关键词:
高密度住区
源位置
硫化氢H2S
阳台设计
暴露风险
摘要:
住区是城镇居民居住和游憩的主要场所。随着居民对生活品质与健康需求的提高,对住区内的环境空气质量提出了一定要求。城镇化进程的加剧,形成了高密度居住建筑群,引发城市住区通风不畅。特别在炎热的夏季,未及时清运的生活垃圾产生的有害恶臭气体在通风不畅的住区周围未得到充分扩散和稀释。这些恶臭气体积聚在住区的气流死角,进一步增加了居民在室外活动时的暴露风险。尽管已有一些关于住区和街区污染气体扩散的研究,但大多是以汽车尾气中有害气体(如CO、NO)作为主要污染物,缺乏针对生活湿垃圾产生的臭气在住区内随风扩散的定量分析报道。因此,深入分析住区内的源位置及建筑阳台设计对生活垃圾臭气扩散和行人暴露风险的影响,可为制定降低生活垃圾臭气危害居民健康的措施提供技术参考。本研究主要从以下方面展开:(1)选择上海市西南某小区作为测试地点,通过实测该小区内生活垃圾产生的臭气浓度以及周围的环境参数,分析确定影响臭气浓度变化的主要因素。结果表明,实际住区内生活垃圾产生的甲硫醇(CHSH)的浓度高于硫化氢(HS)浓度,且两者浓度的变化受垃圾含量、风速及温度等多种因素影响显著。由于HS对气味刺激性的贡献大于CHSH,本文选择HS作为示踪气体开展后续模拟研究。(2)采用了RNG k-ε湍流模型进行计算流体动力学(CFD)建模模拟,通过与经典风洞试验数据作对比,验证了所采用的湍流模型与数值方法的合理性并将其应用到本研究的后续算例的模拟中。在验证对比中发现,模拟结果与风洞试验数据有较高的一致性,表明所用的RNG k-ε湍流模型及数值方法适用于预测住区内垃圾臭气的风载扩散。(3)以上海市某典型住区建筑群为对象开展实地调研,发现住区内的垃圾投放点一般位于建筑群边角位置、建筑群外围中段以及建筑群中部两相邻建筑间。在此基础上,简化住区建筑群进行建模,模拟了5处不同源位置释放的臭气在建筑群周围的浓度分布,以获得住区内行人高度处受高浓度污染影响较小的投放点的位置。结果表明,住区内臭气浓度分布与居民暴露风险易受垃圾投放点位置的影响。当投放点位于建筑群外围边角处时,行人区局部HS无量纲浓度较低,且平均个人摄入系数(
)较位于建筑群外围中段和建筑群中部两相邻建筑间时低3个数量级。(4)探究住区内建筑阳台设计、上游迎风建筑对不同源位置的污染物扩散的影响,并评估了居民在住区内活动时的暴露风险。结果表明,阳台设计可有效降低住区行人区及建筑间的HS平均无量纲浓度,同时减小了高浓度HS的分布范围及行人区的
值,降低了室外居民的暴露风险。同时,上游迎风建筑的存在虽可以减少源在建筑群中部两相邻建筑间产生的高浓度源的扩散范围,却不利于投放点位于住区建筑群外围中段工况下HS的迅速扩散。