高斯气体扩散模型下的北京市机动车尾气污染模拟＊

张 辰 李 茹 罗柳红▲

（1北京林业大学理学院 北京100083；2北京理工大学管理与经济学院 北京100081）

0 引 言

机动车是衡量国家、省市经济发展实力的重要标志，也是人们学习工作、生活交流必不可少的工具。北京因作为中国的经济、政治、文化中心而成为一个具有机动车高保有量、高使用率的城市。根据统计数据显示：自2011年起，北京市空气质量低于二级的天数不断增长，2013年达到了85天；雾霾天气日益频繁，雾霾严重的PM 2.5值爆表的天数逐年增长。北京空气质量问题已不容乐观，根据中科院大气研究所的中国科学院“大气灰霾追因与控制”专项研究组2012年发布的监测结果显示，1月份京津冀共发生5次强霾污染过程。机动车、采暖和餐饮排放对北京强霾污染的“贡献”超50%。就北京而言，机动车为城市PM 2.5的最大来源。研究北京市机动车尾气的扩散排放特征对于北京的城市环境、尾气控制、空气质量的监管都具有重要的意义，对于其他城市也具有一定借鉴意义。

从1975年始，美国环境保护局（EPA）建立了第一个公路尾气扩散模型——HIWAY［1］；经过10年时间，在纽约实验数据的基础上，Rao和Petersen等［2－3］对HIWAY模型进行修正，得到HIWAY－2模型。CALINE模型［4］是在高斯扩散方程的基础上，结合了混合区域的概念，反映出车道上机动车尾气的排放特征。随着时间的推移，从Ward等开发出CALINE－2，到Beason［6－7］开发的CALINE－3及CALINE－4；经过数十年的发展，CALINE模型的阐述得到充分的完善。CALINE－4将公路分割成小网格，将每个小网格看作是一个与风向垂直，同时又通过中心点的一定长度的线源，每个网格点的浓度是所有单元的贡献浓度之和。……