马俊凯

（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

马进海，张 洁

（中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海 西宁 810008）

【其 他】

MATLAB在大气环境影响评价中的应用

马俊凯

（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

随着新版《中华人民共和国环境保护法》的公布，环境影响评价越来越受到人们的重视。而大气环境影响评价是环境影响评价重要的组成部分，其最主要的环节就是预测各种污染物在大气扩散模式下的最大地面落地浓度，根据此结果做出评价。本文应用MATLAB软件，以某电子元件厂项目为例进行大气环境影响评价，从而印证MATLAB软件在大气环境影响评价中的适用性。

环境影响评价；大气预测；MATLAB

1 绪论

1.1 研究背景

随着我国工业建设速度的不断加快，一些企业大气污染物的排放造成区域环境空气质量的恶化，给人们生活带来严重影响。而大气环境影响评价工作，主要是针对企业排放的大气污染物，对其进行预测和评价，并根据评价结果提出针对性的防治对策。由于大气污染物扩散参数形式、大气稳定度、风速均不同，使得实际的预测工作十分复杂繁琐，因此，环评工作者常借助于计算机进行预测工作。本文应用MATLAB软件，在高斯模型的支持下，以某电子元件厂项目为例进行大气环境影响评价，从而印证MATLAB软件在大气环境影响评价中的适用性。

1.2 MATLAB软件简介

MATLAB[1]是matrix & laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。

1.3 研究内容

本文在高斯模型的支持下，针对某电子元件厂项目产生的大气污染物，建立大气污染物的扩散模型，根据所输参数，进行大气污染物的大气预测，并进行图形的输出，根据输出图形确定并分析归纳大气污染物的扩散规律，提出有效大气污染防治措施，从而验证MATLAB在大气环境影响评价中的适用性。

2 研究方法

2.1 总体结构

总体结构包括污染源数据、气象数据、扩散参数以及扩散模型、图形的输出五大部分。首先，根据项目污染源确定源强数据；其次，查找项目所在地气象数据及扩散参数，并选取合适的污染物扩散模型；最终通过MATLAB内部函数运算计算结果，并输出图形。

2.2 模型建立

2.2.1 坐标系建立

大气环境预测关键点在于大气污染物在大气扩散模式下的最大地面落地浓度，因此本文建立污染物地面浓度分布坐标系，即x 轴为污染物在主导风向下的扩散距离，y 轴为污染物在侧风向下的扩散距离，z 轴为污染物浓度。

2.2.2 扩散模型

本文的扩散模型采用传统的高斯及其法定推荐修正模式[2-7]：

式中：C——测点瞬时浓度，mg/s；

Q——气体瞬时排放量，mg/s；

δy,δz——扩散时间T的参数；

x,y,z——空间坐标，m；

He——有效高度，m；

2.2.3 MATLAB运行思路

使用MATLAB软件，在x 轴、y 轴方向上生成随机数并组成一组坐标值，然后将该坐标值带入高斯扩散模式中，从而通过软件运算，计算出该坐标值所对应的污染物浓度，最终输出图形。

3 大气环境影响评价实例分析

某电子元件厂进行表面处理工程，生产过程中产生的非甲烷总烃经4m高的排气筒排放，经调查，该项目所在地的平均风速为1.5m/s，主导风向为正东风，稳定度D级，非甲烷总烃的排放量为3 023.2mg/s。

本文以MATLAB软件以及高斯模型为基础的计算结果作为预测与分析依据。按下式分别计算各类大气污染物的最大地面浓度占标率Pi。MATLAB软件非甲烷总烃计算结果见表1，输出图形见图1。?

表1 MATLAB软件计算结果

图1 大气污染物扩散分布图

式中：Pi——第i个污染物的最大地面浓度占标率，100%；

Ci——采用MATLAB软件计算出的第i个污染物的最大地面浓度，mg/m3；

C0i——第i个污染物的环境空气质量标准，mg/m3。(非甲烷总烃的环境空气质量值参考《大气污染物综合排放标准详解》[8]中的标准限值，非甲烷总烃环境浓度执行值2.0mg/m3)。

根据MATLAB软件结算结果及输出图形可知，该项目非甲烷总烃的最大落地浓度为4.6mg/m3，最大地面浓度占标率Pi为230%，远远超出了环境质量标准限值要求，最大地面浓度出现距离为50m处，因此，该项目的建设会严重影响周边环境空气质量。

针对以上计算结果，对企业提出整改要求，要求企业将排气筒升高至8m。

应用MATLAB软件对污染源参数进行调整，则项目整改后的非甲烷总烃计算结果见表2，输出图形见图2。

表2 项目整改后MATLAB软件计算结果

图2 整改后大气污染物扩散分布图

经整改后，该项目非甲烷总烃的最大落地浓度为1.3mg/m3，最大地面浓度占标率Pi为65%，小于环境质量标准限值要求，最大地面浓度出现距离为190m处，因此，该项目经整改后对周边环境空气的影响是可以接受的。

4 结论

通过MATLAB对大气污染物的扩散进行模拟，我们可以看出，MATLAB软件在进行大气预测的过程中可在不同条件下明确的显示出大气污染物的最大落地浓度、浓度的变化趋势以及影响范围，满足大气环境影响评价的要求，具有很强的适用性，将此工具引入环境影响评价中，不但提高了效率，也实现了可视化。而且还由于其成本低、易学易懂的特点，更便于大气环境影响评价工作，具有很强的应用前景。

[1]CLEVE B M,张志涌编译.MATLAB数值计算[M].北京:北京航空航天大学出版社,2013:1-50.

[2]郝吉明,马广大,王书肖.大气污染控制工程(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2010:178-181.

[3]宋文彪.空气污染控制工程(第一版)[M].北京:冶金工业出版社, 1985:1-63.

[4]国家环境保护总局监督管理司.中国环境影响评价(第一版)[M].北京:化学工业出版社,2000:73-139.

[5]马广大.大气污染控制工程(第一版)[M].北京:中国环境科学出版社,1985:442-475.

[6]韦鹤平.环境系统工程(第一版)[M].上海:同济大学出版社, 1993:125-263.

[7]蒲恩奇.大气污染治理工程(第一版)[M].北京:高等教育出版社, 1999:1-90.

[8]国家环保总局科技标准司.大气污染物综合排放标准详解[M].北京:中国环境科学出版社,1997:244.

地质勘查对生态环境的影响及管理措施

马进海，张 洁

（中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海 西宁 810008）

【摘 要】为了减少矿产资源勘查对自然环境的影响和破坏，本文分析了地质勘查对生态环境的影响，并阐述了勘查实施时的环保措施，旨在科学部署地质勘查工作的基础上，积极探索新的勘查技术与方法取代传统的地质勘查山地工程，减少山地工程对环境的破坏，从而实现地质勘查与生态环境保护协调发展。

【关键词】地质勘查；环境保护；管理措施

地质勘查因对周围生态环境造成较大的破坏而饱受争议，因为其主要采用槽探、钻探、坑探等工程对矿(化)体进行揭露控制，从而达到相应的地质目的，虽然在勘查工作结束后对破坏地段进行回填处理，但没有进行恢复治理，容易发生垮塌等现象，扩大破坏范围，造成局部砂土化，从而对环境造成持续性的伤害。同时，在施工时如没有对开挖出的土(石)方进行合理堆放，不仅会对附近的植被造成压覆，而且易形成流石土及滚石对下游的植被及野生动物造成伤害。

(1) 槽探工程对周围环境的影响。

槽探工程是野外开展地质工作的重要传统手段，是获取直观地质内容的重要途径，探槽施工时不仅开挖草皮、破坏地貌，而且开挖出的土(石)方对附近的草皮有压覆破坏的现象，对生态环境破坏较大，同时被破坏的地貌影响美观，若在重要公路、铁路可视范围内，则可能直接影响当地的旅游业。若按槽口宽1.1m、挖出的土(石)方压覆宽度约1.5m、流石土造成的压覆平均宽约3m计，则可计算出单位长度槽探对生态的直接破坏面积为1×(1.1+1.5+3)=5.6m2，该数据为保守估算值，若在坡度较大、植被发育较多的地区，破坏面积可能会更大。

(2) 钻探工程对周围环境的影响。

传统的钻机因体积庞大、不易拆卸等原因，进场前需要修路，修路不仅开挖地面破坏植被，而且开挖出的土(石)方对周围的植被有压覆破坏的现象，同时开挖地段不易恢复治理，后期可能产生滑塌现象，从而对环境造成持续性的破坏。另外，传统钻机因为附属设备较多，修筑的平台面积较大。以千米钻机为例，修筑机台面积为8m×10m=80m2、修筑蓄水池面积5m×6m=30m2、开挖泥浆池面积为2m×2m=4m2，单个钻孔破坏面积为114m2。此外，钻机修路破坏面积亦较大，若按路面宽度3m，挖出的土(石)方压覆3m计，修筑单位长度(1m)钻机道路破坏面积为1× (3+3)=6m2，破坏面积极大，以上数值是以千米钻为例对环境的破坏面积进行的估算，若采用小型的百米钻破坏面积可能会略小，但都会对周围生态环境产生极大的影响。另外，传统钻机容易造成油料及泥浆外泄，对环境也有一定的破坏。

(3) 坑探工程对环境的影响。

坑探工程相对钻探工程获取的地质内容更加直观全面，设备更容易进场，修路造成的破坏也相对较小，但产生的废渣若不及时运走或合理堆放，则对环境的破坏相当大，尤其在地势较陡、高差较大的地段，倾倒的废渣产生碎石流对植被的压覆和破坏几乎是毁灭性的，而且堆放的废渣容易造成泥石流等地质灾害，存在较大的安全隐患。

(4) 其他地质工作对环境的影响。

面积性地质工作及物探测量在野外进行时对环境的影响主要为运输车辆对植被的碾压、物探电极埋设对植被的破坏等，这些活动对环境的影响均较小，基本可避免或现场可恢复治理。

(5) 勘查主体对环境的影响。

人类作为勘查主体对周围生态环境有着较大的影响，主要表现为破坏植被、排放“三废”、盗猎野生动物、营地选择等。

2 地质勘查环境保护管理措施

(1) 槽探工程的管理。

为了减少对生态环境的破坏，尽量采用无需修路的可拆卸便携式浅钻替代地表的槽探工程，以达到了解矿(化)体在地表分布特征及规律的目的，而且还能解决地表覆盖过深，槽探无法达到地质目的问题。

对于无法避免必须布设探槽的地段，在探槽施工过程中，首先将草皮铲下置于一处且安排专人看管养护，同时应将腐殖土和残破积碎石分开堆放，挖出的土石下方须垫放彩条布或塑料布，以减少因堆放土石方对草皮的破坏；在勘探工作结束后，应立即对探槽进行回填，按先填残破积碎石，再填腐殖土，最后将草皮放在填好的腐殖土上，同时安排专人进行一段时间的看管养护。若对局部地区草皮破坏严重，则进行撒播适宜的草种，以达到恢复环境的目的。

(2) 钻探工程的管理。

为了减少传统钻探施工对环境的破坏，可利用较为先进的无需修路的可拆卸便携式钻机代替传统钻机。

修筑机台时根据钻孔设计位置规划大小适宜的场地，原则上禁止破坏植被。若地形坡度在0～30°，尽量用少量的机台木和木板，地面稍加平整，简单的埋深和钻杆地锚；若地形坡度在30～60°，用吊脚楼式的结构稳定支撑钻机，且要科学规划机台场地，合理布置，妥善摆放生产生活用品，并要求禁止挖掘蓄水池和泥浆池，采用铝制便携式池子储放水和泥浆。对于修筑机台时无法避免开挖的地段，应先将草皮铲下置于固定地点，派专人看管养护，施工结束后恢复原貌，并将草皮放回原地，同时派专人看管养护。

设备安装时在设备底部及有排放废液的部位应铺设防渗布，以减少废液渗入土层中造成污染；施工时选用新型聚合物环保泥浆，该种泥浆中的有机化学材料对环境污染性较小，而且其性能较佳，同时有效控制“三废”排放，禁止泥浆、废液等随意排放和泄露，钻进时减少钻机设备运转、机具清洗及循环泥浆调制过程所产生的废水，做好废水回收利用，避免造成水资源浪费。

施工结束后收集生产生活垃圾、废弃物等，送至指定地方处理，不得随意排放。

(3) 坑探工程的管理。

坑探工程对环境的影响主要为废渣的倾倒造成植被的压覆和破坏，同时堆放的废渣可能会产生泥石流等地质灾害，存在非常大的安全隐患，因此坑探工程施工时要及时将废渣运走或者进行合理堆放，避免废石乱堆、乱放，必要时要修建导溜槽，严禁将废渣从地表直接滑溜，同时合理规划工作，严禁乱挖草地，蓄水采用储水罐进行等，工程结束后对开挖地段进行恢复治理。

(4) 营地的选址及保护措施。

营地尽量选择在当地的居住地，一是减少扎营对植被的破坏；二是可以妥善处理和当地人民的关系，同时还可保证工作人员的安全。若区内无牧民居住地时，在保证项目施工顺利、有利于安全的前提下，选择植被相对容易恢复的地点作为营地，并尽量做到少占草地，对于无法避免占用的草地，须将其草皮铲下后平整铺放于固定地点，且平时浇水对其进行养护；为了防止营区草场的碾压，帐篷内采用木板支撑，对草皮起到保护作用，营地一旦撤离草地即可恢复。另外，在选择营址时，应该尽量选择在与天然水源较近的区域，这样既可以减少塑料水管的使用，同时还可减少运水带来的成本，从而达到降本增效的目的。

3 结语

保护环境资源，坚持可持续发展，在地质勘探工作过程中，应首先保护当地的生态环境。在矿产资源勘查中，坚持“预防为主、防治结合，谁勘查谁负责、谁开发谁保护、谁破坏谁恢复、谁污染谁治理”的原则。在项目实施过程中，应严格执行《中华人民共和国环境保护法》及当地环保、林业及草原部门制定的相关法律法规。

同时，项目开始前应对全员进行地质勘查与环境保护的相关培训，树立先进的勘查、施工、环保理念，增强个人环保意识，同时根据相关法律法规及当地环境管理部门发布的环境保护细则等对预查工作进行详细规划，针对工作区的特点制定相应的环境保护策略，争取做到绿色勘查。

另外，国家相关管理部门应尽快出台地质勘查方面的环保法律法规，同时要将绿色勘查延伸到工程勘查及矿产开发等相关领域。

【收稿日期】2017-03-28

Application of MATLAB in Atmospheric Environmental Impact Assessment

MA Jun-kai
(CNBM Geological Engineering Exploration Academy Co., Ltd., Beijing 100102, China)

With the publication of the new environmental protection law of People's Republic of China, more and more people pay attention to the environmental impact assessment. The atmospheric environmental impact assessment is an important part of environmental impact assessment, the most important aspect of it, is to predict the maximum ground-level concentration of various pollutants in the atmospheric diffusion mode, and then make evaluation according to the results. In this paper, the MATLAB software is used to atmospheric environmental impact assessment of the Electronic components factory, which confirms the applicability of MATLAB software in atmospheric environmental impact assessment.

environmental impact assessment; atmospheric forecast; MATLAB

X823

A【文章编号】1007-9386(2017)02-0059-02

2017-03-22

X322 【文献标识码】A

1007-9386(2017)02-0061-02 1 地质勘查工作对周围环境的影响分析