基于AERMOD模型的氯化二氧化鈦大氣環(huán)境影響評價研究

張黎明 盧增輝

摘 要：基于AERMOD模型，以某企業(yè)氯化法制備二氧化鈦項(xiàng)目為例，選取大氣污染物Cl2進(jìn)行污染源強(qiáng)核算，結(jié)合地形、氣象等因素進(jìn)行預(yù)測評價，為大氣污染防治措施提供理論依據(jù)，同時為環(huán)評工作者提供經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞：二氧化鈦;AERMOD模式;Cl2;大氣環(huán)境影響評價

中圖分類號 X823文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）15-0157-03

Abstract： Based on AERMOD model， taking an enterprise′s titanium dioxide preparation project by chlorination as an example， Cl2was selected for pollution source intensity accounting.Prediction and evaluation of atmospheric environment based on terrain， meteorology and other factors，which provide theoretical basis for air pollution control measures and experience reference for environmental assessment workers.

Key words： Titanium dioxide; AERMOD mode;Cl2;Air environmental impact assessment

鈦白粉（學(xué)名二氧化鈦，TiO2）是一種白色無機(jī)顏料，無毒，具有最佳的不透明性及最佳白度和光亮度，被認(rèn)為是現(xiàn)今世界上性能最好的一種白色顏料。與傳統(tǒng)硫酸法相比，氯化法鈦白粉具有生產(chǎn)技術(shù)工藝流程短、自動化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好和三廢排放少等優(yōu)點(diǎn)，已成為全球鈦白粉的主要流行生產(chǎn)工藝[1-2]。

筆者以氯化法年生產(chǎn)8萬t二氧化鈦項(xiàng)目為例，分析項(xiàng)目大氣污染源強(qiáng)（以Cl2為例）以及項(xiàng)目所在地氣候、氣象、地形等數(shù)據(jù)，確定項(xiàng)目大氣環(huán)境評價等級，基于AERMOD模式對該項(xiàng)目進(jìn)行大氣環(huán)境影響評價，為大氣環(huán)境污染治理措施和大氣環(huán)境防護(hù)距離設(shè)置等提供理論依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 生產(chǎn)工藝 項(xiàng)目生產(chǎn)工藝流程見圖1。項(xiàng)目利用富鈦料為原料，經(jīng)氯化、氧化等一系列工序年生產(chǎn)8萬t金紅石型納米二氧化鈦。

1.2 項(xiàng)目大氣污染源強(qiáng)（以Cl2為例） 生產(chǎn)過程中的Cl2主要來源于氯化段和精制段，主要為有組織排放，排放源強(qiáng)核算為1.152t/年（表1）。

2 預(yù)測范圍

根據(jù)《大氣環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則——大氣環(huán)境》（HJ2.2—2018）中推薦的AERSCREEN模式進(jìn)行計(jì)算，大氣評價等級為一級，評價范圍以項(xiàng)目排放源為中心點(diǎn)，以5km為正方形區(qū)域。本次預(yù)測范圍取6km×6.1km矩形區(qū)域。

3 預(yù)測模式和參數(shù)

3.1 預(yù)測模式 根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》（HJ2.2—2018）推薦的大氣污染影響預(yù)測模式清單中的模型有AERMOD、ADMS。AERMOD、ADMS屬于靜態(tài)煙羽模型，適用于評價范圍較小且氣場穩(wěn)定的區(qū)域的污染物擴(kuò)散模擬[3]。本次評價采用AERMOD模式，計(jì)算軟件采用六五軟件工作室EIAProA 2018版本。項(xiàng)目所在區(qū)域近20年統(tǒng)計(jì)全年靜風(fēng)（風(fēng)速≤0.2m/s）頻率為3.2%，選用AERMOD進(jìn)行模擬運(yùn)算，滿足導(dǎo)則要求。

AERMOD是一個穩(wěn)態(tài)煙羽擴(kuò)散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬點(diǎn)源、面源、體源等排放出的污染物在短期（小時平均、日平均）、長期（年平均）的濃度分布，適用于農(nóng)村或城市地區(qū)、簡單或復(fù)雜地形。模式使用每小時連續(xù)預(yù)處理氣象數(shù)據(jù)模擬≥1h平均時間的濃度分布。AERMOD包括2個預(yù)處理模式：AERMET氣象預(yù)處理和AERMAP地形預(yù)處理模式[4]。

3.2 計(jì)算點(diǎn)預(yù)測 計(jì)算點(diǎn)包括環(huán)境空氣保護(hù)目標(biāo)（13個點(diǎn)）、預(yù)測范圍內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)和區(qū)域最大地面濃度點(diǎn)，采用直角坐標(biāo)網(wǎng)格進(jìn)行預(yù)測，網(wǎng)格點(diǎn)網(wǎng)格距為100m;共3798個計(jì)算點(diǎn)。

3.3 氣象條件 采用國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境影響評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的 2017 年地面氣象數(shù)據(jù)和高空氣象探測數(shù)據(jù)，其中高空探測數(shù)據(jù)采用大氣環(huán)境影響評價數(shù)值模式 WRF 模擬生成，分辨率為27km×27km。高空探測數(shù)據(jù)模擬網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)編號為148072，中心位置為117.68500°E、32.98320°N，平均海拔高度25m。

3.4 地形數(shù)據(jù) 評價范圍內(nèi)地形采用SRTM的90390m地形數(shù)據(jù)，評價區(qū)域地形等高線見圖2。由圖2可知，評價區(qū)域地形高程在12.7～22.5m，平均高程17.255m。

3.5 地面特征參數(shù) 根據(jù)評價范圍內(nèi)項(xiàng)目周圍的地面特征，地表類型分為1個扇形區(qū)域，主要為城市，預(yù)測模式中的地表參數(shù)見表2。

3.6 氣象數(shù)據(jù) 根據(jù)近20年資料分析，風(fēng)速呈現(xiàn)下降趨勢，每年下降0.03m/s，2000年年平均風(fēng)速最大（3.20m/s），2011年年平均風(fēng)速最小（2.00m/s），周期為10年。月平均風(fēng)速3月最大（2.95m/s），10月最小（2.17m/s）。項(xiàng)目所在地主要風(fēng)向?yàn)镋NE和E、NE、ESE，占41.4%，其中以ENE為主風(fēng)向，占到全年12.5%左右。氣溫7月最高（28.21℃），1月最低（2.19℃）;近20年極端最高氣溫出現(xiàn)在2003年8月1日（39.9℃），近20年極端最低氣溫出現(xiàn)在2016年1月24日（-11.1℃）。

4 預(yù)測結(jié)果

采用AERMOD模式對項(xiàng)目產(chǎn)生的Cl2進(jìn)行預(yù)測評價，Cl2在評價區(qū)域內(nèi)各網(wǎng)格點(diǎn)最大小時平均濃度、最大日平均濃度分布見圖3～4。從圖3～4可知，項(xiàng)目污染源排放的Cl2對評價區(qū)域內(nèi)各環(huán)境敏感點(diǎn)的小時平均濃度貢獻(xiàn)值在0.1066～0.2956μg/m3，占標(biāo)率為0.11%～0.30%，各敏感點(diǎn)小時平均濃度貢獻(xiàn)值均達(dá)標(biāo);區(qū)域最大地面小時平均濃度點(diǎn)貢獻(xiàn)值為0.8506μg/m3，占標(biāo)率為0.85%，所有網(wǎng)格點(diǎn)小時平均濃度均達(dá)標(biāo)。項(xiàng)目污染源排放的Cl2對評價區(qū)域內(nèi)各環(huán)境敏感點(diǎn)的日平均濃度貢獻(xiàn)值在0.0074～0.0188μg/m3，占標(biāo)率為0.02%～0.06%，各敏感點(diǎn)日平均濃度貢獻(xiàn)值均達(dá)標(biāo);區(qū)域最大地面日平均濃度點(diǎn)貢獻(xiàn)值為0.0736μg/m3，占標(biāo)率為0.25%，所有網(wǎng)格點(diǎn)日平均濃度均達(dá)標(biāo)。

通過預(yù)測項(xiàng)目所有污染源對廠界外短期貢獻(xiàn)濃度分布發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目廠界外無超過環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度限值的網(wǎng)格點(diǎn)，因此無需設(shè)置大氣環(huán)境防護(hù)距離。且有研究結(jié)果表明，AERMOD模型預(yù)測的結(jié)果比項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行后的結(jié)果要大[5]，因此本項(xiàng)目大氣環(huán)境影響可以接受，項(xiàng)目建設(shè)可行。

參考文獻(xiàn)

[1]馬艷萍，劉紅星，和奔流，等.氯化法鈦白粉的生產(chǎn)工藝探究[J].云南化工，2019，46（6）：94-95.

[2]劉紅星，和奔流，趙波，等.氯化鈦白關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)進(jìn)展[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（8）：163-164.

[3]謝蓉，韓旭東.Aermod模型在港口大氣顆粒物污染預(yù)測中的應(yīng)用[J].上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報，2019，42（4）：78-83.

[4]林輝斌，周小燕.Aermod模型在大氣環(huán)境影響預(yù)測中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（5）：36-37.

[5]曹鋒.集中供熱燃煤鍋爐房的大氣環(huán)境影響預(yù)測與評價[J].中國資源綜合利用，2020，38（3）：181-183.

（責(zé)編：徐世紅）