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更新(月/日/年):2016 年 1 月 26 日

发布可应对化学品泄漏事故的大气模型和河流模型

– 能够评估短期污染状况并估算最坏情况下的浓度 –

积分

  • 大气模型:改进的时间分辨率、最坏情况估计和增强的源分析功能
  • 河流模型:提高时空分辨率,增加短时间内估算浓度分布的分析功能
  • 启用假设化学品泄漏事故的环境影响预测



摘要

米乐m6官方网站(AIST)安全与可持续科学研究所(所长:本田一正)环境暴露模型组的东野春之(组长)和石川百合子(高级研究员)在之前发布的“大气扩散模型”中添加了假设化学品泄漏事故的新功能30 和香奈儿版本 30。

大气模型ADMER Ver在 SHANEL Ver30 中,研究人员改进了以比前 1 个月更高的 4 小时间隔时间分辨率估算化学物质浓度的功能,并且在河流模型 SHANEL Ver30 中,研究人员改进了功能。在 30 版本中,他们将时间分辨率从每月提高到每天,空间分辨率比之前的模型提高了 16 倍。这些功能的增加使得能够估计化学品的短期污染状况,以及假设化学品泄漏事故的影响评估。这些模型预计将被国家政府、地方政府和企业使用。

图:大气模型ADMER Ver 30
(背景地图数据:NASA、TerraMetrics、DigitalGlobe、数字地球技术)
大气模型 ADMER Ver 30
  图:河流模型SHANEL Ver 30
(背景地图数据:Zenrin)
河流模型SHANEL Ver 30
大气和河流模型,可以估算短期污染情况并在 Google 地球上查看这些结果TM



研究的社会背景

化学品泄漏事故对环境的影响已引起社会关注,要求企业和地方政府采取行动,减少事故发生时对人类和生态系统的风险。在规划风险降低措施时,需要在事故发生之前估计最大程度的影响并预先确定风险。

近年来,在工业事故或东日本大地震等自然灾害导致化学品泄漏的情况下,越来越需要技术来评估短时间内排放的化学品对环境的影响。

研究史

AIST 开发了对每天排放的化学品进行环境风险评估的模型。发布了ADMER,可以根据排放量和气象数据计算大气中化学物质的浓度,以及SHANEL,用于对流域等水系统中的化学物质进行风险评估。

通过使用 ADMER 和 SHANEL,全国范围内可评估的地区和化学品的数量急剧增加。即使浓度的实际观测数据不足,它们也能够对导致高浓度的来源进行定量评估,并已成为污染环境的风险因素。此外,由于它们还可以对风险降低措施进行定量评估,因此已被地方政府和行业协会用于风险评估和对策评估。

但是,迄今为止发布的所有模型都涵盖了每天排放的化学物质,并且没有处理因事故等原因而在短时间内排放的化学物质。因此,AIST 情景决定改进 ADMER 和 SHANEL 的功能,以假设地震和工业事故等自然灾害导致污染物突然排放,从而预测污染。

研究详情

大气模型 ADMER 是为化学品风险评估而开发的大气扩散模型,在个人计算机上运行。通过内置天气、人口等基础数据,并准备排放量和简单的物理性质作为输入数据,它可以在详细的空间分辨率(5 km至100 m网格)下估算大气浓度、沉积量以及化学物质暴露人群的分布。自2002年首次发布β版(Ver08β)以来,它已被包括国家政府、地方政府、教育机构和企业在内的各种机构用于大气化学物质的风险评估。超过 6,000 人下载了 ADMER,使其成为日本最流行的大气模型。

大气模型 ADMER 的设计目的是方便估计和评估相对较长时间段内的平均浓度(月平均值)。为了使 ADMER 可用于污染物突然排放的情况,包括工业事故和地震等自然灾害,新的功能改进通过提高时间分辨率来支持短期评估,并添加了提取最坏情况条件和源受体矩阵分析等新功能,以支持假设因事故突然排放而估计短期污染情况。

1。 ADMER Ver 中实现的功能改进30

(1) 支持短期评估 在之前的ADMER版本中,采用4小时平均天气数据进行制表来估算月平均浓度。改进后的版本利用每4小时的气象数据来计算扩散,无需任何制表。这使得可以在指定日期每 4 小时计算反映天气状况的扩散。

(2) 最坏情况估计
此添加的功能可以识别指定位置的模拟时间段内峰值浓度的日期和时间。除了任意指定的点(例如源或观察点)之外,还可以指定距源一定距离的另一个点。利用这些函数,可以通过非常简单的操作找到过去10年中距离源5公里处的峰值浓度的日期和时间以及浓度分布等信息。

(3)增强源码分析功能
添加了一个新函数,通过创建源-受体矩阵来估计预设点的源贡献率。例如,这使得可以通过使用简单的操作来了解导致浓度升高的点的来源(图 1)。

图1
图 1:使用 ADMER Ver 估算的化学源贡献率示例30

(4)系统改进
进行了许多改进,例如通过标准化混合分辨率级别发现的排放量和计算结果数据来提高可用性,通过重建假设为64位操作系统的系统来消除内存短缺问题,以及通过修改处理系统来提高计算速度。

河流模型 SHANEL 是流域化学品风险评估所必需的模型,可估算河水中化学品的浓度。内置三级网格分辨率(约1平方公里)的流域数据,包括人口、土地利用、下水道等,只需输入气象数据和化学物质的排放量和基本物理性质,即可在计算机上计算出河水中化学物质的浓度。 Ver发售后2004年08,模型进行了多方面改进,包括扩大目标流域区域。目前发布的版本。 25 可以以三级网格分辨率(约 1 平方公里)每月计算日本 109 个 A 级河流系统中河水中化学物质的浓度。

SHANEL已被各大洗涤剂公司等用于全国范围内使用的各种表面活性剂的生态风险评估。此外,由于当事故导致化学物质突然排放到河流中时,对短期暴露分析的需求不断增加,因此它改进了以前的时间分辨率以实现短期评估,并且还可以通过提高空间分辨率来分析比以前更小的区域。此外,它还添加了一个功能,可以在短时间内估计小流量最坏情况下的浓度。

2。 SHANEL Ver 的功能改进30

(1) 提高时间和空间分辨率
之前的 SHANEL 是一个模型,用于按月估算日本 109 个 A 级河流系统的三级网格单元(约 1 平方公里)中河水中的化学物质浓度。版本升级至SHANEL Ver 30 能够以一天的时间分辨率进行估计。它还提高了整个日本的空间分辨率,从之前大约的网格尺寸。 1平方公里到250平方米。这些附加功能不仅可以评估日常生活和工业中使用的化学品的风险,还可以估计事故中化学品突然排放时的浓度变化,从而能够预测泄漏事故假设点的影响区域和持续时间(图2)。

图2 (背景地图数据:Zenrin)
图2:SHANEL Ver模拟事故中的浓度分布图示例30

(2) 最坏情况浓度估计
与 SHANEL Ver 30可以在时间和空间上详细估计排入河流的化学物质浓度,但流域越大,计算所需的时间就越长。通过添加在晴天时根据流量估计浓度的功能,现在可以在短时间内估计最坏情况下的浓度分布。

(3)利用地图软件显示河水浓度图
使用 Google Earth™ 等免费地图软件和 GIS 查看器 ArcGIS Explorer Desktop,现在可以显示河水中化学物质浓度和河流流量的分布图,并提供更方便、更详细的背景地图数据。这些使得更容易从视觉上理解源头的影响区域。

(4) 更新了全日本的流域网格数据
SHANEL 配备了计算所需的网格数据,包括全国的人口、土地利用、下水道和污水处理厂。此版本升级响应了更新污水覆盖范围和污水处理厂的需求,提供了目前可用的最近一年(2011年)的数据。

未来计划

研究人员计划继续开发这些模型的国际版本,以便日本企业不仅可以在国内使用它们,还可以在国外使用它们。






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