基于CFD的含油污水池VOCs扩散特性与影响因素数值模拟研究及其对健康风险的启示

本文通过计算流体力学（CFD）模拟，系统研究含油污水池挥发性有机物（VOCs）的扩散机制，揭示风速、温度、组分及障碍物对扩散行为的影响，为石油化工领域VOCs污染控制、爆炸风险防控及监测点优化提供科学依据。

　　

Materials and Methods

本研究采用现场采样与数值模拟相结合的方法，以华北某联合站含油污水池为对象，通过计算流体力学（CFD）构建三维模型，分析非障碍因素（风速、环境温度、排放组分与速率）和障碍因素（储罐与建筑）对VOCs扩散的影响机制。

Influence of gas composition

基于污水池VOCs实测组分，选取占比最高的C₂H₆（27.08%）和C₃H₈（55.21%）进行模拟。在25°C、风速2.7 m/s条件下，对比单一组分（C₂H₆或C₃H₈）及混合组分的500秒扩散过程。如图10所示，C₂H₆扩散速率更快但近地浓度低，而C₃H₈因分子量更大易在近源区积聚，混合扩散时C₃烃类主导浓度分布格局——这提醒我们：重质VOCs可能悄悄在呼吸带"潜伏"，带来更高的健康暴露风险！

Dispersion Mechanisms of VOCs under Obstacle Factors

油田站场内的储罐、控制室等建筑会显著改变VOCs扩散路径。研究发现，障碍物可诱导气流涡旋和局部浓度富集，尤其在污水池上风向布置储罐时，会形成"浓度陷阱"；而下风向的建筑则迫使污染物抬升扩散，降低近地暴露但增加远距离迁移风险。这些障碍物就像看不见的迷宫墙，让VOCs在站场内反复回旋，意外提升爆炸极限突破概率——可谓"安全设计中的隐形推手"！

Conclusions

通过CFD模拟揭示了含油污水池VOCs扩散的双重机制：非障碍因素中，风速促进顺风向稀释，高温延长扩散距离；障碍因素则通过扰动流场诱发局部累积。C₃烃类在扩散中起主导作用，而储罐与建筑的布局会显著改变风险格局。该研究为油田VOCs防控提供了动态模拟支撑，提示需重点关注障碍物背后的"浓度热区"。