郑州市与中原经济区主要城市的大气污染物的交互扩散影响

崔亚飞

摘 要：大气污染跨区域传输是区域大气污染超标的一个主要原因。收集相关数据，建立郑州市外源性（输送通道）空气污染模型，分析郑州周边地区大气污染对郑州市大气污染的影响，以及郑州对其他地区大气污染的影响。

我国大气污染越来越呈现出复合型、区域型的特征。对于城市和区域来说，想要有效地改善大气环境，不但需要控制本地的污染，也需要弄清楚其他区域的影响，并采取相应的联防联控措施。我们定量计算了郑州市周边中原经济区主要城市开封，洛阳，焦作，许昌，新乡对郑州空气质量的影响，以期为大气污染防治提供参考。

关键字：高斯扩散模型；大气污染物；中原经济区

1 模型的建立

（1）高斯扩散模型的推导[1]

高斯扩散模式适用于均一的大气条件，

假定由污染源O排放出的污染物全都从这个小面元dydz中通过，单位时间内通过这个小面元dydz的污染物等于污染源O单位时间内排放出来的污染物的质量Q。

（1）

式中：

C——污染源O排放出来的污染物浓度（mg/m3）；

Q——污染源O单位时间内排放出来的污染物的质量（mg/s）

将二元正态分布公式带入（4）得

（2）

由于

将该值代回（2）式得：。从而有。

将C0值代入式

即得

（3）

（3）即为无界空间连续点源的大气污染（高斯）扩散模式。

2.模型的求解

为了解决这个问题，我们收集了郑州周边地区的污染物浓度作为样本。

高斯模型适用于非重气云气体，包括轻气云和中性气云气体。要求气体在扩散过程中，风速均匀稳定。在高斯烟羽模型中，选择风向建立坐标系统，即取泄漏源为坐标原点，x轴指向风向，y轴表示在水平面内与风向垂直的方向，z轴则指向与水平面垂直的方向，具体公式如下

（4）

注：

根据相关文献[2]，大气污染物一般集中在对流层低层，也就是距离地面1到1.5公里。；此外，由参考文献知δy=10m。

1）由于中原经济区城市间距离远大于城市规模，因此可将城市污染源视为一点。

2）假设污染源高度为0，即h=0。

3）假设污染物在铅直方向上不扩散，即z恒等于0，δz取1。污染物在垂直于x轴方向上扩散范围为100m，即y=100m。

4）假设平均风速为1m/s。

化简后的高斯烟羽模型中，只剩下自变量Q，其余全为定值，即扩散程度只与污染物单位时间排放量有关。将各地平均24小时的污染物浓度经过计算得出Q，计算出郑州市周围城市污染物排放对其污染物总量贡献。同文献资料进行比对[3]

以郑州为研究对象，分别计算郑州附近地区污染物对郑州市的污染贡献。选取影响空气质量的几种主要污染物进行分析。先计算得到污染物单位时间排放量，再代入（4）式求解。用excel求解，结果如下

可以看出中原經济区主要城市对郑州市的六大空气污染物含量的贡献分别是4.22%，3.93%，4.29%，2.96%，4.30%，，5.18%，将其与表一数据对比发现除O3这一空气污染物之外，郑州市空气中其它五类污染物，输出强度大于中原经济区主要城市的输入强度，即可说明应对郑州市空气污染，要以治理内源性污染为主。

参考文献

[1]大气污染扩散（高斯）模式简易推导法的研究. 周国强.洛阳大学学报，9（2）：30-34，1994.C

[2]高斯模式扩散参数的实测估算法.辽宁城乡环境科技.周丰举.1997-02-15