برآورد انتشار تركيبات آلي فرار از مخازن ذخيره سوخت با استفاده از مدل TANKS و مدل سازي پراكنش آن با مدل AERMOD

Estimation of volatile organic compounds emissions from the fuel storage tanks using TANKS model and its distribution modeling by AERMOD model

زمينه و هدف: تركيبات آلي فرار (VOCs) تاثير نامطلوبي بر شيمي اتمسفر و سلامت انسان مي گذارند و بزرگترين منبع آن ذخيره سازي نفت است. با مدل هاي آلودگي هوا مي توان غلظت و نحوه پراكنش تركيبات آلي فرار از مخازن نفت را مدل سازي نمود. هدف اين مطالعه بررسي و مدل سازي ميزان انتشار تركيبات آلي فرار از يك انبار نفت در ايران با استفاده از نرم افزار TANKs 4.0.9d و نحوه پراكنش اين تركيبات در منطقه مورد مطالعه با استفاده از مدل AERMOD است. مواد و روشها: در اين مطالعه ميزان و درصد انتشار ماهيانه تركيبات آلي فرار از 22 مخزن ذخيره نفتدر 12 ماه سال 2014 (1393-1392هجري شمسي) با استفاده از نرم افزار TANKS به تفكيك نوع تلفات و بر حسب نوع مخزن تعيين شد. سپس توسط مدل پراكنشي AERMOD غلظت بيشينه تركيبات آلي فرار در منطقه اي با وسعت 10×10 كيلومتر مربع و با فاصله شبكه اي 200 متر و همچنين در دامنه 50×50 كيلومتر مربع و با فاصله شبكه اي 1000 متر در دوره آماري 12 ماهه و براي دوره آماري 1، 3، 8 و 24 ساعته، يك ماهه و يك ساله در ارتفاع 5/1 متر از سطح زمين تعيين و نحوه پراكنش آنها در منطقه شبيه سازي و بوسيله نرم افزار GIS نمايش داده شد. يافته ها: نتايج نرم افزار TANKS نشان داد كه مخازن ذخيره اي مورد مطالعه سالانه 1485801.26 تن VOC منتشر مي كنند كه سهم مخازن با سقف شناور خارجي 99.98 درصد و سهم مخازن با سقف ثابت عمودي 0.017 درصد مي باشد. نتايج نرم افزار AERMOD نيز نشان داد كه غلظت هاي بيشينه VOCs در محدوده 10×10 كيلومتر مربع در فصول سرد سال رخ مي دهد. اين پديده به علت كاهش عمق اختلاط و در نتيجه تشكيل پديده وارونگي دما مي باشد. نتيجه گيري: بكارگيري مخازن با سقف ثابت عمودي و اصلاح الگوي بهره برداري مي تواند منجر به كاهش انتشار VOCs و درنتيجه صرفه اقتصادي، بهداشتي و زيست محيطي فراوان گردد. اين مطالعه به مهندسين طراح مخازن دخيره نفت كمك مي نمايد تا استراتژي مناسبي براي ذخيره سازي نفت در پيش بگيرند.

Background & Purpose: Volatile organic compounds (VOCs) significantly affect the chemistry of atmosphere and human health and petroleum storage has been identified as largest emitters of VOCs. With models of air pollution can model the concentration and distribution of VOCs from oil tanks. The aim of this study was to investigate and model of VOCs emissions from an oil tanks field in Iran using the TANKs 4.0.9d software and the distribution of these compounds in the study area using AERMOD model. Materials & Methods: In this study, the rate and percentage of monthly emissions of VOCs from 22 oil storage tanks in 12 months year 2014(1392-1393) using the TANKS software were determined according to losses and tank type in Esfahan, Iran. Then, by using AERMOD model the maximum concentration of VOCs in the area with the surface of 10 × 10 km2 and with a network distance of 200m and then in the range of 50 × 50 km2 and with a network of 1000 m in the statistic period of 12 months and for a average time of 1, 3, 8 and 24 hours, one-month and one -year statistical period at the height of 1.5m of the Earth's surface was determined and the distribution of VOCs in the area was simulated and displayed by GIS software. Results: The results of TANKS software showed that the studied tanks were annually emitted 1485801.26 tons VOCs in which the tanks with external floating roof 99.98% and with fixed vertical roof 0.017% were contributed. The results of AERMOD software also indicated that maximum concentrations of VOCs occur in the area 10×10 km2 in cold seasons. This phenomenon is due to reduce of mixing depth and resulting in the formation of the inversion phenomenon. Conclusions: This work can help plant engineers to decide on an appropriate strategy to control VOCs. Employing the tanks with fixed vertical roof and modification of operational pattern could lead to a reduction of VOCs emissions and eventually affect the economical, ecological and hygienic aspects.