工业园区小尺度区域的污染气团输送来源分析方法与流程

1.本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种工业园区小尺度区域的污染气团输送来源分析方法。


背景技术：

2.目前大气污染来源解析技术主要包括污染源清单方法、空气质量模型（扩散模型）法和受体模型法等。排放源清单法是根据各排放源的排放量识别有贡献的主要排放源，为空气质量模型法和受体模型法提供数据支撑。空气质量模型是根据各污染源的排放强度资料和气象资料，模拟污染物在大气中的传输、扩散、化学转化及沉降等过程，估算污染源对受体的贡献。受体模型法是基于受体和/或污染源的数据，结合污染源的特征，识别污染源类型，并量化其源类百分比贡献，更多应用于城市或区域范围污染来源贡献比例，虽然该类模型不需要知道详细的污染源排放强度和排放条件、气象、地形等资料，但需要精细化的源成分谱数据，局限了污染源的精细化解析。
3.利用后向气流轨迹模型确定大气污染物的传输路径是目前研究跨省市、城市及周边区域大气污染输送影响的常见方法，通过掌握污染气团的来源路径可提前对污染进行管控和预警，但该方法不适用于工业园区这类小尺度区域范围的本地大气污染气团的输送和扩散分析。目前，仍缺少对小尺度区域范围污染气团输送来源分析的快速有效的技术方法，尤其是当污染源排放强度、排放条件、地形、精细化的源成分谱数据等资料信息缺失时，局限了工业园区对污染来源排查和污染影响因素的精细化解析。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种工业园区小尺度区域的污染气团输送来源分析方法，本方法通过工业园区布设观测点位，应用连续观测的多种大气污染物的浓度与气象因素进行污染气团的输送分析，判断和追踪工业园区本地局部污染的来源分布范围，结合现场实际情况和生产环节排放污染物特征，快速并有效追溯污染气团的输送来源，实现工业区园小尺度区域污染气团输送来源的快速和有效分析。
5.为解决上述技术问题，本发明工业园区小尺度区域的污染气团输送来源分析方法包括如下步骤：步骤一、在工业园区布设单个、多点和/或网格化的观测采样点位；步骤二、收集观测采样点大气污染物浓度和气象要素的连续实时监测数据；步骤三、将连续实时监测数据导入数据分析模块进行数据统计和分析，绘制实时污染物浓度玫瑰分布图和时间序列图；步骤四、将观测采样点位、污染物浓度玫瑰分布图和污染物浓度时间序列嵌入工业园区地理信息系统图层；步骤五、采用数据分析模块计算观测时段污染物浓度高值范围、时间段、气象要素变化趋势，计算污染物随大气扩散条件的后向输送距离和方向范围；
步骤六、结合工业园区污染物排放清单、无组织和有组织污染源及其主要的污染物特征、观测采样点位及周边实勘情况，通过数据分析模块在工业园区地理信息系统平台展示污染物后向输送范围内污染源的分布范围；步骤七、确定对观测采样点监测的污染物浓度升高有显著贡献的污染源，获得污染气团的输送来源。
6.进一步，所述步骤一中，观测采样点位设置环境空气在线监测设备，包括但不局限于微型空气站在线分析设备或大气挥发性有机物在线分析设备。
7.进一步，所述步骤二中，气象要素包括风速和风向。
8.进一步，所述步骤三中，污染物浓度玫瑰分布图绘制建立二维极坐标，半径坐标表示风速，方位角表示风向，将连续观测期间所测污染物浓度值、风速、风向和时间一一对应，并在二维极坐标上标记定位每个污染物浓度值，对二维极坐标上散布的污染浓度数值点进行热力渲染，从蓝色标记过渡到红色标记表征从低到高的污染物浓度值。由于本发明工业园区小尺度区域的污染气团输送来源分析方法采用了上述技术方案，即本方法在工业园区布设观测采样点位；收集观测采样点大气污染物浓度和气象要素的连续实时监测数据；并导入数据分析模块，绘制实时污染物浓度玫瑰分布图和时间序列图；将观测采样点位、污染物浓度玫瑰分布图和污染物浓度时间序列嵌入工业园区地理信息系统图层；采用数据分析模块计算观测时段污染物浓度高值范围、时间段、气象要素变化趋势，计算污染物随大气扩散条件的后向输送距离和方向范围；在工业园区地理信息系统平台展示污染物后向输送范围内污染源的分布范围；确定对观测采样点监测的污染物浓度升高有显著贡献的污染源，获得污染气团的输送来源。本方法快速并有效追溯污染气团的输送来源，实现工业区园小尺度区域污染气团输送来源的快速和有效分析。
附图说明
9.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：图1为本方法的流程框图；图2为某园区大气挥发性有机物高浓度污染期间大气后向输送示意图；图3为某园区vocs关键组分氯乙烯高浓度污染期间大气后向输送示意图；图4为某园区多点位连续监测布点污染物可能来源分析地理分布示意图；图5为某园区单连续监测点位大气污染物可能来源分析地理分布示意图。
具体实施方式
10.实施例如图1所示，本发明工业园区小尺度区域的污染气团输送来源分析方法包括如下步骤：步骤一、在工业园区布设单个、多点和/或网格化的观测采样点位；步骤二、收集观测采样点大气污染物浓度和气象要素的连续实时监测数据；步骤三、将连续实时监测数据导入数据分析模块进行数据的统计和分析，绘制实时污染物浓度玫瑰分布图和时间序列图；步骤四、将观测采样点位、污染物浓度玫瑰分布图和污染物浓度时间序列嵌入工业园区地理信息系统图层；
步骤五、采用数据分析模块计算观测时段污染物浓度高值范围、时间段、气象要素变化趋势，计算污染物随大气扩散条件的后向输送距离和方向范围；步骤六、结合工业园区污染物排放清单、无组织和有组织污染源及其主要的污染物特征、观测采样点位及周边实勘情况，通过数据分析模块在工业园区地理信息系统平台展示污染物后向输送范围内污染源的分布范围；步骤七、确定对观测采样点监测的污染物浓度升高有显著贡献的污染源，获得污染气团的输送来源。
11.优选的，所述步骤一中，观测采样点位设置环境空气在线监测设备，包括但不局限于微型空气站在线分析设备或大气挥发性有机物在线分析设备。
12.优选的，所述步骤二中，气象要素包括风速和风向。
13.优选的，所述步骤三中，污染物浓度玫瑰分布图绘制建立二维极坐标，半径坐标表示风速，方位角表示风向，将连续观测期间所测污染物浓度值、风速、风向和时间一一对应，并在二维极坐标上标记定位每个污染物浓度值，对二维极坐标上散布的污染浓度数值点进行热力渲染，从蓝色标记过渡到红色标记表征从低到高的污染物浓度值。
14.本方法中数据分析模块为环境空气在线监测设备的内置模块，实现对在线监测污染物浓度、风速、风向等连续数据的统计分析和结果展示，包括计算污染物浓度时间序列变化、过去一段时间（如24小时）污染物浓度玫瑰分布图并嵌入工业园区地理信息系统图层，继而计算观测时间内污染物浓度高值范围、时间段、平均风速、主导风、污染物随大气扩散条件后向输送距离和方向范围，并且计算结果实时通过地理信息系统实时展示。
15.实施例1：本方法应用于某化学工业园区多组分特征污染物来源分析，实施方式和步骤如下：1、本实施例连续观察采样点位为单个，观测采样地点为某化学工业园区储罐区附近；2、观察采样点位设置的连续监测设备是大气挥发性有机物（vocs）在线分析设备，时间分辨率为1小时，可监测环境空气中pams标准气体57种、to15标准气体63种和有机硫5种化合物，并准确获取定性定量实时监测数据，气象要素连续观测采用气象分析仪，连续监测期为14天；3、通过所观测连续气象参数（风速和风向）、大气挥发性污染物浓度，绘制实时污染物浓度玫瑰分布图和时间序列图，反映不同方向和风速下污染物浓度分布，并通过时间、风速和风向估算获得过去一段时间污染物的扩散距离和范围，并通过地理信息系统实景实时显示；4、根据大气挥发性有机物（vocs）与关键组分浓度、时间序列变化、高浓度峰值区间、影响vocs浓度的关键组分及其所占比例，结合本地气象条件变化和实时污染物浓度玫瑰分布图所展示结果，判断大气污染物高浓度污染期间大气气团在本地局部的后向输送范围；在该输送范围区域内，结合工业园区污染排放清单和现场实际情况资料，确定对观测期间高浓度污染过程有贡献的生产企业；其中，大气挥发性有机物（vocs）浓度达峰值时，氯乙烯、丙烷和丙酮对vocs浓度贡献最大，占93.1%；据此，观测采样点东南面区域的化学储罐和东南方向的氯乙烯生产企业对测点vocs浓度的升高有重要贡献。
16.如图2和图3所示，图中左上角黑色框边圆盘0～360代表风向，半径代表风速（m/s）；颜色代表污染物浓度，可由蓝色至红色表征污染物浓度逐级升高。图2和图3分别反映了大气挥发性有机物以及其中的关键组分氯乙烯达到浓度峰值期间主导风为东南风向，风速在3～5m/s范围内；通过平均风速估算，大气过去7小时扩散距离1.26km，东南风向。
17.实施例2：本方法应用于某工业园区网格化布点连续监测大气污染物的来源分析，实施方式和步骤如下：1、以工业园区生产功能划分为基础，以生产工艺环节无组织和有组织排放源等为重点，依据国家和行业标准、规范和技术指南实施多点或网格化观察采样点位布设；2、观察采样点采用的微型空气站在线分析设备，可连续监测环境空气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等化合物浓度；气象要素采样连续观测的气象分析仪；3、应用每个观测采样点位所测连续气象参数和污染物浓度数据，分别绘制实时污染物浓度玫瑰分布图，并通过时间、风速和风向估算每一个观测采样点位过去一段时间的污染物后向扩散距离和范围，并通过地理信息系统实景实时展示；4、结合工业园区污染排放清单和现场实际情况资料，确定对观测期间高浓度污染过程有贡献的生产企业。
18.如图4所示，圆盘代表工业园区设置的网格化观察采样点，并反映每个观测点位所测连续气象参数和污染物浓度数据，污染物浓度通过颜色表示，可由蓝色至红色表征污染物浓度逐级升高。如图5所示为网格化观察采样点中的单个连续监测点位，通过时间、风速和风向估算该点位过去一段时间的污染物后向扩散距离和范围，判断大气污染物输送的可能来源区域（图中圆形区域和扇形区域），并通过地理信息系统实景实时展示。
19.当污染源排放强度、排放条件、地形、精细化源成分谱数据等资料信息缺失或不足时，本方法实现对工业区园这类典型的小尺度区域的污染气团输送来源进行快速和有效的分析追溯。
20.本方法基于小尺度区域范围的污染物后向输送来源实时分析技术，结合地理信息系统，以污染物浓度和气象要素的在线监测数据为核心，形成在工业园区小尺度区域内多/单点位污染物来源实时分析追溯，为环保管理部门对工业园区及其周边污染源排查、污染来源识别、突发应急监测等污染防治工作提供有效的、及时响应的技术分析数据。实时判断重污染或高浓度污染过程大气污染物后向输送来源及变化，界定污染来源范围，明确污染防控重点，为精准治污提供决策依据；根据污染物浓度随时间和空间变化，客观跟踪评估企业超低排放的实施措施效果。同时，污染源界定范围结果是动态的，不同季节和年度、不同区域、不同排放强度、不同大气扩散条件其解析结果动态变化，通过地理信息系统平台连续地时间化和空间化直观展示。