计算流体力学模拟街道峡谷特征和风向对细颗粒物污染扩散的影响

街道峡谷结构和风向会对街道峡谷内的污染物浓度和扩散特征带来一定影响。利用计算流体力学(CFD)软件,针对街道峡谷高宽比、建筑物间隔(建筑物间空隙与街道总长度的比值)和风向对街道峡谷内细颗粒物扩散的影响进行数值模拟。模拟结果表明,建筑物间隔为20%,风向为北风,风速为3m/s,街道峡谷高宽比分别为1∶2、1∶1和2∶1时,街道中心线距地面1.5m高度细颗粒物最大质量浓度分别位于-19.3、-88.0、-19.3m(以与街道中心点的距离计,正值表示在街道中心点以东,负值表示在街道中心点以西,下同)位置,为37.5、46.4、28.4μg/m3。街道峡谷高宽比为1∶1,风向为北风,风速为3m/s,建筑物间隔分别为0、20%和40%时,街道中心线距地面1.5m高度的细颗粒物最大质量浓度分别位于148.0、-92.3、-186.7m位置,为88.1、31.6、33.7μg/m3。街道峡谷高宽比为1∶1,建筑物间隔为20%,风速为3m/s,且分别处于西风、北风和西南风时,街道中心线距地面1.5m高度的细颗粒物最大质量浓度分别位于165.3、58.0、1.5m位置,为10.6、11.2、16.0μg/m3。可见,CFD模拟近地面污染物扩散时应考虑街道峡谷结构和风向的影响。

21世纪以来天津细颗粒物气象扩散能力趋势分析

基于高精度的排放源和大气化学模式WRF/chem,在同排放源条件下模拟了2000~2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度,根据NECP再分析资料和地面观测相关数据构建细颗粒物气象扩散指数,使用两种方法描述21世纪以来天津地区细颗粒物气象扩散能力变化趋势.研究结果表明:2000~2015年期间天津地区细颗粒气象扩散能力呈现周期性波动,不利气象条件的第一个峰值出现在2003~2004年,第二个峰值为2013~2015年,两个峰值相距11年,在2000~2015年间,天津地区气象扩散能力(主要针对PM_(2.5)影响)年际平均波动4.1%,最大值约为9%,对于大气污染防治目标制定和效果评估,必须考虑气象年际波动的影响;2008~2010年气象条件较有利于细颗粒物扩散,此后逐年转差,在2013~2015年处于历史正距平(不利扩散),从而导致2013~2015年雾霾和重污染天气频发;2015年相比2013年天津细颗粒物气象扩散能力没有明显提高,但PM_(2.5)质量浓度下降29%,大气污染防治措施的有效执行在其中发挥积极作用.