第四章_大氣環(huán)境影響評價-2010-05-05

1、環(huán) 境 影 響 評 價 北京交通大學市政與環(huán)境工程系 主講人：李進 第四章第四章 大氣環(huán)境影響評價大氣環(huán)境影響評價 3-1 概論 3-2 大氣環(huán)境及污染源調查 3-3 大氣環(huán)境影響預測 3-4 大氣擴散模型 3-5 評價建設項目對大氣環(huán)境的影響 3-1 概論 2.評價等級的劃分評價等級的劃分 （1）目的： （2）判據： 如所排的主要污染物多于一種， 則應按Pi值中最大者計算 主要污染物排放量（以等標排放量衡量）, 周圍地形復雜程度， 式中 Pi 第i種污染物的等標排放 m3/h ； Qi單位時間第i種污染物的排放量（t/h）（應小于排放 C0i環(huán)境空氣質量標準中的二級標準的1h平均濃度限值 （

2、mg/m3）。 地形判據： 計算實例： 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 調查目的： 1）為預測提供必要的輸入參數， 2）為評價提供背景數據和有關信息。 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 調查內容： 1）污染源 2）氣象條件 全年氣壓，氣溫，降水，平均風速 3）環(huán)境質量現狀 自然環(huán)境 社會環(huán)境 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 （1）污染因子的篩選 例如： 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 （2）大氣污染源調查對象 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 一級評價項目污染源調查內容一級評價項目污染源調查內容 (9項）項） 1）按項目的生產工藝流程

3、繪制污染物產生的流程圖，逐個統計主要污染 物排放量 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 2）統計各排放源和無組織排放源的主要污染物排放量 （3）對擴建項目的主要污染物應給出： 現有工程排放量， 新擴建工程排放量， 預計現有工程經改造后污染物的削減量， 按上述三個量計算最終排放量。 （4）除調查統計主要污染物的正常生產的排放量 外，對于毒性較大的物質還應估計其非正常排放 量。 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 （5）污染物排放方式 統計時，擬建工程的污染源劃分為點源和面源。 無組織排放源和源高源強不大的點源面源，如： 源高30m,源強0.04t/h。 根據污染源源強和源高的具體分布狀況確定點源 的最低

4、源高和源強。 廠區(qū)內屬于線源性質的排放源可并入其附近的面 源，按面源排放統計。 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 （6）點源調查統計內容包括： 排氣筒底部中心坐標（一般按國家坐標系）及其分布 平面圖； 排氣筒高度（）、出口內徑（）、出口煙氣溫度 （）及流速（m/s）； 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 各主要污染物正常排放量及危險性污染物事故排放量； 排放工況，如連續(xù)排放或間斷排放，間斷排放應注明具體 排放時間、時數和可能出現的頻率。 （7）面源調查統計內容 將評價區(qū)在選定的坐標系內網格化。將評價區(qū)的左下角 定為原點，分別以東（E）和北（N）為x和y軸。 大評價區(qū)的網格取 2 km2 km， 評價

5、區(qū)較小時，可取500m500m， 建設項目所占面積小于網格單元面積時，可取網格單元 面積。 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 按網格統計面源的下述參數： 主要污染物排放量（t/hkm2）； 面源排放高度（m），如網格內排放高度不等時，可按 排放量取加權平均排放高度； 如面源分布較密,排放量較大，當其高度差較大時，可按 不同平均高度將面源分為2-3類。 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 （8）對排放顆粒物的主要點源，除排放量 外，還應調查顆粒物的密度及粒徑分布。 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 二三級評價項目污染源調查內容二三級評價項目污染源調查內容 3-2大氣環(huán)境調

6、查大氣環(huán)境調查 評價區(qū)大氣環(huán)境質量狀況調查評價區(qū)大氣環(huán)境質量狀況調查 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 監(jiān)測布點：監(jiān)測布點： 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 監(jiān)測制度：監(jiān)測制度： 3-2大氣環(huán)境調查大氣環(huán)境調查 監(jiān)測結果的統計分析：監(jiān)測結果的統計分析： 3-3大氣影響預測大氣影響預測 大氣環(huán)境影響預測的目的 預測內容 （ ）一次（30min）和 24h 取樣時間的最大地面濃度和位 置。 （）不利氣象條件下，評價區(qū)域內的濃度分布圖及其出現 的頻率。 不利氣象條件是指熏煙狀態(tài)以及對環(huán)境敏感區(qū)或關心 點易造成嚴重污染的風向、風速、穩(wěn)定度和混合層高度 等條件 3-3大氣影響預測大氣影響預測 一、二級評價

7、項目的預測內容 （5項） （）評價區(qū)域季（期）、年長期平均濃度分布圖。 （）可能發(fā)生的非正常排放條件下的濃度分布圖。 （）一級評價項目在必要時，還應預測施工期間的大氣環(huán) 境質量。 三級評價項目只需進行上列（），（），（）項三級評價項目只需進行上列（），（），（）項 內容。內容。 3-3大氣影響預測大氣影響預測 預測工作的準備 評價區(qū)網格化 在1/50000的地形圖上，將評價區(qū)劃分為網格， 3-3大氣影響預測大氣影響預測 大評價區(qū)可取大評價區(qū)可取2000m2000m， 小評價區(qū)可取小評價區(qū)可取500m500m。 在描繪評價區(qū)域圖時，將擬建工程置于圖的中部， 計算點放在每個方格中心或網格點上； 如

8、評價區(qū)地形不平坦，可將主要污染源所在 網格高程定為0，對其他網格標出相對高程。 如果評價區(qū)內僅一二個排氣筒，可不劃分網格。 3-3大氣影響預測大氣影響預測 3-4大氣質量預測模型大氣質量預測模型 大氣環(huán)境預測方法 （1）預測方法概述 對于連續(xù)點源的平均煙流，濃度的分布符合 正態(tài)分布，即高斯分布，如圖所示。 這種分布的數學模式分布的數學模式-高斯模式高斯模式， 3-4大氣質量預測模型大氣質量預測模型 3-4大氣質量預測模型大氣質量預測模型 （2）法規(guī)大氣擴散模式 主要內容：主要內容： 氣象要素和氣象條件氣象要素和氣象條件 ； 大氣擴散基本模式的幾種形式及應用條件；大氣擴散基本模式的幾種形式及應用

9、條件； 大氣擴散基本公式中系數的確定及估值；大氣擴散基本公式中系數的確定及估值； 3-4大氣質量預測模型大氣質量預測模型 氣象要素氣象要素 指那些能對大氣狀態(tài)和 物理現象給予定量或定性描述 的物理量。 氣象要素是制約污染物在大氣中稀釋、擴散、遷移 和轉化的重要因素。 氣象要素和氣象條件氣象要素和氣象條件 常用的氣象要素主要有以下幾種 3-4大氣質量預測模型大氣質量預測模型 氣溫氣溫 氣象上講的地面氣溫一般是指離地面1.5m高處 在百葉箱中觀測得到的空氣溫度。 氣壓氣壓 氣壓是指大氣的壓強。 氣象要素和氣象條件氣象要素和氣象條件 濕度濕度 濕度是指濕空氣中所含水蒸氣的量。是用來反映空 氣潮濕程度

10、的一個物理量。 風風 空氣質點在水平方向的運動稱為風。風是一個矢量， 可用風向和風速來描述其特征。 氣溫氣溫 云云 云是由漂浮在空中的大量小水滴、小冰晶或兩者的 混合物構成的。 在污染預測中常用云高云高、云量云量來確定大氣穩(wěn)定度。高 云5000m以上，中云25005000m，低云2500m以下；將 視野能見天空分10等份，云遮住幾份，云量就是幾。 能見度能見度 在當時氣象條件下，正常人的眼睛所能見到的 最大水平距離，反映了大氣的混濁程度。 大氣邊界層的溫度場大氣邊界層的溫度場 1.大氣邊界層大氣邊界層 從地面向上至12 km高度范圍內的對流層高度范圍內的對流層稱為大氣邊大氣邊 界層界層，該層空

11、氣流動受地表影響最大。 大氣邊界層對人類生產和生活的影響最大，污染物 的遷移擴散和稀釋轉化也主要在這一層進行。 2.氣溫垂直分布氣溫垂直分布 氣溫沿鉛直高度的變化，稱氣溫層結或層結。氣溫隨 高度變化快慢這一特征可用氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率來表示。 氣溫垂直遞減率的數學定義式為, r- dT/dz； 指單位(通常取100m) 高差氣溫變化速率的負值。 如果氣溫隨高度增高而降低，r為正值，如果氣溫隨高度 增高而增高，r為負值。 大氣邊界層的溫度場大氣邊界層的溫度場 2.氣溫垂直分布氣溫垂直分布 大氣中的氣溫層結有四種典型情況， 氣溫隨高度的增加而遞減，r0，稱為正常分布層結，或遞遞 減層結減層

12、結； 氣溫隨鉛直高度的變化等于或近似等于干絕熱直減率，r=rd 稱為中性層結中性層結； C 氣溫隨鉛直高度增加是不變的，r=0，稱為等溫層結等溫層結。 D 氣溫隨高度的增加而增加，r0，稱為氣溫逆轉，簡稱逆溫逆溫； 大氣邊界層的溫度場大氣邊界層的溫度場 3.干絕熱直減率干絕熱直減率 一個質量恒定的空氣塊，從地面絕熱上升時，將因周圍氣 壓的減小而膨脹，一部分內能用于反抗外壓力膨脹，而做了功， 因而它的溫度將逐漸下降； 反之，當一個質量恒定的空氣塊從高空絕熱下降時，由于 外界氣壓逐漸增大，外壓力對氣塊做壓縮功，并轉化為它的內 能，因而它的溫度將逐漸上升。 mK C Ag p d 100/1 大氣邊

13、界層的溫度場大氣邊界層的溫度場 這種性質可用干絕熱直減率表示。 大氣穩(wěn)定度 外力使一塊大氣垂向運動，當除去外力后：外力使一塊大氣垂向運動，當除去外力后： 氣塊減速并返回原位，則大氣穩(wěn)定氣塊減速并返回原位，則大氣穩(wěn)定; 繼續(xù)加速上升或下降則為不穩(wěn)定繼續(xù)加速上升或下降則為不穩(wěn)定; 停止或作等速運動，則中性。停止或作等速運動，則中性。 大氣靜力穩(wěn)定度用溫度直減率與干絕熱直減率之差來 判斷，即r-rd大于、小于和等于零為大氣靜力穩(wěn)定度的 判據。 穩(wěn)定rrd 當r-rd 0，氣塊加速運動，大氣不穩(wěn)定； 當r-rd 0，氣塊減速運動，大氣穩(wěn)定； 當r-rd= 0，大氣為中性。 對于r和rd的物理意義應具有

14、較確切認識， rd是以質量衡定的一塊空氣團為對象在干絕熱條件下沿 垂直上升而導出的氣溫垂直遞減率，是一個由氣態(tài)方程 給定的確定值。 r則是氣溫的環(huán)境層結, 是在太陽、地球的熱量幅射和其 他氣象因素作用下形成的實際環(huán)境狀況。 穩(wěn)定rrd 4.不同溫度層結下煙羽不同溫度層結下煙羽 型狀型狀 波浪型波浪型 錐型錐型 平展型平展型 上升型上升型 熏煙型熏煙型 穩(wěn)定rrd 在大氣邊界層大氣邊界層中，從地面開始風向是順時針變化的， 風速隨高度的增加而增大，表示風速隨高度變化的曲線叫 風速輪廓線風速輪廓線。 其數學表達式為風速輪廓模式風速輪廓模式。 低層大氣中的風向是不斷地變化，上下左右出現擺動；同時， 風

15、速也是時強時弱，形成迅速的陣風起伏。風的這種強度與方向隨 時間不規(guī)則的變化形成的空氣運動稱為大氣湍流大氣湍流。湍流運動是由無 數結構緊密的流體微團湍渦湍渦組成，其特征量的時間與空間分布 都具有隨機性，但它們的統計平均值仍然遵循一定的規(guī)律。 大氣邊界層的風場大氣邊界層的風場 線源擴散模式線源擴散模式 面源擴散模式面源擴散模式可沉降顆粒擴散模型可沉降顆粒擴散模型 點源擴散點源擴散 大氣擴散模型大氣擴散模型 大氣擴散模型大氣擴散模型 在大氣環(huán)境影響平價的實際工作中，大氣擴散計算通常 以高斯大氣擴散公式為主。 高斯模式高斯模式是一類簡單實用的大氣擴散模式。 在均勻、定常的湍流大氣中污染物濃度滿足正態(tài)分

16、布， 由此可導出一系列高斯型擴散公式。 實際大氣不滿足均勻、定常條件，一般的高斯擴散公式 應用于下墊面均勻平坦、氣流穩(wěn)定的小尺度擴散問題更為 有效。 點源擴散的高斯模型點源擴散的高斯模型 點源擴散的高斯模型點源擴散的高斯模型 坐標系坐標系 高斯模式的坐標系為：以排放點(無界點源或地面源)或 高架源排放點在地面的投影點為原點，平均風向為 x軸， y 軸在水平面內垂直于x 軸，y 軸的正向在 x 軸的左側， z 軸垂直于水平面，向上為正方向。即為右手坐標系。 在這種坐標系中，煙流中心或與 x 軸重合(無界點 源)，或在 xoy面的投影為 x 軸 (高架點源)。 一 點原擴散的高斯模型 四點假設四點

17、假設： （1）連續(xù)點源的平均煙流平均煙流，污染物在空間中的濃度分布符濃度分布符 合正態(tài)分布（高斯分布）；合正態(tài)分布（高斯分布）； （2）在整個空間中的風速是均勻風速是均勻的、穩(wěn)定穩(wěn)定的且風速大于風速大于 1m/s； （3）污染物的排放是連續(xù)的，均勻連續(xù)的，均勻的； （4）在擴散過程中污染物質量是守恒的，沒有發(fā)生化學變 化、轉移和損失。 高斯模式的坐標系 點源擴散的高斯模型點源擴散的高斯模型 連續(xù)點源的高斯模式連續(xù)點源的高斯模式 連續(xù)點源一般指排放大量污染物的煙囪、 放散管、通風口等。 排放口安置在地面的稱為地面點源，處 于高空位置的稱為高架點源。 連續(xù)點源的高斯模式連續(xù)點源的高斯模式 如圖所示

18、為點源的高斯擴散模式示意圖。有效源位于坐標 原點o處，平均風向與x軸平行，并與x軸正向同向。 假設點源在沒有任何障礙物的自由空間擴散，不考慮下墊 面的存在。 大氣中的擴散是具有y與z兩個坐標方向的二維正態(tài)分布， 當兩坐標方向的隨機變量獨立時，分布密度為每個坐標方 向的一維正態(tài)分布密度函數的乘積。 高斯公式標準形式：高斯公式標準形式： 式中y、z為污染物在y、z方向的標準差, u為平均風速 ms， Q 源強。 高斯公式標準形式中，擴散系數y、z與大氣穩(wěn)定度和水平距離x有 關，并隨x的增大而增加。 當y0，z0時，A（x）C（x，0,0），即A（x）為x軸上的濃度， 也是垂直于x軸截面上污染物的最

19、大濃度點Cmax。 當x，y及z，則C0，表明污染物以在大氣中得以完全擴 散。 ) 22 (exp 2 ),( 2 2 2 2 zy zy zy u Q zyxC 點源擴散的高斯模型點源擴散的高斯模型 高斯擴散模式的一般適用條件是高斯擴散模式的一般適用條件是： 地面開闊平坦，性質均勻，下墊面以上大氣湍流穩(wěn)定； 擴散處于同一大氣溫度層結中，擴散范圍小于10km； 擴散物質隨空氣一起運動，在擴散輸送過程中不產生 化學反應，地面也不吸收污染物而全反射； 平均風向和風速平直穩(wěn)定，且u12m/s。 點源擴散的高斯模型點源擴散的高斯模型 高架連續(xù)點源擴散模式高架連續(xù)點源擴散模式 高架源既考慮到地面的影響，

20、又考慮到高出地面一定高 度的排放源。 地面對污染物的影響很復雜，如果地面對污染物全部吸收， 則標準公式仍適用于地面以上的大氣。 根據假設 認為地面就象鏡子一樣對污染物起全反射作用， 按全反射原理，用：“像源法”處理這類問題。 可以把P點污染物濃度看成為兩部分作用之和，一部分實 源作用，一部分是虛源作用。 把P點污染物濃度看成為兩部分作用之和， 一部分實源作用，一部分是虛源作用。 相當于位置在（0，0，H）的實源和位置在（0，0，-H）的 像源，當不存在地面時在P點產生的濃度之和。 地面的最大濃度地面的最大濃度 高架源的污染源是在空中，關心的是污染物到達地面 的濃度，而不是空中任一點的濃度。 地

21、面濃度是以 x 軸為對稱的，x 軸上具有最大值，向 兩側方向遂漸減小。因此，地面軸線濃度是我們所關心 的。 標準差y、z反映的是 y 和z 方向上的濃度分布，隨距離 x 的增大，濃度分布趨于平均，即y、z 隨 x 而增大。 地面的最大濃度地面的最大濃度 根據地面軸線濃度公式： 式中的兩項： 項隨 x 而減小， 項隨 x 而增 大；兩項共同作用的結果，必然在某一距離 x 處出現濃 度 C 的最大值。 另一方面，地面最大污染物濃度出現的位置和數值，與 高架污染源在空中的位置有關，空中的位置則是以有效 源高表現。因此還要考慮氣象因素。 ) 2 (exp)0 , 0 ,( 2 2 z zy H u Q

22、 xC zy u Q ) 2 (exp 2 2 z H 地面的最大濃度地面的最大濃度 1 1 xr y 式中， 1，1，2，2 擴散參數的回歸系數，即 2 2 xr z 地面的最大濃度地面的最大濃度 y方向的濃度以x軸為對稱軸按正 態(tài)分布； 沿x軸線上，在污染物排放源附近 地面濃度接近于零，然后順風向不 斷增大，在離源一定距離時的某處， 地面軸線上的濃度達到最大值，以 后又逐漸減小。 小風（1.5m/su100.5m/s）和靜風時（u100.5m/s) 的點源擴散模型 以排氣筒地面位置為原點，下風向為x軸，地面任一 點（x，y）小于24h取樣時間的濃度cl（mg/m3） 小風（1.5m/su1

23、00.5m/s）和靜風時（u100.5m/s)的點源 擴散模型 熏煙過程：早晨太陽升起后，地面得到來自太陽的輻射逐漸 加熱，夜間產生的逆溫層逐漸抬升，當逆溫破壞到煙流下邊緣以 上時，使煙流發(fā)生向下的強烈混合，地面污染物濃度增大，產生 熏煙過程。熏煙過程一般多在早晨發(fā)生，持續(xù)時間不超過2小時。 2 2 ( , ,0,)exp() 22 2 F yf fyf qy x yH uh 逆溫層消失到煙囪的有效高度處逆溫層消失到煙囪的有效高度處 2 2 ( , ,0,)exp() 22 2 F yf fyf qy x yH uh 逆溫層消失到煙囪的有效高度處逆溫層消失到煙囪的有效高度處 2.1515 2.

24、158 o y yfy H tg H hf逆溫層消失高度；逆溫層消失高度；yf熏煙條件下熏煙條件下Y向擴散參數向擴散參數 即即hf=H時時 無限長線源擴散模式 有限長線源擴散模式 國家環(huán)保局推薦的面源調查統計模型國家環(huán)保局推薦的面源調查統計模型：將評價區(qū)在選定的坐 標系內網格化?？梢栽u價區(qū)的左下角為原點；分別以東(E) 和北(N)為正X和正Y軸。 網格單元，一般可取11(km 2)，評價區(qū)較小時，可取 500500(m2)，建設項目所占面積小于網格單元，可取其為 網格單元面積。然后，按網格統計面源的下述參數： 主要污染物排放量t/(h.km2)； 面源排放高度(m)，如網格內排放高度不等時，可

25、按排放量加權平均 取平均排放高度； 面源分類，如果面源分布較密且排放量較大，當其高度差較大時，可 酌情按不同平均高度將面源分為23類。 Y X(0,0) 單元格單元格 1 1 3-5大氣環(huán)境影響評價 在工程分析和影響預測的基礎上在工程分析和影響預測的基礎上，以法規(guī)、標準為 依據， -解釋擬建項目引起的預期變化造成影響的重大性解釋擬建項目引起的預期變化造成影響的重大性； -辨識敏感對象對污染物排放的反應辨識敏感對象對污染物排放的反應； -對于生產工藝、總圖布置和選址方案等提出改進意見；對于生產工藝、總圖布置和選址方案等提出改進意見； -提出削減大氣環(huán)境影響的措施或對策的建議；提出削減大氣環(huán)境影響

26、的措施或對策的建議； -做出評價結論做出評價結論。 3-5大氣環(huán)境影響評價 一、確定環(huán)境目標值和容許排污量一、確定環(huán)境目標值和容許排污量 確定環(huán)境目標值確定環(huán)境目標值 -按環(huán)境影響評價導則要求，執(zhí)行環(huán)境質量標準；按環(huán)境影響評價導則要求，執(zhí)行環(huán)境質量標準； -按當地政府所轄地區(qū)的功能區(qū)劃范圍選擇相應的環(huán)按當地政府所轄地區(qū)的功能區(qū)劃范圍選擇相應的環(huán) 境空氣質量標準；境空氣質量標準； 3-5大氣環(huán)境影響評價 -質量標準中未含允許的最大長期平均值的污染因子，質量標準中未含允許的最大長期平均值的污染因子， 目標值按下述方法估算目標值按下述方法估算 1 目標值的確定 1）如果評價區(qū)內，且距離（b）不大于不

27、大于50 km 范圍 內布置了污染因子的監(jiān)測網點，應有監(jiān)測的資料。 先計算各測點累積頻率為先計算各測點累積頻率為50和和93.3的一次取樣的一次取樣 或日平均濃度值。日平均濃度值。 3-5大氣環(huán)境影響評價 (2) 結果標記在對數正態(tài)概率坐標紙上并聯成直線， 查出各測點對應于質量標準值的累積頻率。查出各測點對應于質量標準值的累積頻率。 （例如 SO2二級標準日平均濃度為0.15mg/L） 對數正態(tài)概率坐標紙的縱坐標為概率縱坐標為概率，橫坐標為污染橫坐標為污染 物濃度物濃度的對數值。 3-5大氣環(huán)境影響評價 3-5大氣環(huán)境影響評價 (3)測點對應于質量標準的累積頻率累積頻率和該測點的長期平均濃該測

28、點的長期平均濃 度度，在對數正態(tài)概率坐標紙上作散點圖作散點圖，并進行線性回歸。 (4)將回歸直線沿橫軸向低濃度方向平移至最邊緣的一個散沿橫軸向低濃度方向平移至最邊緣的一個散 點上點上，查出對應累積頻率為的長期平均濃度對應累積頻率為的長期平均濃度，這一濃 度值即為待求的污染因子長期平均濃度目標值為待求的污染因子長期平均濃度目標值（）示意）。 評價建設項目對大氣環(huán)境的影響評價建設項目對大氣環(huán)境的影響 評價參數 大氣容量及總量控制大氣容量及總量控制 基本概念 （1）環(huán)境容量 對于一定地區(qū)，根據其自然凈化能力，在特定的污 染源布局和結構條件下，為達到環(huán)境目標值，所允許的 最大污染物排放量。 （2）總量控制 控制和調整一個地區(qū)的污染源排出的污染物總量， 使其不超過該地區(qū)的環(huán)境容量。 3-5大氣環(huán)境影響評價 2 容許排污量容許排污量 (1)污染指數污染指數 將擬建項目實施后的大氣中污染物濃度i與o比較: Ii =Ci / Co 式中Ii大氣指