مقاله فتانه پاک دامن کارشناس واحد HSE

مدلسازی اثرات تجمعی آلاینده NOx خروجی از دودکش های پتروشیمی بندر امام خمینی با استفاده از AERMODE

فتانه پاک دامن

کارشناسی ارشد محیط زیست دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران

چکیده

مدل سازی کیفیت هوا می تواند به عنوان یک ابزار مناسب برای پیش بینی کیفیت هوا در آینده و تعیین استراتژی های کنترل انتشار آلاینده ها تلقی شود. در این مطالعه از مدل AERMODE به عنوان ابزاری برای تجزیه و تحلیل  انتشار آلاینده های ناشی از منابع خروجی(دودکش های) پتروشیمی بندرامام، بر اساس نتایج خوداظهاری سال ۱۳۹۵ شرکت پتروشیمی بندر امام خمینی استفاده شده است. به منظور بررسی اثرات تجمعی منابع نقطه ای آلاینده هوای موجود پتروشیمی بندر امام، با توجه به تعداد بالای دودکش ها و مشکلات سخت افزاری و نرم افزاری،به منظور بررسی اثرات تجمعی پس از غربالگری اولیه و بر اساس نتایج خوداظهاری سال ۱۳۹۵ ،پارامتر NOx منتشره از دودکش های صرفاً واحد GTG شرکت آب نیرو به عنوان مبنای مدل سازی قرار گرفت.بر این اساس، اطلاعات دودکش وارد نرم افزار گردید و سپس مدل سازی به منظور بررسی اثرات تجمعی،به صورت هم زمان برای دودکش ها و در شعاع ۱۰ هزار متری انجام شد. نتایج مدل سازی نشان می دهد که حداکثر غلظت سالیانه از استاندارد سالیانه هوای پاک کمتر است.

واژه های کلیدی: شرکت پتروشیمی بندر امام، مدل سازی، NOX، AERMDE

مقدمه

آلودگی هوا یعنی وجود یک یا چند آلاینده در هوای آزاد مانند گازها، بخارات، گردوغبار، بو، دود غلیظ با کمیت، مشخصات و زمان ماند کافی به طوری که برای زندگی انسان، حیوان و گیاه خطرناک و برای اشیاء مضر باشد و یا به طور غیرقابل قبول مانع استفاده راحت از زندگی و اشیاء گردد.(Psilogou  etal., 2013). محیط های پیرامون پالایشگاه های نفت و گاز در مناطق نفت خیز نیز از این قاعده مستثنی نیست. احتراق سوخت های فسیلی در مشعل های پالایشگاه های نفت و گاز، باعث نشر و پراکنش آلاینده های گوناگونی از جمله CO2، NOx، SOx و ذرات معلق (particulate matter) و سایر ترکیبات آلی فرار می شود. یکی از راه های مهم برای مدیریت کیفیت هوا برآورد انتشار آلاینده ها است. به طور کلی یکی از مشکلاتی که صنایع در تعیین میز ان آلاینده ها معمولا با آن مواجه هستند، اندازه گیری میزان آلاینده ها در فواصل مکانی بسیار دور به علت شرایط توپوگرافی و عدم وجود تجهیزات می باشد(عتابی و همکاران؛۱۳۹۳). لذا مدل‌سازی پراکنش آلاینده‌ها با استفاده از مدل‌های شبیه سازی به منظور آگاهی از نحوه برای تخمین و پراکنش مقادیر آلاینده ها در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است.

مواد و روش

معرفی منطقه مورد مطالعه

مجتمع پتروشیمی بندرامام در زمینی به مساحت حدود ۲۷۰ هکتار شرکت یکی از بزرگترین شرکت‌های پتروشیمی احداث شده در کشور ایران می‌باشد که در ضلع شمال غربی خلیج همیشه فارس در استان خوزستان به فاصله ۱۶۰ کیلومتری جنوب شرقی اهواز و در منطقه بندرامام خمینی واقع شده است. خوراک و مواد خام مجتمع شامل میعانات گازی به میزان ۲/۳ میلیون تن در سال از میادین نفتی اهواز، مارون و گچساران، گاز طبیعی به میزان ۱۲۰ میلیون فوت مکعب در ۲۴ ساعت از شبکه گاز سراسری، نمک به میزان ۴۰۰ هزار تن در سال که از آب دریا استحصال می شود.

معرفی مدل  AERMOD

مدل AERMOD از متداولترین و قابل قبول ترین مدل های سری گوسین محسوب می شود.این نرم افزار فرآیندی است که اثر یک یا چند منبع تولید کننده آلاینده هوا بر محیط را پیش بینی می نماید. محاسبه های عددی به کار رفته در این مدل ها بر پایه فیزیک فرآیند های اتمسفری و داده های تجربی تولید شده است. مدل AERMOD که برای مدلسازی نحوه پراکنش و غلظت آلاینده های ناشی از منابع مختلف استفاده می شود دارای دو پردازشگر برای داده های ورودی به این مدل می باشد. AERMET پردازشگر داده های هواشناسی و AERMAP  پردازشگر داده های عوارض سطح زمین است و عوارض پیچیده سطح زمین را به وسیله مدل رقومی ارتفاع بصورت یکپارچه در می آورد. AERMOD  یک مدل پراکنش ستون دود گوسی برای حالت پایدار و برای موارد نزدیک به سایت است. این مدل قادر به شبیه‌سازی منابع چندگانه آلاینده از انواع مختلف نقطه‌ای، سطحی و حجمی می‌باشد.

اطلاعات هواشناسی منطقه مورد مطالعه

برای استفاده از مدل AERMOD  جهت مدلسازی پراکندگی آلاینده های هوای ناشی از منابع خروجی(دودکش های) پتروشیمی بندر امام، از داده های هواشناسی ساعتی یک سال ایستگاه سینوپتیک ماهشهر، استفاده شد.

مشخصات ایستگاه هواشناسی بندر ماهشهر

شکل شماره (۱): گلباد ایستگاه بندر ماهشهر تهیه شده در نرم افزار  Airmet

شکل شماره (۲): گلباد ماهیانه ایستگاه بندر ماهشهر

نمودار شماره(۱): کلاس های باد ایستگاه هواشناسی ماهشهر تهیه شده توسط نرم افزار view  Aermet

در این پژوهش مدل سازی پراکنش انتشار آلاینده های ناشی از منابع خروجی(دودکش های) پتروشیمی بندرامام، بر اساس نتایج خوداظهاری سال ۱۳۹۵ شرکت پتروشیمی بندر امام پرداخته شد. بر این اساس نتایج خوداظهاری چهار فصل پتروشیمی بندر امام مبنای کار قرار گرفت. از مجموع ۴۲ دودکش خروجی،در هر فصل کلیه نتایج آنالیز ۴۲ دودکش بررسی و بر اساس غربال گری منابع خروجی که دارای بالاترین غلظت در هر فصل بودند انتخاب و به عنوان مبنای کار مدل سازی قرار گرفتند. بر این اساس پس از انتخاب منابع آلاینده، بانک اطلاعات منابع در اکسل تهیه و از طریق فرمول نویسی داده های مورد نظر جهت ورود به نرم افزار مدل سازی آماده شد. جدول شماره (۲ ) تعداد منابع انتشار به تفکیک واحد ارائه شده است.

جدول شماره (۲) : تعداد منابع انتشار به تفکیک واحد

جدول شماره(۳): شناسایی و غربال بالاترین میزان انتشار آلاینده ها در فصل تابستان بر اساس نتایج خوداظهاری

نتایج

لذا به منظور بررسی تاثیر دودکش های پتروشیمی بندر امام و مدل سازی پراکنش انتشار آلاینده ها منظور نمایش پراکنش آلاینده ها و چگونگی تحت تاثیر قرار دادن محیط پیرامونی پتروشیمی،با استفاده از نرم افزار AERMODE view 8.9 4 دودکش که بیش ترین میزان خروجی NOx را داشتند انتخاب و مدل سازی پراکنش برای آنها انجام شد. بر این اساس برای هر آلاینده انتشار یک ساعته،۲۴ ساعته و سالانه مدل سازی شد و حداکثر غلظت انتشار آلاینده ها به تفکیک هر فصل و هر واحد مشخص که در شکل شماره (۴) نمونه نتایج مدل سازی ارائه شده است. جدول شماره(۵ ) نتایج حداکثر غلظت پراکنش انتشار تجمعی دودکش های واحد GTG را نشان می دهد.

جدول شماره(۴  ):انتخاب دودکش های مورد نظر در مدل سازی اثرات تجمعی

شکل شماره( ۳): مدل سازی ۱ ساعته انتشار اکسیدهای نیتروژن دودکش های واحد GTG

شکل شماره(۴): مدل سازی ۲۴ ساعته انتشار اکسیدهای نیتروژن دودکش های واحد GTG

شکل شماره( ۶): مدل سازی تجمعی سالانه انتشار اکسیدهای نیتروژن دودکش های واحد GTG

شکل شماره (۷): محل وقوع حداکثر غلظت(ساعتی) بر اساس مدل سازی اثرات تجمعی

جدول شماره(  ۵ ): نتایج حداکثر غلظت پراکنش انتشار تجمعی دودکش های واحد GTG

بحث و نتیجه گیری

اطلاعات یک ساله دودکش ها وارد نرم افزار گردید و مدل سازی به منظور بررسی اثرات تجمعی،به صورت هم زمان برای دودکش ها و در شعاع ۱۰ هزار متری انجام شد. نتایج مدل سازی نشان می دهد که حداکثر غلظت سالیانه از استاندارد سالیانه هوای پاک کمتر است. بررسی مدل سازی تجمعی سالانه انتشار اکسیدهای نیتروژن دودکش های واحد GTG بر منطقه نشان می دهد که حداکثر غلطت در کلیه فرضیات مدل سازی(یک ساعته،۲۴ ساعته و سالانه)، در محدوده شرکت پتروشیمی بندر امام اتفاق می افتد. بر اساس نتایج سالانه، حداکثر غلظتی که خوریات منطقه را تحت تاثیر قرار می دهد کمتر از ۱۰ میکروگرم بر مترمکعب می باشد.

منابع

۱-عتابی،ف.،جعفری گل،ف.،مومنی،م.،و همکاران.(۱۳۹۳)، مدل سازی نحوه پراکنش آلاینده CO با استفاده از نرم افزار AERMOD در پالایشگاه ۴ گازی پارس جنوبی، مجله مهندسی بهداشت محیط، سال اول، شماره ۴، تابستان ۱۳۹۳.

۲-Psiloglou, Β. E,. Larissi, I. K,. Petrakis, Μ,. Paliatsos, A. G,. Antoniou, Α,. Viras, L. G. (2013). Case studies on summertime measurements of O3, NO2, and SO2 with a DOAS system in an urban semi-industrial region in Athens, Greece. Journal of  Environ Monit Assess. Vol 185. Page 7763–۷۷۷۴.