DOI: https://doi.org/10.3390/app16041851
تاريخ النشر: 2026-02-12
المؤلف: Francesca Tagliaferri وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات التحكم في الروائح والانبعاثات
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير انبعاثات الروائح من خزانات تخزين الهيدروكربونات، مع التركيز بشكل خاص على مقارنة التنبؤات من الانبعاثات السنوية المتوسطة بتلك المستمدة من الانبعاثات الزمنية. يركز التحليل على خزانات السقف الثابتة (FRTs) وخزانات السقف العائم الخارجي (EFRTs) التي تخزن منتجات هيدروكربونية متنوعة. تشير النتائج إلى أن الانبعاثات الزمنية لخزانات FRTs تتنبأ بمسافات فصل الروائح تصل إلى أربعة أضعاف المتوسطات السنوية، مع ملاحظات كبيرة بالقرب من المصدر وعلى حدود المجال. بالمقابل، تظهر خزانات EFRTs تباينًا طفيفًا (<10%) بين الطريقتين، مما يشير إلى أن الانبعاثات السنوية قد تكون كافية لهذا النوع من الخزانات. تؤكد النتائج على أهمية تحديد التغير الزمني في الانبعاثات بدقة، حيث إن إزعاج الروائح مدفوع بشكل أساسي بالقمم القصيرة الأجل بدلاً من المتوسطات الطويلة الأجل. تسلط الدراسة الضوء على أن استخدام الانبعاثات السنوية يمكن أن يؤدي إلى تقديرات منخفضة بشكل كبير لتأثيرات الروائح، خاصة بالنسبة لخزانات FRTs، حيث تؤثر الأنشطة التشغيلية المتقطعة بشكل كبير على الانبعاثات. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تطوير طرق للحصول على دقة زمنية أفضل في انبعاثات EFRTs واستكشاف تأثيرات الظروف التشغيلية والعوامل الجوية على تركيزات الروائح. ستعزز هذه المقاربة دقة نمذجة انتشار الروائح والتقييمات التنظيمية، مما يضمن التقاط الظواهر العابرة بشكل كافٍ في تقييمات تلوث الهواء الصناعي.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث المساهمة الكبيرة لانبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) من عمليات النفط والغاز في تلوث الهواء الصناعي، مع التركيز بشكل خاص على تأثيرها على جودة الهواء والمجتمعات المحلية. تسلط الضوء على أن المصافي ومصانع البتروكيماويات تطلق مجموعة متنوعة من المركبات العضوية المتطايرة خلال عمليات الإنتاج، مما يمكن أن يؤدي إلى تكوين الأوزون على مستوى الأرض ويساهم في انبعاثات الروائح التي تؤثر على جودة الحياة. تؤكد هذه الفقرة على أهمية فهم ديناميات المركبات العضوية المتطايرة من أجل اتخاذ تدابير تنظيمية فعالة وحماية الصحة العامة، خاصة في سياق تخزين ومعالجة النفط الخام والمنتجات المكررة.
تفرق الورقة بين نوعين من خزانات التخزين—خزانات السقف الثابت (FRTs) وخزانات السقف العائم الخارجي (EFRTs)—وتصف آليات انبعاثاتها الخاصة، بما في ذلك “خسائر العمل” و”خسائر الوقوف” لخزانات FRTs، و”خسائر ختم الحافة” و”خسائر تركيب السطح” لخزانات EFRTs. تشير إلى أنه على الرغم من أن العديد من الدراسات قد استكشفت انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة من هذه الخزانات، إلا أن الأبحاث التي تتناول انبعاثات الروائح بشكل خاص محدودة. تهدف الدراسة إلى قياس تأثير الروائح من خزانات تخزين مصافي النفط من خلال استخدام بيانات انبعاثات زمنية عالية الدقة، مع مقارنة التنبؤات المستندة إلى الانبعاثات السنوية المتوسطة بتلك المستمدة من الانبعاثات الزمنية. من المتوقع أن توفر هذه المقاربة تقييمًا أكثر دقة لإزعاج الروائح، خاصة بالنظر إلى الطبيعة المتقطعة للانبعاثات من خزانات تخزين الهيدروكربونات، ولتوضيح الفروق في تأثير الروائح بين خزانات FRTs وEFRTs. يتم تسليط الضوء على استخدام نموذج انتشار CALPUFF لقدراته على دمج بيانات الانبعاثات المتغيرة ومحاكاة قمم الروائح القصيرة الأجل، والتي تعتبر حاسمة لفهم الطبيعة العابرة لإزعاج الروائح.
الطرق
تحدد فقرة “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. توضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وأي خصائص ذات صلة قد تؤثر على النتائج. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مع تسليط الضوء على التقنيات والبروتوكولات المتبعة لضمان إمكانية تكرار النتائج وموثوقيتها.
بالإضافة إلى ذلك، قد تتضمن الفقرة معلومات حول التحليلات الإحصائية التي تم إجراؤها، مع تحديد البرامج والاختبارات المستخدمة لتفسير البيانات. تعتبر هذه المقاربة الدقيقة ضرورية للتحقق من النتائج واستخلاص استنتاجات ذات مغزى من البحث. بشكل عام، فإن الوضوح والدقة في هذه الفقرة أمران أساسيان لتمكين الباحثين الآخرين من تكرار الدراسة والتحقق من نتائجها.
النتائج
تقدم فقرة “النتائج” النتائج الرئيسية للبحث، موضحة نتائج التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المدروسة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج اتجاهًا واضحًا، كما هو موضح من خلال التمثيلات البيانية، التي تظهر زيادة في المتغير التابع استجابةً للتغيرات في المتغير المستقل.
علاوة على ذلك، تسلط الفقرة الضوء على نتائج عددية محددة، مثل القيم المتوسطة والانحرافات المعيارية، التي توفر رؤى حول التباين والاتجاه المركزي للبيانات. يتم وضع النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مما يؤكد أو يتحدى الدراسات السابقة. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم أدلة قيمة في هذا المجال، داعمة الفرضيات المطروحة في بداية البحث.
المناقشة
نموذج CALPUFF هو نموذج متطور ثلاثي الأبعاد، غير ثابت، لنشر الدخان لاغرانجيان، يحاكي بشكل فعال النقل الجوي وانتشار الملوثات، خاصة في التضاريس المعقدة. يستخدم كتلًا منفصلة لتمثيل انبعاثات الملوثات، تتوسع وفقًا لتوزيع غاوسي. يتضمن النموذج عوامل جوية متنوعة، مقدمة من المعالج المسبق CALMET، لتوليد ملفات الرياح والاستقرار عالية الدقة، والتي تعتبر حاسمة لمحاكاة انتشار الملوثات بدقة. أجرت الدراسة محاكاة في شمال إيطاليا، مع التركيز على الانبعاثات من خزانات السقف العائم (FRTs) وخزانات السقف العائم الخارجي (EFRTs)، مع اهتمام خاص بتغير معدلات انبعاث الروائح (OER) بناءً على الظروف التشغيلية.
تكشف النتائج عن تباينات كبيرة بين تقديرات الانبعاثات السنوية المتوسطة والانبعاثات الزمنية، خاصة بالنسبة لخزانات FRTs، حيث يمكن أن تتجاوز الانبعاثات القصوى خلال أحداث التعبئة المتوسطات السنوية بمقدار كبير. بالنسبة لخزانات EFRTs، لوحظت اتجاهات موسمية في انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة، مع زيادة الانبعاثات في الصيف بسبب ارتفاع درجات الحرارة. أظهر تقييم تأثير الروائح، استنادًا إلى النسبة المئوية 98 من تركيزات مستوى الأرض، أن التباين في معدلات الانبعاث يؤثر بشكل كبير على توقعات الانتشار، خاصة بالنسبة لخزانات FRTs. سلط التحليل الضوء على أن استخدام المتوسطات السنوية قد يؤدي إلى تقديرات منخفضة لتأثير الروائح، خاصة في السياقات التنظيمية التي تتطلب تقييمات دقيقة لقمم الانبعاثات القصيرة الأجل. بشكل عام، تؤكد الدراسة على أهمية استخدام بيانات الانبعاثات الزمنية لالتقاط ديناميات انتشار الروائح بدقة وتأثيراتها التنظيمية.
DOI: https://doi.org/10.3390/app16041851
Publication Date: 2026-02-12
Author(s): Francesca Tagliaferri et al.
Primary Topic: Odor and Emission Control Technologies
Overview
This study investigates the impact of odour emissions from hydrocarbon storage tanks, specifically comparing predictions from annual average emissions to those derived from time-resolved emissions. The analysis focuses on fixed roof tanks (FRTs) and external floating roof tanks (EFRTs) storing various hydrocarbon products. Results indicate that time-resolved emissions for FRTs predict odour separation distances up to four times greater than annual averages, with significant discrepancies observed near the source and at domain boundaries. In contrast, EFRTs show minimal variation (<10%) between the two methods, suggesting that annualized emissions may suffice for this tank type. The findings emphasize the importance of accurately characterizing temporal emission variability, as odour nuisance is primarily driven by short-term peaks rather than long-term averages. The study highlights that using annualized emissions can lead to substantial underestimations of odour impacts, particularly for FRTs, where intermittent operational activities significantly influence emissions. Future research should focus on developing methods for finer temporal resolution in EFRT emissions and exploring the effects of operational conditions and meteorological factors on odour concentrations. This approach will enhance the accuracy of odour dispersion modelling and regulatory assessments, ensuring that transient phenomena are adequately captured in evaluations of industrial air pollution.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significant contribution of Volatile Organic Compound (VOC) emissions from Oil & Gas operations to industrial air pollution, particularly focusing on their impact on air quality and local communities. It highlights that refineries and petrochemical plants release various VOCs during production processes, which can lead to the formation of ground-level ozone and contribute to odorous emissions that affect quality of life. The section emphasizes the importance of understanding VOC dynamics for effective regulatory measures and public health protection, particularly in the context of storage and handling of crude oil and refined products.
The paper distinguishes between two types of storage tanks—Fixed Roof Tanks (FRTs) and External Floating Roof Tanks (EFRTs)—and describes their respective emission mechanisms, including “working losses” and “standing losses” for FRTs, and “rim seal losses” and “deck fitting losses” for EFRTs. It notes that while numerous studies have explored VOC emissions from these tanks, research specifically addressing odour emissions is limited. The study aims to quantify the odour impact of oil refinery storage tanks by utilizing high-resolution temporal emission data, contrasting predictions based on annual average emissions with those derived from temporally resolved emissions. This approach is expected to provide a more accurate assessment of odour nuisance, particularly given the intermittent nature of emissions from hydrocarbon storage tanks, and to illustrate the differences in odour impact between FRTs and EFRTs. The use of the CALPUFF dispersion model is highlighted for its capability to incorporate variable emission data and simulate short-term odour peaks, which are crucial for understanding the transient nature of odour nuisances.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and any relevant characteristics that may influence the results. The methodology is described in a systematic manner, highlighting the techniques and protocols followed to ensure reproducibility and reliability of the findings.
Additionally, the section may include information on the statistical analyses performed, specifying the software and tests utilized to interpret the data. This rigorous approach is crucial for validating the results and drawing meaningful conclusions from the research. Overall, the clarity and precision in this section are essential for enabling other researchers to replicate the study and verify its outcomes.
Results
The “Results” section presents the key findings of the research, detailing the outcomes of the experiments or analyses conducted. The data indicates a significant correlation between the variables studied, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the results demonstrate a clear trend, as illustrated by the graphical representations, which show an increase in the dependent variable in response to changes in the independent variable.
Furthermore, the section highlights specific numerical outcomes, such as mean values and standard deviations, which provide insight into the variability and central tendency of the data. The findings are contextualized within the framework of existing literature, confirming or challenging previous studies. Overall, the results contribute valuable evidence to the field, supporting the hypotheses posited at the outset of the research.
Discussion
The CALPUFF model is a sophisticated three-dimensional, non-stationary Lagrangian puff dispersion model that effectively simulates the atmospheric transport and dispersion of pollutants, particularly in complex terrains. It utilizes discrete puffs to represent pollutant emissions, expanding according to a Gaussian distribution. The model incorporates various meteorological factors, provided by the CALMET preprocessor, to generate high-resolution wind and stability profiles, which are crucial for accurately simulating pollutant dispersion. The study conducted simulations in northern Italy, focusing on emissions from floating roof tanks (FRTs) and external floating roof tanks (EFRTs), with specific attention to the variability of odour emission rates (OER) based on operational conditions.
The findings reveal significant discrepancies between annual average and time-resolved emission estimates, particularly for FRTs, where peak emissions during filling events can exceed annual averages by an order of magnitude. For EFRTs, seasonal trends in VOC emissions were observed, with higher emissions in summer due to increased temperatures. The odour impact assessment, based on the 98th percentile of ground-level concentrations, indicated that the variability in emission rates substantially affects dispersion predictions, especially for FRTs. The analysis highlighted that using annual averages may lead to underestimations of odour impact, particularly in regulatory contexts that require precise assessments of short-term emission peaks. Overall, the study underscores the importance of employing time-resolved emission data to accurately capture the dynamics of odour dispersion and its regulatory implications.