进一步改革和完善。
6结语
环境空气监测质量对保证监测数据的质量至关重要,因此要改变以往对环境空气监测质控的思想,从监测的开始到报告的每个环境都要进行监控,进行全方位和全过程的监控,选择恰当的公式对其进行正确地计算,并且进行必要的统计和检验,从而确保监测数据的有效性、可靠性和及时性,这样人们才能更加重视环境对我们生活的影响,只有这样,才能使环境监测的质量越来越高,才能使我们的生活质量进一步提高。
参考文献:
中图分类号: Q958 文献标识码: A
1 引言
随着现代化、城市化进程的加快和人民生活水平的提高, 居住环境和工作场所的室内空气质量愈来愈受到人们的普遍关注。据国际空气质量协会调查显示: 室内空气污染程度是室外的2~ 5倍, 有的甚至超过100倍。我国最新的调查表明, 我国每年因室内空气污染造成约13.8万人死亡。国际上一些环保专家已将“室内空气污染”列为继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染之后的第三代空气污染问题。世界卫生组织在2002年世界卫生报告中明确将室内空气污染、高血压及肥胖症等共同列为人类健康的10 大威胁, 室内空气污染已被列为影响公众健康的世界最大危害之一[1] 。室内装修和建筑材料所释放的有害物质是造成室内空气甲醛和TVOC等污染的主要原因, 因此甲醛和TVOC的污染已成为国内外学者普遍关注的热点。近年来,本课题组对重庆市新装修建筑室内空气中甲醛和TVOC浓度进行了调查和现场实测,并对甲醛和TVOC的降解方法进行了研究。本文主要从室内空气污染来源、污染特征、净化技术等方面,对课题组的前期研究进行了综述总结,明确污染存在的现状,以及各净化技术的优劣分析。
2 室内污染物种类、来源及危害[2]
室内空气污染物的种类非常多,按不同的类型可分为不同的种类。总的来说,空气污染物包括固体颗粒,微生物和有害气体。本文主要介绍前期课题组进行测量的对室内空气质量影响较大的相关污染物的来源及危害。
2.1 甲醛
在诸多的室内空气化学性污染物中,甲醛以其来源广、毒性大、污染时间长等特点,已成为主要的室内空气污染物之一。在自然界中,甲醛是甲烷循环中的一种中间产物,背景值非常低。据有关报道显示城市空气中的年平均值大约是在0.005~0.01mg/m3,一般不超过0.003mg/m3。室内甲醛的来源非常广泛,来自室外空气污染的甲醛主要来自工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等排放或产生的甲醛,这部分气体扩散进入室内,构成室内甲醛污染的一个来源;来自室内本身的甲醛主要来自建筑材料、装饰物品以及生活用品等化工产品,同时还包括燃料和烟叶的不完全燃烧。
甲醛是一种无色的刺激性气体,在室内空气中扩散会刺激眼、鼻、喉、皮肤等,且对皮肤、眼睛内膜、咽喉的刺激作用特别明显。其经呼吸道吸收进入人体,会引起人头晕、头痛、恶心、呕吐、流泪、喉痛、胸闷、胃纳差、心悸、失眠、记忆力减退、植物神经紊乱等;长期吸入甲醛可能导致胎儿的畸形,畸形,甚至死亡。妊娠综合症、女性月经紊乱、染色体异常,鼻咽癌也都是长期吸入甲醛的后果。接触高浓度的甲醛时,人的神经系统、免疫系统和肝脏等也会受到侵害。
2.2 总挥发性有机物
总挥发性有机物(TVOC),并不是某种特定的化学污染物,它是一个综合指标,系指室温下饱和蒸汽压>70.91Pa 或沸点<260℃的一类有机物,当多种挥发性有机物共存时,对人体健康的影响不容忽视。室内VOCs 不仅受室内污染的影响,还与室内复杂的装饰装修材料、污染源的释放、人们的活动有着密切的关系。其来源主要归纳于以下几个方面:建筑装修材料、家具诸如人造地砖、油漆、涂料、地毯、壁纸等;日常生活用品如化妆品、清洁剂、消毒剂、家用电器、打印机等;吸烟、取暖、烹饪过程中也会产生少量VOCs。
总挥发有机物(TVOC)的危害很明显,当居室中TVOC 浓度超过一定浓度时,短时间内会出现头痛、恶心、呕吐、四肢乏力,严重时抽搐、昏迷、记忆力减退等。TOVC 伤肝脏、肾脏、大脑,引起免疫水平失调,影响中枢神经系统功能。总挥发性有机物会刺激眼睛和呼吸道,使皮肤过敏,头痛、咽痛与乏力,导致变态反应甚至癌症。
3 室内空气污染特征
本课题组前期对重庆新装修建筑室内空气污染问题进行调查并通过现场实测法检测室内空气中甲醛和TVOC浓度,以了解新装修后建筑室内空气甲醛和TVOC浓度水平。
3.1 甲醛
本课题组对重庆市部分新装修住宅、办公室、教室室内空气中的甲醛进行现场检测,检测结果见表1。
表1 甲醛检测结果
按我国现行的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2010)[3]中规定住宅等I类建筑室内空气中甲醛浓度不得超过0.08 mg/m3,办公室等II类建筑室内空气中甲醛浓度不得超过0.1mg/m3。由表1可以看出,所测点位大部分甲醛超标,其中办公室超标率62.5%,教室超标率46%,住宅类甲醛超标率最高达76.3%,住宅类超标倍数最高达11.4倍。住宅类超标率最高,超标倍数最大,其次是办公楼,原因是室内装修装饰材料是甲醛的主要来源,又住宅类、办公楼内家具种类相对复杂;住宅中不同类型房间的室内空气中甲醛浓度水平存在差异,卧室类房间甲醛平均浓度是客厅类房间的2.82倍,卧室与客厅相比,存在面积小、封闭性好、通风不好,以及装修情况复杂,地板多采用木地板,木制家具多等特点[4]。因此卧室作为室内主要休息停留场所,严重的甲醛污染已对人体健康构成威胁,应引起大家的关注和重视。
3.2 TVOC
本课题组对重庆市新装修住宅、办公室、教室室内空气中TVOC进行现场检测,检测结果见表2。
表2TVOC检测结果
按我国现行的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2010)中规定住宅等I类建筑室内空气中TVOC浓度不得超过0.5 mg/m3,办公室等II类建筑室内空气中TVOC浓度不得超过0.6mg/m3。由表2可以看出所测点位教室类TVOC超标率最高为85%,最大超标倍数为3.85,平均浓度比办公室类平均浓度小为1.67mg/m3,因为教室内有较大数量的桌椅,导致教室TVOC污染的普遍性,部分教室内装饰面板墙现场做漆距离检测时间较短,残留较多污染物;办公室类超标率60.6%,最大超标倍数为23.66倍,由于部分办公室家具种类多、用量较大(皮质沙发、大班椅,会议室内的羊毛地毯等)释放出挥发性有机污染物,而且办公室类TVOC浓度范围比较大,为0.1~14.7mg/m3,可能是由于房间的用途有较大的区别, 室内装修及物品设备有较大的差异, 从而使得室内的污染情况也有很大的差异;住宅类TVOC超标率为35%,平均浓度0.43mg/m3污染最小。
3.3污染衰减分析
针对室内装修所带来的众多危害,本课题组对新装修居室室内空气甲醛的污染状况进行了调查,调查结果显示,其室内空气中甲醛浓度随着装修完成后时间变化而变化,在装修结束后六个月内均表现为先升后降。室内空气中甲醛浓度峰值均出现在装修完成后三个月;而在装修完成六个月后,住宅卧室甲醛平均浓度为0.14mg/m3,书房为0.1 mg/m3,客厅为0.06 mg/m3,办公室空气中甲醛平均浓度为0.06 mg/m3[5]。
田亚芹[5]等人在新装修住宅甲醛污染的研究中对8户新装修居室空气中的甲醛、TVOC的变化规律进行了探讨,并对各个住户所用的装饰材料进行了比较,结果发现居室装修后与装修前甲醛、TVOC浓度有着明显的变化,而且甲醛、TVOC的浓度受到通风状况、季节变化和材料质量好坏的影响,苯系物浓度同时间呈负相关的关系,即时间越长,浓度越小,甲醛在100d 之后对人体还有一定危害,而TVOC在15~60d 时间里可挥发完全。
甲醛在胶粘剂中以脲醛树脂等形式存在,即使过去几十年仍会缓慢地从树脂中游离出来造成长时间的空气污染,而VOCs的使用量虽然很大,但大多使用于物体的表面,在较短的时间内能够较快的挥发释放,所以在短期内浓度可以达到很大,但随着时间的推移,浓度降低较快[6]。
4 室内空气净化技术
针对日趋严重的室内空气污染,科研人员积极投入室内空气污染的防治以及净化研究工作之中,涌现出了大量的室内空气净化技术,室内空气净化技术主要有生物净化技术、物理净化技术和化学净化技术等[7]。
①生物净化技术
目前主要是用植物吸收,或用微生物、酶氧化分解室内有机污染物。本课题组邵茂清等人[4]选用吊兰、芦荟等植物,进行室内空气中甲醛的去除与净化的实验研究,实验结果表明,甲醛初始浓度为0.20~1.10mg/m3 的室内空气,吊兰去除率为92~96%,芦荟去除率为55~91%,可见,吊兰和芦荟对中低浓度的甲醛污染净化能力较好。铁树、、常青藤等植物能适量吸收室内空气中的挥发性气体。生物净化技术对室内污染物有着良好的吸收功能,且净化成本较低,但其处理能力相对较弱,处理周期都较长,应用于污染严重的室内环境中可能导致自身的损伤,因此一般将生物技术辅以其它净化方式,已达到去除污染物的目的。
②物理净化技术
利用物理特性来净化室内空气,如通风换气、吸附、静电作用、红外作用以及电子特性等,对应于这些特性的物理净化方法主要有通风换气法、吸附法、静电除尘法膜、低温等离子体技术等等。吸附方法适合于室内空气中的挥发性有机化合物、氡气等的净化,能够有效清除浓度低的有害物质,净化效率高[7]。自然通风对去除甲醛、TVOC效果明显,尽可能增加室内的通风,尤其是温暖季节。需注意使用低污染的新风,对一般无中央空调的居室则尽可能打开门窗,进入新鲜空气。
③化学净化技术
通过化学反应(聚合、氧化、分解和光催化)将气态有机污染物转化成无毒无害的小分子。近年来兴起的光催化氧化技术在室内空气污染治理领域应用得较为广泛,光催化剂本身无毒、无害,无腐蚀性;光催化反应条件温和,室温在紫外光或可见光照射下即可发生反应;催化反应速度快,生成的产物为二氧化碳、水及无机盐等,二次污染小[8]。鉴于以上优点,纳米光催化术受到了人们的普遍关注,并认为是最具潜力的环境污染控制技术。Lwasa Stevens[9]等研究表明较低浓度的甲醛气体通过纳米TiO2 光催化反应器的降解率可达100%,无紫外光而利用太阳光时,降解率为35%。因此,在居室等建筑物表面涂敷纳米TiO2 光催化薄膜或安放TiO2 光催化净化设备均可有效地降解室内甲醛。另外还可运用空气负离子技术、材料封闭技术等均能不同程度地降低空气中甲醛污染,有利于改善室内空气质量,保护人们身体健康。
④控制污染源[10]
控制污染源是室内空气污染防治对策之一,严格选用高质量的装饰和装修材料,通过改变建筑装潢等各种材料的特性,来改善室内空气质量,用已知无毒的原材料代替有毒的原材料,在装修材料的选择上,应选用环保安全型材料,如不含甲醛的黏胶剂、大芯板、贴面板等,购买复合板, 地板等选用国家允许生产的合格产品, 购买时应注意甲醛、苯等有害物质的含量高低,从而提高装修后的空气质量。
5 结论
本课题前期调查实测结果显示,住宅类甲醛污染最严重,超标率为76.3%,最高超标倍数为11.4倍;其次是办公室超标率为62.5%,最高超标倍数为9.6倍;教室类甲醛污染相对较小,超标率为46%,最高超标倍数为3.25倍。住宅类TVOC污染相对较小,超标率为35%,最高超标倍数为2.92倍;教室超标倍数仅为3.85倍,但污染比较普遍,超标率达85%; 办公室类TVOC污染最严重,超标率为60.6%,最高超标倍数达23.66倍。结果表明,重庆新装修后建筑室内空气中存在甲醛和TVOC污染问题,已严重威胁到人体健康。
针对重庆新装修后建筑室内空气中存在的污染问题以及各净化技术的优缺点,并根据室内污染情况采取不同的治理方法。①室内污染程度较小时,主要采用植物吸收等生物净化方法和通风换气等物理净化方法;②室内污染严重时,需采用光催化等化学净化技术,并辅以生物、物理净化方法;③控制污染源,用无污染或低污染的材料取代高污染材料,采取避免或减少室内空气污染物产生的设计和维护方案,是最理想的室内空气污染控制方法。
本课题仅对室内甲醛、TVOC的污染特征及净化技术进行了研究,而决定室内空气品质的影响因素还有苯系物、PM10、氡、噪声以及相应的室内空气热舒适性因素(室内温度、相对湿度、风速及气压)等,应进一步开展室内苯系物、PM10、氡等影响因素污染特征的研究。
参考文献:
[1] 赵文霞,白志鹏,马玲.石家庄市室内空气中甲醛、苯系物和TVOC的污染特征[J].城市环境与城市生态,2008,21( 6).
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中图分类号:X24 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)17-0207-04
1概述
城市群作为推进新型城镇化的主体形态,已经成为加速我国经济增长的坚实力量。然而,随着城市群经济的快速发展,带来了严重的区域空气污染问题,已成为威胁我国可持续发展和人类健康的重要挑战。2016年11月-2017年1月,京津冀地区发生7次中、重度霾天气,比2015年同期增长两次。2016年12月29日-2017年1月4日,山|省17地市共有16市重污染天气预警。2016年12月19日,我国重度污染的省区市数量有17个,重度霾污染区域的面积达到58万平方公里。根据美国耶鲁大学的《2016年环境绩效指数报告》显示,我国空气质量排名在全球属于倒数第二,是空气污染重灾区,其中城市群作为经济更发达、人口更集中区域,其空气污染过程同步性更明显,区域污染特征更显著。因此,城市群空气质量问题成为目前的研究热点问题之一。另外,在我国工业化、城镇化的进程中,我国政府始终重视空气质量问题。虽然在政府和社会各方面的不懈努力下,我国空气污染防治工作取得许多进展,但是随着我国经济的迅猛增长,城市群在经济、社会、文化等方面发展的同时,其空气质量出现复杂的时空特征,使得空气污染形势仍非常严峻。因此,根据不同城市群面临的特定问题,充分分析空气主要污染物的时空分布变化特征,并找到影响该时空变化特征的因素,是进一步促进空气质量的提升、推进新型城镇化进程的关键问题之一。
目前国内的研究内容大多数集中到自然因素、社会经济因素对城市群空气质量的影响研究。例如,李明华等(2008)研究了秋季海风的出现对珠江三角洲城市群空气污染浓度增加的影响。袁博等(2009)、罗岳平等(2014)等主要分析了主要污染物的季节变化特征。周德平等(2010)分析了2007年春季沙尘暴对辽宁中部城市群的可吸入颗粒物的影响,研究得出沙尘暴天气会使得PMIO与PM2.5质量浓度明显增加。廖志恒等(2014)分析了长株潭城市群2013年近10天的空气污染过程,分析得出秸秆焚烧火点分布、大气环流、高压等对该区域的空气质量有重要的影响。陈永林等(2015)利用2013年全国省会城市、直辖市及主要地级市共156个城市的数据,运用双变量分析法,主要揭示了季节、降水、气压、温度等对全国城市群空气质量的影响,以及AQI、PM10、PM2.5与地区生产总值、工业用电量等之间的相关关系。胡秋灵等(2016)利用AQI数据,统计分析了滇中、黔中、北部湾三个城市群的空气污染差异性,并得出城市群空气污染存在季节效应与节日效应,首要污染物种类明显不同等结论。
国外学者主要研究城市层次的相关空气质量研究。比如,Laureti等(2014)利用STIRPAT模型,分析了马德里城市的社会一经济因子与空气质量环境因子之间的复杂关系,发现私人交通工具相关变量与NOx排放存在正的统计相关性。Tsegas等(2015)利用不同尺度上的耦合系统,模拟了巴黎地区大气污染的扩散与城市冠层结构之间的时空关系。Rodriguez等(2016)利用贝叶斯平均选择模型,实证分析了欧洲249个大城市的结构与造成空气污染的主要因素:NO2,PM10,SO2之间的关系,结果显示,城市结构与空气污染存在显著相关性。基于空气质量变化的复杂性与潜在的非线性,Thunis等(2015)提出了一种新的函数时间平均方法,来量化空气质量模型中的非线性效应,并利用欧洲城市空气质量中PM10、PM2.5、03在年、月、日平均中体现出的非线性,实证分析了该方法的有效性。为了评估大范围尺度上的可持续化发展,X.Feng等(2015)提出了一种基于空气质量轨迹分析与小波变化的人工神经网络模型,用来预测可吸入颗粒物的日均浓度。
综上所述,国内外关于城市群空气质量时空分布特征及其影响因素的研究不多,而且已有的城市群空气质量时空分布研究往往局限于空气质量指数AQI、可吸入颗粒物PM10与PM2.5的年平均值为基础数据,这种数据分析基础很难准确的体现城市群空气质量的时空变化。另外,相关的数据分析与仿真模型很少是运用MATALB软件进行研究的。因此,本文以山东半岛城市群2013年12月-2016年11月的空气质量指数AQI、可吸入颗粒物PM10与PM2.5、SO2、CO、NO2、O3的月数据为基础,采用MATLAB软件进行编程计算其Moran’Ⅰ指数,计算了该城市群空气质量的时空分布特征,并运用MATALB编程双变量相关分析法分析了影响该城市群空气质量的因素,为促进城市群空气质量的提升、推进新型城镇化进程提供新的实证基础,同时也为我国如何进一步解决区域空气污染问题提供可借鉴的参考理论。
空气污染监测点的选择是污染治理中的重要工作,它布设的合理与否直接关系到监测结果的准确性和精确度,是制定空气污染治理策略的重要依据,也是实现可持续发展战略的重要组成。但是受到各种因素的影响,空气污染监测点的布设中还存在着一定的问题,需要我们工作中努力的探讨和总结。
1、空气污染监测点的布设原则
在空气污染点布设工作中,整个布设工作的开展是根据所在区域实际污染情况进行的,是将城市空气污染分为低、中、高三个等级进行布置,其布设按照具体规划和要求进行的。通常在布局的时候需要严格按照风向和地域条件设置。在下风向和上风向两个不同的部位设置的空气污染监测点数量和类型也不尽相同,一般来说在工作中都将工作重点置放在下风向空气污染监测点的布置上,以这两个监测点的数据进行对比,从而得出最佳的监测数据。根据城市人口目的进行布置,在不同人口密度条件下适当的进行调整,从而为保证采样准确性提供支持。同时在布置点设计上,需要选择合理的设置地带,尤其是宽广的地域范围,但是尽可能的避免监测点周围出现大范围的森林和草地,因为一旦出现大规模的绿化带、植被,其必然无法满足设计标准和要求。
2、空气污染监测点布设的相关问题
空气环境污染监测中,监测点的布设问题十分复杂,但是总结起来具体表现在以下的几个方面。
首先,监测目的。在空气污染监测体系中,不管是城市环境空气质量的监测还是乡村环境空气质量的监测都是十分重要的,它都和整个城市污染有着密切的关系。但是一般来说,工作人员普遍将工作重点置放在城市空气污染监测方面,对于乡村空气污染监测没有给与过多的关注。城市环境质量的监测主要是为了调查城市空气质量和空气中污染物的分布状况,使得空气中一些敏感性的污染物能够暴露出来,进而为城市环境保护工作的开展提供参考和借鉴。在目前的工作中,为了掌握污染源的变化趋势以及排放污染物消长规律,前者都是在不点方法上采用多种网格法和功能区域划分的方法,而后面则是利用扇形、圆形的布点方法进行监测点的布设。
其次,污染源的状况。在空气污染监测点的布设工作中,必须要提前调查区域以及邻近区域的污染源的分布、构成以及跑储量,这些问题都是影响空气污染的主要原因所在,例如对污染源分布较为均匀的区域,应当采用规格网格法进行分布,同时还要分析污染源产生和形成规律。
再次、地理条件。地形、地貌、风场情况、压力特性等自然因素是影响环境空气监测点布设的主要原因之一,在选择的过程中必须要高度重视这方面的内容,在选择的时候不同的地貌和地理条件要采用不同的布设方法。
3、采样站数量的确定
在环境监测工作中,对于采样站点的设计和布设应当严格按照国家规定进行,且根据城市实际情况进行采样和布设。如果不能按照当地污染源状况、地理条件、人员密集程度确定分布点设置数量和方式,同时这种设计方法在应用中数据的差异性必然十分明显,我们在这个过程中无法采用科学的管理数据和策略进行分析。在目前的工作中,我们可言采用环境保护为原理来进行分析,以避免因为采样站数量确定而引发不必要的环境污染和影响。在目前的环境监测点设置工作中,常见的数量确定方法主要包含了人口数量、人口密集度、建筑物密度以及制备密度开展的。近年来,随着科学技术的飞速发展,已自动监测为主、人工连续采样为辅的采样站建设逐渐被人们重视,成为空气污染监测点布设的主要内容之一。
4、采样站的布设方法
按照上述种种技术手段进行分析,在采样站不设的时候需要严格按照当今科学技术策略进行,一般的设计方法包含了统计法、模拟法以及常见的经验断定法,这些方法的应用都有着独自的优劣势,因此根据不同的地理特征和地理条件选择不同的管理控制策略。尤其是在那些监测点设置条件较为恶劣的地区,由于交通条件和地形的限制,在工作中我们很难采用统计、模拟等方法来布局,因而经验法的应用优势就显得十分的突出。
3.1功能区布点法
功能区布点法在目前的社会发展中应用较为普遍,尤其是在一些常规的环境监测工作中,更是有利于社会经济的发展,它的应用有效的实现了应用经济性、综合性,为实现多种不同污染同步监测做出了重大贡献。这种方法在目前的应用中主要是以区域为标准进行划分,然后根据实际检测条件来进行科学布局,在具体设计的过程中通过上述原则来设置采样站的数量和布设规律。
3.2网格布点法
网格布点法的应用在我国的环境监测工作中同样较为常见。这种布点法是将监测区域地面划分成若干均匀网状方格,采样点设在两条直线的焦点处的方格中心来完成整体的布设。一般情况下,测控点在下风向应稍多一些,同时在上风向设置少量监测点,以方便作对比。当然,网格的大小对于这一方法的实际应用效果有着重要的意义,所以在具体的应用过程中,必须从城市的具体数据出发,合理规划网格的大小。
3.3扇形布点法
前言
随着经济地发展,人们的生活质量得到了迅速提高,现在的物质生活已经满足不了人们的需要,将更加注重居住环境与空气质量。工业地快速发展加剧了环境的污染程度,相关部门为了提高环境的监测能力,将采取有效地空气污染监测措施并进行布点建模,这样可以快速地判断空气质量是否符合大气质量标准,随时可以作出调整政策如对污染环境重的工业实施监控等,来缓和空气污染局面,因此研究空气污染监测与建模具有重要意义的。
1 加强空气污染监测的必要性
现在的环境空气的质量与人们的生活密切相关,日常生活中,人们需要大量的时间进行外出如购物、工作、旅游等,因此人们又权利去关注外界环境空气污染的程度、环境保护措施等,随着经济地不断发展,环境污染问题越来越严重,人们的环保意识也不断地增强,都希望目前的生活环境能够得到改善。只有加强空气环境监测工作才能够真实地反映大气的污染状况,便于相关环部门作出正确地决策,这样生活的环境才会从根本上得到缓解甚至改善。因此。从环境对人体健康影响的角度看,开展空气污染监测工作是十分必要的。
2 浅析我国空气污染监测现状
自从建国以来,我国一直致力于发展工业,虽然综合国力得到了显著地提高,但是却严重污染了环境。近年来,我国已经将颁布了关于保护环境的种种条例,相关部门也制定了有效地措施,现在分析下国内空气污染监测现状。环境监测是环境保护的基础性工作,具有涉及面广、专业性强和投资大等特点。现在国内环境部门将在全国组织监测网络,建立一个网络模型,希望能够提高国内空气监测质量。目前,国家已经制订了统一的监测原则,在各地方设立了环境监测站,充分发挥了各方面的技术人才与设备,应用了科学合理地监测与测试数据的技术,国家仍在不断地完善环境保护法律,促进我国环境监测工作进一步地展开与加强。现在空气环境监测主要是运用各种方法连续或者间断地测定环境空气中污染物的性质、浓度、影响范围,观察、分析其变化及对环境影响,并评价空气环境质量的过程。其实,空气环境监测不单单地监测环境数据,而是通过数据能够发现人们生活对环境影响的关系,这样才能真正地找到控制环境污染程度的办法。现在国内监测环境主要分为环境空气污染源监测、环境空气质量监测、特定目的应急监测等三种,虽然整体环境监测工作并无漏洞,但是仍然存在一些问题有待完善,需要提出更为科学有效地空气质量监测措施来弥补。
3 探析加强环境空气质量监测的方案
3.1 采取一系列有效地空气质量监测措施
为了便于准确判断区域空气污染状况及空气质量变化趋势,并为空气质量预测、预报,为后期制定保护环境的方案提供科学的依据,对空气污染源和空气质量进行监测时,需要采取以下有效措施来加强环境空气质量监测工作:第一是规定各类监测工作的主要污染物,对空气污染源监测时,主要监测的污染物有烟尘、粉尘、二氧化硫、一氧化碳等。对空气质量监测时,主要监测的目标是二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、可吸入悬浮颗粒物、一氧化碳、降尘等。第二是对有关空气质量的法规、技术标准、污染测定方法及对测定仪器等进行抽查与监督,这项工作应该由我国的环境部门与地方政府相关单位组成督查小组负责,这样可以确保监测数据的精确性;第三是规范监测手段,监测过程中一定要秉着科学的态度进行该项工作,保证监测数据和信息的准确可靠;第四是由国家空气质量监测部门对空气污染物的趋势分析,对各分部门的监测数据进行校正分析,另外在自动空气质量监测中,要进行时刻地监控,防止监测设备出现故障,影响收集数据;第五是运用传感器,监测工作质量的好坏完全依靠先进的监测技术与设备,传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具,现在的监测系统还需引进空气自动监控系统、先进的空气质量检测设备,这些设备可以实现连续实时监测数据,随时就能处理出空气污染指数,空气污染指数及对应的空气质量级别。一级,规定为空气质量优越,无法给人带来健康威胁;二级,规定为空气质量良好,对人体健康无明显影响;三级,规定为空气质量受到轻度污染,正常人群会产生不良的反应;四级,规定为空气质量受到中度污染,正常人群普遍出现刺激症状;五级,严重污染,健康人群出现严重刺激症状。从上可以看出,环境监测工作可以预测空气污染指数,不但可以为环境部门提供科学依据,而且可以为人们的外出提供准确地信息。
3.2 空气污染监测布点建模是提高监测效率的重要方案
布点建模工作可以大大地提高环境监测工作的效率,监测的数据也会更为准确,能够真实地反映大气的污染状况。本项工作的重点就是选择好空气污染监测点,它直接影响到监测结果的代表性和精度,是空气污染监测质量控制首要工作,也是监测质量保证的一个重要环节。环境空气污染监测中样点的布点建模问题是比较复杂的,需要综合考虑各项因素的影响,主要应考虑以下几方面的因素:第一是监测的目的,在空气污染监测体系中,包括城市环境空气质量的监测和污染源对环境影响的监测,目标不同,它们的监测目的是不同的。城市环境空气质量的监测,主要是为了调查环境空气中污染物的时空分布规律以及对敏感体的暴露情况,进行污染对环境影响的监测,主要是为了掌握污染源的变化趋势以及排放污染物的规律。前者在布点方法上多采用网格法和功能区划法,而后者多采用扇形布点法和同心圆布点法;第二是污染源的状况,调查范围内及附近范围污染源的分布、排出量等因素,都影响监测布点方法的确定。例如,对子污染源分布比较均匀的范围,宜米用规格网格法布点,而对子污染源相对比较集中的范围,宜采用扇形布点法或同心圆布点法;第三是地理环境如地形特征,风力情况等,这些因素都会影响监测点的选择。如对于山坡区域、山谷风规律明显,布点要考虑风向主轴;在静风频率大的区域,就可以按规格网格法布点;第四是监测点的代表性,每个监测点所代表的作用是不同的,每一个监测点都有特殊的作用如是代表一定的功能区,代表污染源的影响、代表区域环境背景等。功能相同的代表点,需要去掉,如果漏掉具有特殊功能的代表点需要及时地补上;第五是监测点的数目,如果该监测任务是暂时性的,需要得到精度较高的结果,可以增大样点的布设范围,对于需要布设众多监测点的情况下,可以选择各种布点方法,例如规格网格法、扇形布点法等。对于长期的定点监测,则不能够设立过多的监测点,这将需要花费大量的资金,因此需要采用按人口和功能区布点法。这五种因素直接影响到后期的布点建模,在此工作中必须考虑全部因素,才能形成有代表性的布点建模,更好地完成环境监测工作。
4 结束语
总而言之,做好空气污染监测工作是保护环境的基础,只要更为准确地监测数据,才能制定出更为有效地保护环境方案,这将会使环境污染程度得到了控制,人们的身心健康也会得到了保障。
中图分类号:X51
文献标识码:A
文章编号:1674-9944(2010)08-0127-03
1 引言
空气是人类赖以生存的基本要素之一。人类在室内长时间的停留使得室内空气与人的接触量占据了人的一生与空气总接触量的绝大部分。国外资料调查显示,人的一生中有80%~90%的时间在室内度过,这里所指的室内不仅包括我们平时所认为的居室、办公室、教室等室内环境,还包括类似餐厅、宾馆、影剧院等公共场所,以及各种小汽车、公交车、地铁等交通工具。所以室内空气质量的好坏直接影响着人类的健康,室内空气污染问题应该受到绝对的重视。室内空气污染早在20世纪60年代就已经被发现,世界上一些环境保护专家已经把“室内空气污染”列为继“煤烟型污染”和“石油型污染”之后的第三代污染问题,如何改善室内空气质量则成为公众最为关心的问题。
2 改善室内空气质量的途径
室内空气污染物多种多样,主要分为4大类,具体情况见表1。如此种类复杂的污染物不可能通过一种途径进行消除,各种试验和研究数据表明,改善室内空气质量的主要途径有3条:去源、通风和转化。
2.1 去源
现代建筑物多半采用密闭式空调系统,其显著特征为空气交换率低,如果室内存在空气污染源,便会造成空气污染的累积,使得室内空气品质日益恶化,而对人体健康造成不利的影响。改善室内空气质量,去除污染源头是最为根本的治理方法。室内空气污染物除了部分是由室外所扩散进入外,其余大多是由室内污染所产生的,而室内污染源随室内的环境特性有所差异,大体分成下列4种。
2.1.1 室内燃烧行为
室内燃烧行为包括烹饪、取暖、抽烟及烧香拜佛,这些行为产生的室内空气污染有CO、CO2、NO、NO2、悬浮颗粒物和挥发性有机物等。烹调产生的污染物主要有油烟和燃烧烟气两类。在烹调过程中,由于热分解作用产生大量有害物质,目前已经测定出的物质包括醛、酮、烃、芳香族化合物等共计220多种。燃料在燃烧过程中会产生CO、CO2、氮氧化物、SO2、丙烯醛和未完全燃烧的烃类,以及悬浮颗粒物,这些都对人体健康都存在着危害,是癌症的诱发因素。
在室内吸烟,会造成严重的室内空气污染,香烟烟雾的成分极其复杂,目前已经检测出3800多种物质,烟雾在空气中以气态、气溶胶态形式存在,气溶胶态物质的主要成分是焦油及烟碱(尼古丁,每支香烟约产生0.6~3.6mg尼古丁)。焦油中含有大量的致癌物质,相对于吸烟者来说,对被动吸烟者肺功能的伤害更加严重。
2.1.2 室内建材及装潢材料
室内建材如石材可能会释出氡气,而一些木制家具可能会产生甲醛及挥发性有机物。建筑材料自身释放的有害物质主要是氨和氡。氨产生于建筑施工中使用的混凝土外加剂,主要是冬季施工过程中在混凝土中加入的混凝土防冻剂,以及为提高混凝土凝固速度而使用的高碱混凝土膨胀剂和早强剂,其中所含的氨类物质会随着温度、湿度等环境因素的变化而还原成氨气,并从墙体中缓慢释放出来,造成室内空气中氨的浓度超标。研究人员开展的长期接触低浓度氨对人体健康的调查说明室内低浓度氨对长期暴露人群存在健康风险。
释放氡的建筑材料主要包括建筑石材、砖、土壤、泥沙等,同时室外空气、供水、天然气等也是室内氡的主要来源。近年来国内外流行病学研究调查结果表明居室内水平氡浓度暴露与肺癌危险度的关系密切。
室内装修的主要材料是胶合板、刨花板等人造板材,生产这些板材所用的胶黏剂中含有甲醛,其中残留的甲醛会逐渐释放出来,成为室内空气的主要污染物。同时在装修过程中使用的油漆、涂料及其添加剂和稀释剂、胶黏剂、防水剂、溶剂等,都含有苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。甲醛是一种无色易溶的刺激性气体,可经呼吸道吸收,是室内空气污染的主要污染物之一,已被世界卫生组织确定为可疑治癌和致畸形物质。它对人体健康的影响很大,包括对眼及呼吸道粘膜的刺激,对免疫系统的影响,对肝脏的损害,对皮肤的影响,对内分泌系统的影响,对神经系统的影响以及致突变和致癌作用。
2.1.3 日常用品
日常用品包括尿素甲醛泡棉绝缘材料、石棉绝缘材料、杀虫剂、喷雾发胶、复印机及空气滤净机等产品的使用,均会产生室内空气污染物,如甲醛、石棉、挥发性有机物及臭氧等 。
曾被广泛用做隔热材料的石棉制品,使用后会产生有害的石棉纤维,其吸入人体呼吸器官中,易沉淀在肺部深处,导致肺癌,故近年已被国家明令禁止使用。杀虫剂是一种化学产品,使用后其中含有致癌物质的挥发性有机物进入到空气中,对人体伤害的影响也不可忽略。计算机、复印机、打印机等现代化的办公设施也会释放污染物质,相信CRT显示器的辐射问题是液晶电脑受欢迎的主要原因之一。国外的实验显示,复印机和静电空气滤净机中的高电压装置,是室内臭氧的主要来源,而臭氧对皮肤的具有一定的危害。
2.1.4 其他因素
其他的因素包括病人呼吸产生的病菌、室内盆栽、植物产生的花粉,宠物产生的毛发及人类新陈代谢活动所产生的CO2等均会影响室内空气品质。室内空气生物性污染因子的来源具有多样性,主要来源于患有呼吸道疾病的病人、动物等。此外,环境生物污染源也包括床褥、地毯中孳生的尘螨,宠物产生的毛发,厨房的餐具以及卫生间的浴缸、面盆和便具等都是细菌和真菌的孳生地。
人体自身会通过呼吸道、皮肤、汗腺、大小便向外界排出大量空气污染物。此外,人体感染的各种致病微生物,如流感病毒、SARS病毒、结核杆菌、链环菌等也会通过咳嗽、打喷嚏等进入室内空气中,进而危害人体健康。
2.2 通风
通风是解决室内空气污染最为经济可行的办法,这种方法简便易行,没有成本,且效果显著。室内空气品质与空气交换率有密切的关系,当通风情况良好时,室内空气污染物会因室外空气的进入而稀释其浓度,但当通风不良时,室内空气污染物会在室内累积而增加其浓度。自能源危机以来,世界各国采用节约能源政策,新盖的高楼大厦多为密闭式建筑,空气交换率低,使得室内空气品质恶化,于是产生了SBS(Sick Building Symptom)问题,对人体的健康造成了不利的影响。
近年来,随着社会经济的高速发展,人民生活水平的提高,人们对办公和居室环境越来越崇尚舒适化和高档化,中央空调的使用是集中表现之一。但中央空调换气率较低,如果居室内有一个人带有病菌,病菌因为密闭性强不但不能排出室外,反而会将随着中央空调系统扩散到整个楼群,造成所有人群的不适。以国内常发生CO中毒为例,由于冬天门窗紧闭,瓦斯漏气或煤的不完全燃烧而释放出CO,造成人们吸入过量CO而缺氧死亡。
2.3 转化
所谓转化就是将污染物通过各种途径,包括化学、物理、生物的方法转化为对人体无害或低害的物质。
2.3.1 过滤、吸附
过滤就是通过所选过滤材料将部分颗粒物、烟雾、灰尘、细菌等污染物截流下来,减少对人体健康的危害程度。其中,滤材的选择是关键,选取那些过滤面积较大,不易老化的材料应用于空气净化领域中使其成为一项更加成熟可靠的技术。吸附法是利用某些有吸附能力的物质吸附空气中有害成分从而达到消除有害污染物的目的。活性炭作为吸附材料已有悠久的历史,硅胶和分子筛吸附技术虽然应用时间不长,也被广泛应用于空气净化,是目前去除室内挥发性有机物最常用的控制技术。但吸附技术只是污染物状态的转化,不能从根本上消除这些污染物。
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2.3.2 催化净化、臭氧净化
2010年8月 绿 色 科 技
第8期
纳米级的二氧化钛,在吸收阳光中的紫外线后,形成活性氧类的超氧化物,破坏病毒所寄居细胞的细胞膜,并捕捉、消除空气中的浮游细菌。此外,纳米级二氧化钛光催化净化还可以去除空气中的氨和甲醛。臭氧净化的原理是以普通空气通过高压电厂,使空气中的氧电离,并迅速合成臭氧。但是,臭氧本身也是一种室内空气的污染物,虽然克服了紫外线及一些常用化学消毒剂的不足之处,但是容易产生二次污染。
2.3.3 负离子净化
空气负离子之所以被人们称之为“长寿素”或“空气维生素”,是因为对人体的健康及生态的作用已经被国内外医学实践所证明,且随着技术水平的提高,空气负离子的作用已被认识得越来越清楚。经现代医学研究证明,空气负离子对人体各系统均有不同程度的修复作用。
(1)中枢神经系统。空气负离子可改善大脑皮质功能,使脑力活动效率提高,改善睡眠。
(2)植物神经系统。空气负离子可影响植物神经系统的应激功能,调整植物神经功能失调。
(3)呼吸系统。空气负离子能促进排痰,畅通呼吸道,改善肺的通气和换气功能。
(4)心血管系统。空气负离子具有降压、减慢心率,改善心肌营养状况的功能。
(5)血液造血系统。空气负离子能减慢红血球沉降速率,延长凝血时间,使周围红血球、白血球数量增加。
(6)免疫系统。空气负离子能活跃网状内皮系统功能,使得血液中丙种球蛋白含量增高,从而提高肌体的免疫力。
(7)其他系统。空气负离子对人身体中的其他系统也有一定的效用,如促进胃液分泌,提高食欲,促进新陈代谢,抑制细菌等作用。
由此可见负离子与人体的各系统即人体的健康密切相连,所以努力创造一个富含负离子的环境,将会对人体健康产生明显的促进作用。
2.3.4 生物净化法、植物净化法
生物法处理大气污染物是一项新兴技术,过滤器中的多孔填料表面覆盖有生物膜,并与膜内的微生物相接触而发生生化反应,从而使空气中的污染物完全绛解为CO2和水。目前生物技术在室内空气净化中大量应用。植物净化空气,阻滞灰土,减弱噪音,给人们带来愉悦感,用植物治理污染已引起世界各国科学家的高度重视。尤其是吊兰,芦荟等绿色植物因为可以吸附甲醛,因而越来越为人们所喜爱。
3 结语
美国环境保护总局指出室内空气污染已经成为诱发肺癌的第二个主要因素,对于不吸烟者则是第一诱因。人体患病超过40%是由于室内空气污染所致。癌症这个名词似乎离我们越来越近,而矛头直指环境污染问题,重中之重则是室内空气品质的下降。因此人们在日常生活中应加以注意,主要有以下4个方面。
(1)用无污染或低污染的材料取代高污染材料。采取集中供热,电取暖和做饭,配备性能可靠的通风系统,可避免燃烧烟气进入室内空气环境。尽量不要在室内吸烟,减少被动吸烟。正确选址或使用透气性差的建筑材料等都是减少室内污染源行之有效的办法。
(2)对于已经存在的室内空气污染源,应采用撤出室内、封闭或隔离等措施,防止散发的污染物进入室内环境。
(3)根据居室、厨房、卫生间的不同污染物选用具有不同功能的空气净化装置,如空气净化器、排油烟机、臭氧消毒器等。
(4)推广使用对人体和周边环境无害的健康型、环保型、安全型绿色建筑材料,积极营造绿色建筑是逐步实现提供舒适又安全的室内环境的原则。
室内空气污染的防治方法已经越来越多,主要的研究方向应该朝向多种净化技术的融合发展,以便取长补短,同时充分利用纳米、生物、等离子等新技术,并且,随着法律法规的健全、人类有关知识的增多及环保意识的增强,我们将拥有一个更为健康、绿色的生活空间。
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这次突然袭来的撒哈拉扬尘让蓝天指数一直比较高的英国措手不及。诸多研究机构和专家学者、医务工作者发出了自己的声音。笔者简单地总结出八个问题,综合英国的研究机构及专家学者的意见,试图为国内日益严重的空气污染的治理以及民众的防护措施,提供些许有价值的建议。
空气里有哪些污染物
此次席卷英格兰和威尔士的空气污染事件是由撒哈拉大沙漠的扬尘混合英国本土和欧洲的空气排放物造成的。由于当时英格兰和威尔士的风力偏弱,导致了大自然生成的污染物和人为造成的污染物产生了鸡尾酒混合效应,浓重的雾霾因此笼罩在英国上空。
笼罩在北京等中国大都市上空的空气污染物主要是微尘,加上二氧化氮、二氧化碳等有害气体。如果遭遇沙尘暴,那么这些空气污染物与黄沙和尘土结合,就会形成能见度极低的雾霾。这些污染物导致了空气质量的严重下降。
汽车尾气是重要的罪魁祸首,汽车排放的尾气当中包含的污染物,比如一氧化碳、二氧化氮、挥发性有机化合物,以及微尘――这些污染物加上空气中原本存在的臭氧,在阳光的照射下相互作用,导致空气质量下降。在这些污染物中二氧化氮和挥发性有机化合物的危害尤其大。
空气污染物随气流运动
这些空气污染物导致排放地及其周边地区的空气产生严重污染。它们还可以随着空气运动到很远的地方――这次英国的空气污染事件中的很多空气污染物来源于欧洲大陆,它们聚集在英格兰的东南部地区,造成当地严重污染。
撒哈拉沙漠的沙尘是随着空气运动来到英国的。气象专栏作家娜扎内恩・戈哈发介绍说:“近期在沙哈拉沙漠有猛烈的沙尘暴。因为撒哈拉沙漠上空的气流运动是从南往北的,于是大量沙尘被吹到了欧洲西部,进入威尔士和英格兰上空。我们见到橙黄色的沙尘的原因是因为近期的降雨。降雨能够将沙尘从大气层的上层带到地面或者地面上空。降雨的水汽蒸发掉了,剩下来的就是橙黄色的沙尘。”
去年覆盖中国东部的浓重雾霾也是因为空气运动引起的。空气污染物当中的微尘会被降雨带到地面,它们会降落到汽车的挡风玻璃上,以及其他户外的建筑及物体上。降雨对于其他空气污染物也有清洗的作用。
空气污染的威胁
空气污染会导致眼睛和鼻子过敏,也可以导致哮喘和喉部疾病。空气污染对幼儿和老年人以及肺病患者、心脏病患者的危害尤其大。英国肺病基金会前任主席凯斯・泡洛兹告诫英国公众:“有哮喘及慢性阻塞性肺病的患者必须随身携带人工呼吸器,而且他们的人工呼吸器最好带有空气污染防护装置,他们使用人工呼吸器的频率要增加一倍。在空气污染非常严重的时候,他们最好不要外出,也不要进行户外活动。”
人们需要戴口罩吗
在空气污染十分严重的地方,比如说中国,口罩已经成为了很多人的生活必需品。但是伦敦的医生卡罗尔・库珀博士却说:“口罩最好还是不要戴的好。因为口罩未必十分有用,而且佩戴口罩会让人的呼吸变得困难。口罩对于佩戴者来说,其心理安慰作用大于医学效用。”
沙尘会不会让航班中断
很多飞机的乘客都有这样的印象:2010年冰岛南部的艾雅法拉火山爆发,火山灰形成的云团让途经的飞机陷入混乱。事实上,飞机都害怕沙尘,因为沙尘会导致发动机故障。不过对于此次英国的空气污染事件,英国空中管制委员会的发言人却说,沙尘不会对飞机产生太大的影响。他的心理安慰并不能让公众信服。
比之于他的说法,英国航空公司的一名官员的说法要中肯得多,他表示:“我们会采取一切措施,避免我们的乘客受到沙尘的影响。”雾霾和沙尘对于航空器的飞行和降落的危害显而易见,很多国家经常会因为大雾或者强降雨等原因而中止飞机起降。
空气污染该如何衡量
英国环境部门已经了标准将空气质量划分为10个等级,每一个等级用不同的颜色进行标记。他们还用相应的颜色绘制了英国全国的空气污染状况示意图。伦敦及伦敦东南部地区,包括东安格利亚、埃塞克斯和肯特,空气污染程度为紫色,这是英国空气污染的重灾区。在英格兰北部、苏格兰和北爱尔兰等地区,空气质量的颜色为绿色,标志着空气污染程度较轻。对于空气质量,中国也出台了相应的标准,也用不同的颜色表示不同的空气污染等级,在这个方面,中国这个受到雾霾困扰的发展中大国,做得并不比英国落后。
污染最严重的城市在哪儿
根据世界卫生组织整理的世界上重度污染的城市列表,伦敦还是处于列表的下方的,它的空气污染程度接近布达佩斯和杜塞尔多夫。世界上空气污染最严重的城市是位于伊朗西南部的Ahwan,它的空气污染程度大概是伦敦的13倍。印度新德里的空气污染程度是伦敦的7倍。伦敦的空气质量在世界卫生组织的列表上位于慕尼黑、东京和堪培拉之后。空气污染的指数是根据每立方米中的微尘的数量来制订的。中国及东南亚地区是全球空气污染的重灾区,北京在世界城市空气污染排行榜上位置靠前。
近期大气污染十分严重,持续时间较长的雾霾天气可谓是让人处于“十面埋伏”的境地,人们的健康受到严重威胁。大气污染是环境污染的重要内容,我国对于大气污染的治理从未间断过,但是大气污染治理工作的效果并不理想,一些相关的治理策略还需要进一步完善,还人们一片蓝天白云,共同建设美丽中国。
一、大气污染治理策略研究存在的问题
近年来我国的空气污染十分严重,经常会出现大雾天气,一些地方竟然很少见到蓝天白云,这不仅仅影响环境质量,甚至还威胁着人们的生命安全。针对日益严重的大气污染,大气污染治理工作也逐渐受到重视,但是由于大气污染的原因十分复杂,环境治理部门的措施并不完善,大气污染治理效果并不理想。当前大气污染治理策略中存在的问题主要有以下几个方面:
1.大气污染源控制不当
大气污染是有多方面原因的,随着城市经济的发展以及人们生活水平的提高,大气污染源逐渐增加,这一定程度上增加了污染治理的难度,环境部门主要是对工业生产造成的污染进行治理,但是对于其他污染源的治理工作并不十分完善,由于近年来人们的生活水平逐渐提高,私家车的数量也日益增加,由此产生的空气污染也逐渐增加,再加上人们对于空气污染的意识不高,在日常生活中并没有能够进行有效地控制。环境部门对于大气污染源的控制并不全面,影响了大气污染治理效果,大气污染治理工作效果并不理想。
2.大气污染治理措施不完善
大气污染由于原因复杂,治理起来也就相对复杂,目前环保部门的大气污染治理措施并不十分完善,一些部门的治理力度也不大,大气污染治理效果不明显。一方面我国关于大气污染治理的法律法规并不完善,在一些大气污染治理措施实施过程中由于缺少法律法规,治理工作难以找到合理的理由,污染单位难以认真执行环保措施,治理效果并不理想。另一方面对于污染单位的惩治不严厉,大多数的大气污染单位都是工业生产单位,这些单位对于城市经济的发展做出了十分重要的贡献,一些工业城市的经济增长点主要是工厂,一些环保部门迫于政府部门和城市经济发展的压力,难以有效地落实环保措施,这一定程度上增加了大气污染治理的难度。
3.大气污染缺少监测
大气污染治理中需要对大气污染中的污染物进行实时监控,这样才能更好地掌握大气污染源的信息,对环境治理策略的制定提供相应的信息,对污染严重的地区进行重点防治,提高大气污染治理水平。当前大气污染治理策略中对于空气污染源的监控工作并不十分及时和完善,由于监测不及时或者监测不合理导致的判断失误,大气污染治理难度逐渐增加。近年来我国逐渐重视空气质量测评工作,对空气污染源的监测是环境质量标准的重要信息来源,如果监测不准确将会影响环境空气质量的测评工作,这对于城市环境治理工作会造成一定的误导,甚至还会引起居民的恐慌情绪,造成社会秩序的混乱。
二、大气污染治理的策略研究改进建议
由于近年来我国的大气污染十分严重,对于人们的生命健康以及城市化的建设造成了十分不利的影响,我国当前的大气污染治理策略并不十分完善,今后还需要进一步完善大气污染治理策略,改善当前的空气质量,为建设美丽城市作出重要贡献。
1.完善大气污染源的控制
目前大气污染治理策略中对于污染源的认识和控制工作并不十分完善,一定程度上影响了大气污染治理的效果。随着城市经济的发展,大气污染源逐渐增加,但是大气污染治理中仍然对工业污染进行了严格的治理,对其他污染源缺少控制。今后需要进一步完善大气污染源的控制范围,工业污染源固然是整个污染的重要污染源,但是像汽车尾气或者是居民生活造成的污染也是不容忽视的,在大气污染治理中不仅仅要对工业生产单位进行严厉的处理和管理,同时还需要对城市中新出现的污染源采取有效的措施进行控制,采取相对完善的污染控制措施,减少污染源的数量和危害。
2.加强大气污染治理措施
由于环保部门在大气污染治理过程中存在众多的压力,环保部门的治理工作效果并不理想,今后需要进一步加强和落实空气污染的治理措施,加大惩治力度。一方面对工业污染单位进行严厉的惩治,工业污染是大气污染的罪魁祸首,只有加强工业污染治理才能更好地控制大气污染。随着科学发展观的提出和科学技术的发展,工业生产方式也逐渐改善,工业生产单位应该进一步增加技术投入,通过改善传统的生产技术提高资源的利用效率,减少空气污染等环境污染。另一方面控制汽车尾气造成的大气污染。近年来城市的私家车数量逐渐增加,交通拥挤更为严重,由汽车尾气造成的城市大气污染日益严重。针对汽车尾气等造成的大气污染一些城市已经采用单双号限行的措施,通过宣传教育工作使市民能够认识到汽车尾气污染的严重性,鼓励市民尽量采用公共交通工具出行。
3.加强空气污染物的监测
空气污染物的监测是环境治理的重要基础,环境质量监测也需要空气污染物的数据。但是空气污染的监测工作并不十分完善,一定程度上影响了环境策略的制定。今后需要进一步加强重点污染物的监测工作,完善环境监测系统,通过城市污染源的监测实现信息的共享。污染物监测信息能够对城市一定阶段,一定地区的污染物进行分析,并根据这些信息制定出相对完善的治理措施。城市污染物的监测过程中尤其需要对一些重点企业进行监测,如果出现不符合环境标准的企业进行严惩,对于一些符合标准的企业发放许可证。环保部门需要不断提高监测技术,提高监测和分析人员的素质,更好地提高监测工作的水平,为环境治理措施的制定以及环境质量标准提供一定的信息。
4.寻求城市经济发展的新方式
工业生产在促进经济发展的同时也造成了十分严重的大气污染,随着科学发展观的提出和运用,国家对于转变经济发展方式逐渐受到重视,工业生产在当前城市经济发展中对于城市经济增长的贡献比重有所下降,服务行业等第三产业发展十分迅速,对于城市经济发展的贡献日益增加。一些原有的工业城市应该逐渐寻求经济发展的新方式,逐渐转变城市经济发展的增长方式。像德国的工业城市鲁尔区以往主要是依靠煤炭等资源进行工业生产,尤其导致的大气污染十分严重。但是随着煤炭资源的逐渐减少,鲁尔区积极寻求经济发展的新方式,鲁尔区利用原有的工业厂区等资源发展城市旅游业,鲁尔新区还不断完善经济结构,发展一些文教科研企业,通过这些产业革新,有效地整治了环境,减缓了城市的环境污染,新的发展战略为鲁尔区的发展增加了新的生机和动力。
三、结语
大气污染作为比较严重的城市病之一,对于整个城市的环境和人们的健康造成了严重的威胁,由于环保部门的大气污染治理工作并不十分完善,大气污染治理效果并不显著。今后需要进一步完善大气污染的治理策略,加强大气污染物的监测工作,通过对污染企业的严重治理,减少污染物的排放。城市污染较重的企业需要积极转变经济发展方式,积极寻求城市发展的新的增长点,发展第三产业为建设美丽城市发展做出重要的贡献。
参考文献
中图分类号:X820 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)20-0296-02
Using Improved Gaussian Expansion Model to Analysis Mining
Yan Xi-rui
(Mechanical and electronic engineering institute,Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China)
[Abstract]In order to study the source and composition of the interaction between them,which from the working face inside mine,the paper will bring the Gauss expansion model in to evaluate the air quality inside mine,and improve the model to establish the optimized Gauss expansion model and air pollutants dispersion with multiple pollution sources,which depend on the physical truth of the work environment inside mine.Finally,based on the established optimized model,simulating the content of air pollutants inside mine during different periods in a day by using MATLAB.As the result suggested,optimized Gauss expansion model do have some application value to evaluate the air quality inside mine in theory.Air pollutants are multi-sources,and during different periods,the content and distribution of air pollutants can be different as well
[Key words]mining air; pollutants; Gaussian expansion model; source
0 引言
近年来,随着我国煤矿开采的强度和力度不断的增加,在井下工作过程中产生的大量的污染物,对环境和工作人员的健康造成了一定的影响,由于大量的空气污染物,造成了人体健康损害、劳动力下降从而严重制约了国民经济的发展。因此研究怎样改善作业环境质量,明确工作面中污染物的来源、成分以及对人体的危害具有重要的意义。
在井下空气空气污染物的研究与评价工作中,前人已经做出了巨大的贡献。王海桥等人研究分析了矿井风流的年龄和矿井空气的品质[1];褚召祥、姬建虎等人综合的考虑了空气温度、湿度以及焓等参数,提出了以矿井空气吸热能力来衡量矿井工作热环境[2];刘伟强、周英烈等人基于物元模型,结合相应权重得到关于井下空气品质标准等级的关联度,最终求出井下空气质量的评价结果[3]。以往的研究都具有重大的意义。本文在前人研究的基础上,引入高斯扩建模型,将其运用到了井下空气的研究与评价当中,并且针对该模型以往研究的不足之处进行优化,在此基础上,综合考虑了井下空气污染物普遍存在生产过程中的每一个环节的现状。最后,运用MATLAB对矿井不同时间段的空气污染物进行了模拟评价。
1 高斯扩建模型的建立
1.1 高斯扩建模型的导出
由正态分布假设可以导出下风向任意一点X(x,y,z)处污染气体浓度的函数为[4]:
但是在实际生产过程中,由于顶底板、围岩的存在污染物扩散是有界的。故假设地面是一镜面,对污染物气体起全反射作用,并采用像源法进行处理。
任意一点p处的浓度为两部分的贡献之和:一部分为底板反射作用增强的污染物浓度;另一部分是自由空间内的污染物浓度。该处的污染物浓度就相当于不存在限制时由位于(0,0,H)的实源和位于(0,0,H)的像源在P点处所造成的污染物浓度之和。
实源的贡献为:
像源的贡献为:
故高架连续点源高斯烟云扩散公式为两部分之和得:
1.2 烟云抬升高度计算
烟云抬升高度的影响因素包含许多,主要有:污染源的初始速度和方向、井下环境风速及风速随高度的变化率、排放口直径、温度、初始温度以及井下空气的稳定性。根据大量的现场实验和工程实践,可得烟云抬升高度的近似计算公式为:
式中γ1、α1、γ2及α2称为扩散系数,由实验确定系数,在相当长的x距离内为常数。
2 建立优化的高斯扩建模型
将1中已建立的模型应用到实践当中,发现高斯模型的峰值几乎全部低于实测值,峰值浓度出现的距离较实测距离相差较远[5]。针对当前普遍使用的烟雨扩散模型的计算结果存在偏差的缺点,现对已建立的高斯扩建模型进行优化处理。
笔者认为造成这种误差的原因除了模型本身的误差外,还可能与抬升高度H和平均风速u的计算方法存在误差有关。此外,高斯扩散模型中仅考虑了风速对污染物浓度的影响,未能考虑到污染物在扩散过程中污染物本身以及井下环境间的相互作用,如高湿高热的环境、掩体裂隙的吸附、污染物成分之间的化学反应所造成的污染物浓度的变化。就上述误差的原因,对现在的高斯扩建模型进行如下的优化改进:
由于抬升高度与污染物浓度成反比关系,可以设
结合上述公式可得抬升公式:
因此抬升的平均风速为:
污染物扩散层的平均风速为:
将式(4)带入并积分得
式中:T为风速垂直变化参数。
高湿高热的环境、岩体裂隙的吸附、污染物成分之间的化学反应等因素造成的污染物浓度的变化会造成源强Q发生变化。引入削减系数为λ,表示高热高湿等因素对污染物浓度削减作用的大小,λ与各因素强度的关系是:
式中:P,R,…,N为各因素的强度,a,b是经验系数,分别为a=1.5,b=0.5由于各个因素导致的污染物浓度减小,所以对源强的修正为:
综上,优化后的高斯扩建模型为:
3 多污染源空气污染扩散模型的建立
井下生产中掘进、凿岩等环节生产大量粉尘,因此井下空气污染物不是单一的。
据多污染源排放和井下环境特点,建立工作面多源排放空气污染物的平流扩散方程。
空气污染物的扩散手井下风的平流和湍流扩散影响,建立直角坐标系,取x轴与风向相同,因此湍流扩散可忽略,且风速和污染物排放强度不随时间变化,为定值。则从污染源排放气态污染物的浓度分布遵从平流扩散方程:
4 工程实例
当风速为km/s时建立上风和下风L公里处,污染物质浓度的预测模型。据假设,风速沿x轴正方向,恒为正;对上风向L公里处的有害气体浓度计算时,方向沿x轴负方向,为负;对上风向L公里有害气体浓度计算时,方向沿x轴正方向,为正。因此问题转化为求(L,0,z)和(-L,0,z)两处污染气体浓度,则污染物质浓度的预测模型为
运用MATLAB程序将相应数据带入,得某矿井在早8点、中午12点、晚9点空气污染浓度分布图(见图1、2、3)
5 结论
(1) 本文考虑风速对污染物浓度的影响和污染物扩散过程中污染物本身与环境间的相互作用对抬升高度H和平均风速u的影响,改进了计算方法,将模型本身的参数与环境因素相结合,得出优化的高斯扩散模型
(2) 基于优化后的高斯扩散模型计算方式,对不同因素影响下井下空气污染物的扩散规律给出更精确的计算模拟方法,优化后的模型计算结果更接近实际,提高空气污染物的计算精确度。因此,对提高井下空气污染的控制水平和改善井下工作环境具有一定的指导作用。
参考文献:
[1] 王海桥.矿井风流年龄与矿井空气品质分析[J].中国安全科学学报,1998,8(5):24-27
[2] 褚召祥,姬建虎,张习军.矿井空气吸热能力分析与应用[J].煤炭科学技术,2012,40(1):70-73
[3] 刘伟强,周英烈.基于物元模型的矿井空气品质综合评价研究[J].矿业研究与开发,2015,35,(3):61-63
[4] 张斌才,赵军.大气污染扩散的高斯烟雨模型及其GIS集成研究[J].环境监测管理与技术,2008,20(5):17-19