تأثیر مدل رقومی ارتفاعی در مدلسازی آلودگی هوا با استفاده از ائرمود (AERMOD)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد

2 دانشجوی دکتری محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

3 دانشیار دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد

4 دانشیار دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

چکیده

با توجه به اهمیت آلاینده­های هوا و تاثیرشان بر سلامتی انسان، بررسی صحت مدل­های پخش آلاینده­های هوا از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از مدل­های پرکاربرد در این خصوص، مدل ائرمود (AERMOD) است که به عنوان یک مدل پیش­بینی دائمی است. هدف از این مطالعه بررسی صحت مدل AERMOD در شرایط کاربرد و عدم کاربرد توپوگرافی می­باشد. بدین منظور جهت اجرای مدل از داده­های هواشناسی 24 ساعته ایستگاه سینوپتیک یزد به عنوان ورودی داده­های هواشناسی، از نتایج پایش ذرات خروجی EAF شرکت فولاد آلیاژی ایران به عنوان داده­های منبع استفاده شد. همچنین جهت ایجاد فرمت مدل رقومی ارتفاعی (DEM) مورد نیاز مدل با دقت­های متفاوت 30، 50 و 90 متر نیز از نرم­افزار Global Maper®13 استفاده گردید. سپس از مدل در دو حالت مسطح بودن منطقه و حالت اعمال توپوگرافی اجرا گرفته و در نهایت نتایج با یکدیگر مقایسه شد. نتایج حاکی از آن است که با اعمال توپوگرافی، میانگین غلظت­ها µg/m3 036/0 نسبت به حالت عدم اعمال توپوگرافی بیشتر است. همچنین نتایج نشان داد که ماکزیمم غلظت در حالت عدم اجرای ائرمپ، µg/m3 1، در خلاف جهت باد غالب، سمت غرب دودکش است و در حالت اجرای AERMAP، ماکزیمم غلظت برابر با µg/m35/17 در جهت باد غالب و سمت شرق و جنوب شرق دودکش می­باشد. همچنین با کاربرد مدل رقومی ارتفاعی با دقت­های متفاوت، اختلاف چندانی در میانگین غلظت­های پیش­بینی شده توسط مدل مشاهده نشد. نتیجه این مطالعه نشان می­دهد که بدون اجرای AERMAP  پیش­بینی از دقت کافی برخوردار نخواهد بود. همچنین با DEM  90 متر نیز می­توان AERMAP را اجرا و مدلسازی را انجام داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of digital elevation model in air pollution modeling using AERMOD

نویسندگان [English]

  • Zahra Khebri 1
  • Narjes-Sadat Mousavian Nadoushan 2
  • Farhad Nezhadkurki 3
  • Nabiollah Mansouri 4
1 MSc. Student of Environment, College of Natural Resources & Desert Studies, Yazd University
2 PhD. Student of Environment, College of Environment and Energy, Islamic Azad University, Science and Research Branch
3 Assoc. Prof. College of Natural Resources & Desert Studies, Yazd University
4 Assoc. Prof. College of Environment and Energy, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran
چکیده [English]

Accordance with the importance of air pollutants and their effects on human health, assessment of air pollutant emission model's accuracy is significant. One of the models that widely used is AERMOD which is a permanent prediction model. The purpose of this research was evaluated the accuracy of AERMOD model, with and without application of topography. To achieve this goal, model ran with 24 hour meteorological data from Yazd synoptic station as input data and EAF stack monitoring data of I.A.S.Co. as the on-site data. Also, Global maper software version 13 was used for creating model's requirements for DEM format with different resolutions of 30, 50 and 90 meters. After that, model ran on both situations, flat and non-flat area (with applying topography), and then results compared together. The results indicated that the average concentration of pollutant in condition using topography is 0.036 µg/m3 higher than condition without usage topography. Also, the results showed the maximum concentration of pollutant in the case without using AERMAP, is 1 µg/m3 in opposite direction to the prevailing wind, in stack western direction and with using AERMAP, the maximum concentration is equal to 17.5 in prevailing wind direction in stack eastern and south eastern direction. Furthermore, by usage DEM with different resolutions, little difference was found in the mean concentrations predicted by the model. The result is that without implementation of AERMAP, the prediction was not sufficiently accurate. Furthermore, AERMAP could also be run with DEM 90 m and finally model could run.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AERMOD
  • Topography
  • Modeling
  • air pollution
1. اشرفی، خ.، م. شفیع­پور، م. سلیمانیان و م. ر. مومنی. 1391. تعیین میزان انتشار و مدلسازی نحوه پراکنش آلاینده­های ترکیبات آلی فرار ناشی از تبخیر سطحی از مخازن ذخیره­ای واقع در منطقه عسلویه. محیط­شناسی، 38(63): 47-60.

2. اشرفی، خ.، پ. فرکوراوند، ف. نژادکورکی و م. سلیمانیان. 1391. تحلیل حساسیت نتایج مدل AERMOD نسبت به تغییر پارامترهای کاربری اراضی. همایش ملی جریان و آلودگی هوا. 24 الی 25 آبان ماه. تهران.

3. پژویان، ج. و ن. مرادحاصل. 1386. بررسی اثر رشد اقتصادی بر آلودگی هوا. پژوهش­های اقتصادی، 7(4): 141-160.

4. شریفی، م. 1388. بررسی آلودگی هوای ناشی از پایانه مسافربری در بافت شهری اطراف آن. پایان­نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران- محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران. 110 صفحه.

5. عباسی چالشتری، ل. 1391. تأثیر تغییر ابعاد و موقعیت    سازه­های صنعتی و ارتفاع دودکش­های صنایع بر خروجی مدل AERMOD. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد. 100 صفحه.

6. عمید، م. 1388. مدلسازی انتشار آلاینده­های تولیدی در مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران. 148 صفحه.

7. فرکوراوند، پ. 1391. بررسی آنالیز حساسیت مدل AERMOD  در برآورد انتشار آلودگی هوای ناشی از صنایع. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد. 120 صفحه.

8. Agency UEP. 2004. Users Guide For The AERMOD Terrain Preprocessor (AERMAP). Office of Air Quality Planning and Standards Emissions, Monitoring and Analysis Division Research Triangle Park, North Carolina 27711, EPA-454/B-03-003. 106 pp.

9. Agency UEP. 2004. User's Guide for the AMS/EPA Regulatory Model-AERMOD. Office of Air Quality Planning and Standards Research Triangle Park, NC, EPA-454/B-03-001.

10. Bhardwaj KS. 2005. Examination of sensitivity of land use parameters and population on the performance of the AERMOD model for an urban area. MSc. Thesis, The University of Toledo. 160 pp.

11. Cimorelli AJ, Perry SG, Venkatram A, Weil JC, Paine RJ, Wilson RB, Lee RF, Peters WD, Brode RW. 2005. AERMOD: A dispersion model for industrial source applications. Part I: General model formulation and boundary layer characterization. Journal of Applied Meteorology, 44(5): 682-693.

12. Cimorelli AJ, Perry SG, Venkatram A, Weil JC, Paine RJ, Wilson RB, Lee RF, Peters WD, Brode RW, Paumier J. 2004. AERMOD: descriptionof model formulation”. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Quality. Planning and Standards, Emissions Monitoring and Analysis Division, Research Triangle Park, North Carolina, EPA-454/R-03-004, 91 pp.

13. Heckel PF, LeMasters GK. 2011. The use of AERMOD air pollution dispersion models to estimate residential ambient concentrations of elemental mercury. Water, Air & Soil Pollution, 219(1-4): 377-388.

14. Holmes NS, Morawska L. 2006. A review of dispersion modelling and its application to the dispersion of particles: an overview of different dispersion models available. Atmospheric Environment, 40(30): 5902-5928.

15. Kho WF, Sentian J, Radojevic M, Tan C, Law P, Halipah S. 2007. Computer simulated versus observed NO2 and SO2 emitted from elevated point source complex. International Journal of Environmental Science & Technology, 4(2): 215-222.

16. Onofrio M, Spataro R, Botta S. 2011. The role of a steel plant in north-west Italy to the local air concentrations of PCDD/Fs. Chemosphere, 82(5): 708-717.

17. Perry SG, Cimorelli AJ, Paine RJ, Brode RW, Weil JC, Venkatram A, Wilson RB, Lee RF, Peters WD. 2005. AERMOD: A dispersion model for industrial source applications. Part II: Model performance against 17 field study databases. Journal of Applied Meteorology, 44(5): 694-708.

18. Venkatram A, Isakov V, Yuan J, Pankratz D. 2004. Modeling dispersion at distances of meters from urban sources. Atmospheric Environment, 38(28): 4633-4641.