Page 15 - 空气污染控制与微粉捕集技术

第一章 概论

1975 年核防护研究院、中国科学院、北京大学联合在宜昌为建核反应堆进
行了大规模大气和长江水污染扩散试验，统计了当地 10 年的逐时气象观测资料，
建立了 100m 气象塔，使用了当时最先进的微气象观测、采样和分析仪器，其成
果为核反应堆建厂的可行性评价及安全性评价提供了科学依据。

20 世纪 80 年代起中国核工业有了快速发展，采用了国际上通用的安全准则，
在大亚湾、秦山、田湾等核电站选址评价和事故应急评估中都采用了数值模式。
黄顺祥等人从 2000 年开始首次把数值模拟计算引入到毒云扩散研究，完成了哈
尔巴岭日本遗弃在华化学武器挖掘回收和销毁工程风险评估，建立了包含 102m

气象塔的立体式综合性气象观测系统，进行了哈尔巴岭水槽扩散实验和复杂地形
上 SF6 示踪扩散实验，建立了复杂地形上毒剂云团大气扩散模式（CDM），并
进行了实验验证，2010 年将 CDM 与天气预报模式（WRF）进行耦合，实现了
复杂地形上数据同化与高精度化学风险预报。2010 年，黄顺祥等人建立了基于

拉格朗日原理的核事故危害评估模式（NDM），实现了 NDM 与 WRF 离线耦合，
在此基础上发展了大气污染核事故危害预测预警系统（NAPWS）。
从 20 世纪 60 年代起，气象界开始对大气边界层开展研究，建立了“边界层
气象学”学科，Stull 和蒋维楣等人分别于 1988 年和 1994 年系统地分析了一系列

大规模野外观测实验，观测近地面大气层中的风、温、湿及湍流的变化过程。中
国科学院兰州高原大气物理研究所和北京大学联合在甘肃黑河地区开展了黑河试
验。城市建筑、供暖、交通等动力热力作用引起城市热岛和风场辐合，对城市风
场、温度场的研究促成“城市气象学”。把上述研究成果引入到城市边界层中，

结合大气化学，成为“空气污染气象学”的基础。正态模式的计算方法虽然简单
快捷，但应用到诸如山地、城市、沿海的复杂地形条件上时，难以体现污染烟云
的散布形态与正态分布的明显差别。
从 20 世纪 60 年代末，污染浓度的计算开始采用数值模式方法，它是在气象

场的数值预报基础上得到风场和温度场的时空变化，进而得到湍流场分布，再采
用扩散方程的数值解得到在这个气象场中的浓度分布。1983 年 Piekle 提出了表
达复杂地形的 σ 坐标系，从此之后的 20 年中数值模式研究有了长足的进展。例
如美国科罗拉多州立大学的区域大气模拟系统（RAMS）、北京大学大气环境模

式（PUMA），实现了大气区域尺度的复杂地形上模拟计算气象场分布。
20 世纪 80 年代结合数值模式进展，核安全准则也有相应的提升，它要求在

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