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第五章大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)第一節(jié)大氣環(huán)境污染與大氣擴(kuò)散一、大氣環(huán)境污染

1、大氣污染大氣因某種物質(zhì)的介入而導(dǎo)致化學(xué)、物理、生物或者放射性方面的特性改變,從而影響大氣的有效利用,危害人體健康或者破壞生態(tài),造成大氣質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。

2、大氣污染物源一個(gè)能夠釋放污染物到大氣中的裝置(指排放大氣污染物的設(shè)施或者排放大氣污染物的建筑構(gòu)造)。2、大氣污染源的分類大氣污染源自然污染源人為污染源按污染源的運(yùn)動(dòng)特性:固定源和流動(dòng)源。按污染源的幾何形狀:點(diǎn)源、線源、面源和體源。按污染源的幾何高度:高架源、中架源和低架源。按污染物的影響范圍:局部大氣污染源,區(qū)域性大氣污染源按人們的社會(huì)功能:工業(yè)污染源,生活污染源,交通運(yùn)輸污染源和農(nóng)業(yè)污染源按排放時(shí)間長(zhǎng)短:連續(xù)源、瞬時(shí)源和持續(xù)有限時(shí)間源。按排放形式:有組織排放源、無組織排放源。2、大氣污染物的分類氣體狀態(tài)污染物按形成的方式:一次污染物和二次污染物。相態(tài)氣溶膠狀態(tài)污染物粒徑總懸浮顆粒物飄塵降塵來源、物理性質(zhì)粉塵煙飛灰黑煙霧氣體狀態(tài)污染物含硫化合物含氮化合物COx碳?xì)浠衔锱c鹵代化合物放射性物質(zhì)和其他有毒物質(zhì)二、大氣擴(kuò)散過程

1、大氣湍流流體的運(yùn)動(dòng)主要分為層流和湍流,層流屬于規(guī)則運(yùn)動(dòng),湍流則屬于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。大氣湍流是大氣中一種不規(guī)則的隨機(jī)運(yùn)動(dòng),湍流每一點(diǎn)上的壓強(qiáng)、速度、溫度等物理特性等隨機(jī)漲落。大氣湍流最常發(fā)生的3個(gè)區(qū)域是:大氣底層的邊界層內(nèi),對(duì)流云的云體內(nèi)部,大氣對(duì)流層上部的急流區(qū)內(nèi)。大氣湍流的發(fā)生需具備一定的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)條件:其動(dòng)力學(xué)條件是空氣層中具有明顯的風(fēng)速切變;熱力學(xué)條件是空氣層必須具有一定的不穩(wěn)定性,其中最有利的條件是上層空氣溫度低于下層的對(duì)流條件。大氣湍流運(yùn)動(dòng)是由各種尺度的旋渦連續(xù)分布疊加而成,旋渦尺度大的可達(dá)數(shù)百米,最小尺度約為1毫米。大氣湍流2、大氣穩(wěn)定度與污染3、影響大氣污染的其他因素風(fēng)、輻射與云、天氣形勢(shì)、下墊面條件風(fēng)和湍流是影響大氣擴(kuò)散能力的主要?jiǎng)恿σ蜃印4髿獾臏囟葘咏Y(jié)和大氣穩(wěn)定度是影響大氣擴(kuò)散能力的主要熱力因子。

第二節(jié)大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)一、大氣擴(kuò)散基本公式高斯模式是一類簡(jiǎn)單實(shí)用的大氣擴(kuò)散模式。在均勻、定常的湍流大氣中污染物濃度滿足正態(tài)分布,由此可導(dǎo)出一系列高斯型擴(kuò)散公式。

實(shí)際大氣不滿足均勻、定常條件,因此一般的高斯擴(kuò)散公式應(yīng)用于下墊面均勻平坦、氣流穩(wěn)定的小尺度擴(kuò)散問題更為有效。高斯模式基本假設(shè):煙羽的擴(kuò)散在水平和垂直方向都是正態(tài)分布;在擴(kuò)散的整個(gè)空間風(fēng)速是均勻、穩(wěn)定的;污染源排放是連續(xù)、均勻的;污染物在擴(kuò)散過程中沒有衰減和增生;x方向,平流作用遠(yuǎn)大于擴(kuò)散作用;下墊面平坦。1.連續(xù)點(diǎn)源煙流擴(kuò)散公式當(dāng)有風(fēng)時(shí)(u≥1.5m/s),可采用煙流擴(kuò)散公式。設(shè)地面為全反射體:高架點(diǎn)源地面濃度:z=0擴(kuò)散參數(shù)σy、σz通常表示成如下形式:最大地面濃度Cmax及出現(xiàn)距離:當(dāng),當(dāng),且則,例:某煉油廠投產(chǎn)后,會(huì)自動(dòng)抬升高度10m處排放9×104mg/s的二氧化硫,排氣筒高度50m。預(yù)測(cè)距地面10m高,風(fēng)速4m/s,大氣穩(wěn)定度D時(shí),排氣筒下風(fēng)向500m處、距排氣筒軸線水平距離50m處的地面點(diǎn)所增加的二氧化硫值。(下風(fēng)向500m及大氣穩(wěn)定度D,σy=35.7m和σz=17.8m)解:排氣筒有效高度:此處風(fēng)速:則:某工業(yè)鍋爐煙囪高30m,直徑0.6m,煙氣出口速度20m/s,煙氣溫度405k,大氣溫度293k,此條件下煙氣抬升高度5.84m,已知σy=50.1m,煙囪出口處風(fēng)速4m/s,二氧化硫排放量10mg/s。計(jì)算此條件下二氧化硫的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。解:煙囪有效高度:地面最大濃度:有:則地面最大濃度:2.有混合層反射的擴(kuò)散公式大氣邊界層常常出現(xiàn)這樣的鉛直溫度分布:低層是中性層結(jié)或不穩(wěn)定層結(jié),在離地面幾百米到1—2km的高度中存在一個(gè)穩(wěn)定的逆溫層,即上部逆溫,它使污染物的鉛直擴(kuò)散受到抑制。觀測(cè)表明,逆溫層底上下兩側(cè)的濃度通常相差5—10倍,污染物的擴(kuò)散實(shí)際上被限制在地面和逆溫層底之間。上部逆溫層或穩(wěn)定層底的高度稱為混合層高度(或厚度),用h表示。

設(shè)地面及混合層全反射,連續(xù)點(diǎn)源的煙擴(kuò)散公式如下:(1)當(dāng)σz<1.6hn=-4~4即可達(dá)到足夠的精度。(2)當(dāng)σz>1.6h濃度在鉛直方向已接近均勻分布,可按下式計(jì)算:3.熏煙擴(kuò)散公式

高架連續(xù)點(diǎn)源排入穩(wěn)定大氣層中的煙流,在下風(fēng)向有效源高度上形成狹長(zhǎng)的高濃度帶。當(dāng)?shù)蛯釉鰷厥狗€(wěn)定氣層自下而上轉(zhuǎn)變成中性,或不穩(wěn)定層結(jié)擴(kuò)展到煙流高度時(shí),使煙流向下擴(kuò)散產(chǎn)生熏煙過程,造成地面高濃度。此時(shí)在熏煙高度zf以下濃度在鉛直方向接近均勻分布,地面濃度計(jì)算公式為:式中:當(dāng)穩(wěn)定氣層消退到煙流頂高度hf時(shí),全部擴(kuò)散物質(zhì)已經(jīng)向下混合,地面濃度公式為:例:某廠煙囪有效高度50m,二氧化硫排放量80g/s,煙流向下擴(kuò)散產(chǎn)生薰煙。夜間和上午風(fēng)速4m/s,大氣穩(wěn)定度D級(jí),該排氣筒下風(fēng)向500m處地面二氧化硫濃度貢獻(xiàn)值?解:由下風(fēng)向距離500m及D大氣穩(wěn)定度,計(jì)算σy和σz4.連續(xù)線源公式

連續(xù)線源是指連續(xù)排放擴(kuò)散物質(zhì)的線狀源,其源強(qiáng)處處相等且不隨時(shí)間變化。在高斯型模式中,連續(xù)線源等于連續(xù)點(diǎn)源在線源長(zhǎng)度上的積分,其濃度公式為:式中:Ql——線源源強(qiáng),其單位為單位時(shí)間單位長(zhǎng)度排放的物質(zhì)量;

f——表示連續(xù)點(diǎn)源濃度的函數(shù),可根據(jù)源高及有無混合層反射等情況選擇適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式。對(duì)直線型線源等簡(jiǎn)單的情形則有:

(1)線源與風(fēng)向垂直:取x軸與風(fēng)向一致,坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)于線源中點(diǎn),線源在y軸上的長(zhǎng)度為2y0。有地面全反射的濃度公式為:

(2)無限長(zhǎng)線源(線源與風(fēng)成大于45度角)的地面濃度公式為:Φ為線源與風(fēng)的夾角5.連續(xù)面源公式

源強(qiáng)恒定的面源稱為連續(xù)面源。對(duì)面源擴(kuò)散的處理方法主要有虛點(diǎn)源法和積分法等。虛點(diǎn)源法:設(shè)想每個(gè)面源單元上風(fēng)向有一個(gè)“虛點(diǎn)源”,它所造成的濃度效果與對(duì)應(yīng)的面源單元相當(dāng)。可以用虛點(diǎn)源的濃度公式計(jì)算面源的濃度:式中:QA———某面源單元的源強(qiáng),在虛點(diǎn)源法中,其單位與連續(xù)點(diǎn)源相同;x,y,z——計(jì)算點(diǎn)的坐標(biāo),坐標(biāo)原點(diǎn)位于面源中心在地面的垂直投影點(diǎn)上;xy,xz——虛點(diǎn)源向上風(fēng)向的后退距離。若有:

L為面源單元的邊長(zhǎng)。應(yīng)用同樣的原理,也可以用虛點(diǎn)源計(jì)算線源、體源造成的濃度。6.長(zhǎng)期平均濃度公式長(zhǎng)期平均濃度:在幾天、幾月或一年的長(zhǎng)時(shí)段內(nèi),各種風(fēng)向均可能出現(xiàn)。此時(shí)表示短時(shí)間煙流橫向散布的σy已不重要,可以用風(fēng)向頻率計(jì)算水平濃度公式。

(1)簡(jiǎn)單的扇形公式:在任意角寬度為2π/n的扇形區(qū)內(nèi),連續(xù)點(diǎn)源的地面公式是:式中:f——在所平均的時(shí)段內(nèi)該扇形區(qū)風(fēng)向所占的成數(shù)。

u,σz———應(yīng)取平均時(shí)段內(nèi)平均風(fēng)速和鉛直擴(kuò)散參數(shù)的平均值(例如,取D類穩(wěn)定度的σz)。(2)聯(lián)合頻率計(jì)算公式:在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),不同風(fēng)速和穩(wěn)定度影響濃度的權(quán)重并不相等。更精確的計(jì)算,應(yīng)該按照每一種風(fēng)向、風(fēng)速和穩(wěn)定度的頻率加權(quán)平均,此時(shí)的濃度公式為:式中:k、m、l——風(fēng)向、穩(wěn)定度和風(fēng)速等級(jí)的下標(biāo);

ck、m、l——在每一個(gè)給定風(fēng)向、穩(wěn)定度和風(fēng)速時(shí)的濃度,可取相應(yīng)的高斯擴(kuò)散公式計(jì)算;

φk、m、l——風(fēng)向、穩(wěn)定度和風(fēng)速的相對(duì)聯(lián)合頻率,即有:7、煙氣抬升公式抬升公式分兩大類:抬升機(jī)理研究;實(shí)驗(yàn)觀測(cè)所的經(jīng)驗(yàn)公式最常使用的HJ/T2.2-93推薦技術(shù)公式抬升后煙氣有效高度He:Hs:排氣筒幾何高度,mΔH:抬升高度,m計(jì)算方法如下:

1)有風(fēng)時(shí),中性和不穩(wěn)定條件:煙氣熱釋放率Qh≥2100kJ/s,且煙氣溫度和環(huán)境溫度差ΔT≥35K時(shí):當(dāng)1700kJ/s<Qh<2100kJ/s,則Qh≤1700kJ/s,或者煙氣溫度和環(huán)境溫度差ΔT<35K2)有風(fēng),穩(wěn)定條件3)靜風(fēng)和小風(fēng)例:某廠擬建100m高排氣筒,上出口內(nèi)徑5m,煙氣排出速度13.5m/s,排氣筒出口處煙氣溫度145oC,當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)統(tǒng)計(jì)定時(shí)觀測(cè)最近5年平均溫度15oC。據(jù)預(yù)測(cè),靜風(fēng)和穩(wěn)定天氣下,排放源高度以上環(huán)境溫度垂直變化率為0.001oC/m。求排氣筒煙氣的抬升高度?

解:根據(jù)靜風(fēng)和穩(wěn)定條件下計(jì)算計(jì)算ΔH:

計(jì)算實(shí)際排煙率:計(jì)算煙氣溫度Ts與環(huán)境溫度的差值:計(jì)算Qh:例:某城市近郊污染源SO2排放量80g/s,煙氣流量265m3/s,煙氣溫度418K,大氣溫度293K,這一地區(qū)SO2本地濃度0.05mg/m3,設(shè)σz/σy=0.5,u10=3m/s,p=0.25,按空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)煙囪高度。解:ΔT=418-293=125K≥35K按城市近郊區(qū)條件,查表:n0=1.303,n1=1/3,n2=2/3環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值0.06mg/m3(年均)試算:Hs≥162m二、實(shí)用模擬預(yù)測(cè)方法1.模式構(gòu)成

空氣質(zhì)量模式是以數(shù)學(xué)方法定量描述大氣污染物從源地到接受地所經(jīng)歷的全過程的一種手段或工具,其核心部分為大氣擴(kuò)散模式,主要描寫大氣對(duì)污染物輸送、擴(kuò)散和稀釋作用。

污染物在大氣中所經(jīng)歷的其他過程,諸如煙氣抬升,干、濕沉積和化學(xué)轉(zhuǎn)化過程等,則常以某種形式的過程參數(shù)、確定參數(shù)的方法或計(jì)算公式,以及子模式的形式從屬于大氣擴(kuò)散模式;另一方面,除大氣以外,污染源和下墊面的狀況也會(huì)影響污染物在大氣中的變化和分布,這些因素及其影響規(guī)律亦必須在空氣質(zhì)量模式中得到恰如其分的反映。

通常,一個(gè)空氣質(zhì)量模式應(yīng)包括一組以大氣擴(kuò)散公式為主體的描寫各種過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式,一套模式輸入?yún)?shù)和確定參數(shù)方法,以及為完成模式計(jì)算所需的計(jì)算方法和程序:2.模式類型

按照發(fā)展模式的理論途徑劃分,可將空氣質(zhì)量模式分為:統(tǒng)計(jì)理論模式、K理論(包括高階閉合)模式和相似理論模式;按模擬區(qū)的范圍可分:微尺度(建筑物尺度)模式、局地尺度(103~104m)模式及中、遠(yuǎn)距離(105m以上)輸送模式。按照模式的時(shí)間尺度劃分:短期(1~24h)平均及長(zhǎng)期(月、季、年)平均模式。

按照污染源的形態(tài)劃分:點(diǎn)源、線源、面源、體源及多源或復(fù)合源模式。著重模擬除了大氣的輸送和擴(kuò)散稀釋過程以外另一種過程的模式:如酸雨模式、光化學(xué)煙霧模式和干沉積模式等等。還有一些則是針對(duì)某種特殊氣象條件導(dǎo)出的,像熏煙型擴(kuò)散模式和熱力內(nèi)邊界層擴(kuò)散模式等。

從對(duì)模式的應(yīng)用需要出發(fā):“法規(guī)應(yīng)用級(jí)”和“研究級(jí)”模式。“法規(guī)應(yīng)用級(jí)”模式:指已被國(guó)家環(huán)境保護(hù)管理部門推薦應(yīng)用于污染物濃度預(yù)測(cè)計(jì)算的模式。按其精密的程度分成兩級(jí):“篩選模式”和“精細(xì)模式”?!昂Y選模式”:可以用它對(duì)某個(gè)或某類特定污染源對(duì)空氣質(zhì)量的影響作偏保守的評(píng)價(jià);

“精細(xì)模式”:由那些能夠?qū)Υ髿馕锢砗突瘜W(xué)過程作比較精細(xì)處理的方法形成。“研究級(jí)”模式:是指正在進(jìn)行探索和研究的模式。模式通常都比較復(fù)雜,大多為復(fù)雜的數(shù)值模式。就目前空氣質(zhì)量模式的研究和應(yīng)用狀況來看,“法規(guī)應(yīng)用級(jí)”模式大多數(shù)仍是高斯型模式,復(fù)雜的數(shù)值模式多屬“研究級(jí)”模式。

3.模式選擇

選用空氣質(zhì)量模式通常應(yīng)當(dāng)考慮以下幾方面的問題。

(1)污染源及污染物①污染源的類型:污染源的形態(tài)有點(diǎn)源、線源、面源、體源和它們組成的復(fù)合源;按其排放方式可分為瞬時(shí)源、間斷源和連續(xù)源;其中,又可按排放溫度分為熱源和冷源。②污染物的性質(zhì):可分為氣態(tài)污染物或顆粒物。對(duì)后者,還需了解其粒徑分布,估計(jì)重力沉降、干沉積與擴(kuò)散的相對(duì)重要性。此外,還應(yīng)考慮是保守的或是反應(yīng)性污染物、化學(xué)轉(zhuǎn)化的重要性等等。(2)模擬的時(shí)空范圍及分辨率①模式區(qū)的范圍:通常局地空氣污染問題以采用高斯型模式比較適當(dāng),即使在復(fù)雜下墊面,亦可用它的變形作為篩選模式使用。②模擬的時(shí)間尺度:大氣擴(kuò)散模式計(jì)算的基準(zhǔn)時(shí)間尺度為小時(shí)平均,其他時(shí)段的平均濃度可在小時(shí)平均濃度的基礎(chǔ)上逐時(shí)(或按一定的采樣間隔)求和計(jì)算,也可選用專門的長(zhǎng)期平均模式,這類模式包含了按頻率加權(quán)的計(jì)算方法,通常都是計(jì)算效率高的高斯型模式。③要求的空間分辨率:模式計(jì)算濃度的空間分辨率是一項(xiàng)重要和敏感的指標(biāo)。在一個(gè)孤立點(diǎn)源的下風(fēng)區(qū),相距數(shù)百米兩個(gè)接受點(diǎn)的污染物濃度可以有數(shù)量級(jí)的差異,即使在污染源分布比較均勻的城市,相距1km監(jiān)測(cè)濃度的差異也常常很大。(3)模擬區(qū)的下墊面特征:下墊面可分為平原鄉(xiāng)村、城市、山區(qū)及水陸交界地區(qū)等。復(fù)雜下墊面上氣流復(fù)雜,復(fù)雜地形上污染物濃度的空間分布更不均勻,起伏更大。一般來說,由均勻定常假定導(dǎo)出的高斯模式不再適用。(4)對(duì)模式效能的要求:空氣質(zhì)量模式應(yīng)當(dāng)具備的效能與前述三方面的條件及要求有密切關(guān)系。例如,對(duì)局地空氣污染,通常僅需考慮大氣的擴(kuò)散稀釋作用,而對(duì)中、遠(yuǎn)距離問題則還必須考慮污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化和干濕沉積等其他物理化學(xué)過程,此時(shí)對(duì)模式效能將提出不同的要求。但是,即使對(duì)相同的模擬對(duì)象,也可以用簡(jiǎn)單的參數(shù)化方法,給出化學(xué)轉(zhuǎn)化速率的方法來解決,模式使用者仍有一定的選擇余地。

總之,由于空氣污染問題的復(fù)雜性,迫使人們不得不通過多種途徑和手段來研究并建立適合各種特定條件的空氣質(zhì)量模式。它們的針對(duì)性很強(qiáng),選用時(shí)需要認(rèn)真加以鑒別。除了以上四方面的問題以外,還應(yīng)根據(jù)各自的應(yīng)用目的和條件作更加具體的分析。模式選擇是一個(gè)關(guān)鍵的階段,它常常同時(shí)決定了資料搜集、外場(chǎng)測(cè)試等工作的規(guī)模,以至總的工作方向。4.模式性能評(píng)價(jià)

實(shí)踐表明,模式計(jì)算結(jié)果存在著誤差和所謂的“不確定性”,其中,一部分稱為“固有的”,另一部分稱作是“可約束的”。固有的誤差:是指由于湍流活動(dòng)等不可分辨的細(xì)節(jié)引起的不可重復(fù)性,進(jìn)而造成的對(duì)總體的平均偏差。另一類可約束誤差則由以下原因造成:①模式使用的排放源、氣象和地形資料的誤差;②模式包括的所有計(jì)算公式和參數(shù)不合適引起的誤差;③用來檢驗(yàn)?zāi)J降臐舛葘?shí)測(cè)資料的誤差。

由此可見,通過模式選擇階段的各項(xiàng)分析以后只是選定了“擬用模式”。這個(gè)模式對(duì)特定的地區(qū)和應(yīng)用目的是否真正適用,還要經(jīng)過模式性能評(píng)價(jià)這一必不可少的工作程序。當(dāng)模式預(yù)測(cè)的結(jié)果將直接被用作環(huán)境保護(hù)的決策、規(guī)劃和工程設(shè)計(jì)的依據(jù)時(shí),這項(xiàng)工作就更加重要,應(yīng)該通過模式性能評(píng)價(jià)向環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)提供模式不確切性的定量分析。模式性能評(píng)價(jià)主要包括模式的合理性、保真性和靈敏性分析幾個(gè)方面的內(nèi)容。(1)合理性分析:在進(jìn)行模式性能評(píng)價(jià)時(shí),可考慮選取一個(gè)參考模式,用以校核擬用模式,進(jìn)一步考核其物理模型和參數(shù)化方案等的合理性,必要時(shí)還可作一些對(duì)比性的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)。(2)模式檢驗(yàn):主要目的是檢查模式的“保真性”。一般應(yīng)使用同步的排放源、氣象和濃度監(jiān)測(cè)資料,檢驗(yàn)?zāi)J接?jì)算值與實(shí)測(cè)值的符合程度。這是模式性能評(píng)價(jià)的最主要的內(nèi)容。檢驗(yàn)?zāi)J剿褂玫馁Y料應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn):①排放源、氣象與濃度資料的同時(shí)性;②對(duì)所要求的時(shí)間和空間分辨率具有代表性;③必須是不同于建立模式所使用過的獨(dú)立的數(shù)據(jù);④數(shù)據(jù)的平均時(shí)段與環(huán)境保護(hù)法規(guī)的規(guī)定—致。濃度計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較是通過計(jì)算一系列的統(tǒng)計(jì)特征量來實(shí)現(xiàn)的,常用的檢驗(yàn)項(xiàng)目有以下幾類:①濃度差分析:以相同時(shí)間、地點(diǎn)的觀測(cè)值和計(jì)算值為數(shù)據(jù)對(duì),求其差值:

下標(biāo)o,p分別表示觀測(cè)值與模式預(yù)測(cè)值。②最大濃度分析:在空氣污染分析中,地面最大濃度常是人們最關(guān)心的。最大濃度差:式中:——分別表示觀測(cè)和預(yù)測(cè)的地面最大濃度。③濃度比值分析:計(jì)算每一對(duì)濃度計(jì)算值與觀測(cè)值的比值K=ρp/ρo

至今仍將K值落在0.5~2范圍內(nèi)作為模式精度是否可取的指標(biāo)。通常較佳模式K值落在上述范圍內(nèi)的成數(shù)應(yīng)超過50%。④相關(guān)分析:計(jì)算由濃度觀測(cè)值和計(jì)算值組成的數(shù)據(jù)對(duì)序列的相關(guān)系數(shù)

上式可用來分別計(jì)算時(shí)間相關(guān)、空間相關(guān)和時(shí)空相關(guān)。它是表征預(yù)測(cè)與實(shí)際情況一致性的重要指標(biāo)。但是它不能描述濃度的差值或比值所反映的信息,即不能表示模式計(jì)算值在總體上是否過高或過低,故應(yīng)與ρd或K值配合分析。如果r值較高,但差值指標(biāo)不好,則只要對(duì)模式作線性訂正即可大大改善精度。值得注意的是廠只能反映計(jì)算值與觀測(cè)值之間的線性相關(guān),而不能從中發(fā)現(xiàn)它們之間的非線性關(guān)系。

⑤濃度分布比較:為了更直觀地考察模式的預(yù)測(cè)效能,還可以繪制計(jì)算濃度和觀測(cè)濃度的等值線圖,比較它們高、低中心區(qū)的位置、數(shù)值以及分布圖形是否一致。

(3)靈敏度分析:靈敏度的定義是模式輸出(計(jì)算濃度)對(duì)輸入變量的偏導(dǎo)數(shù)。通過此項(xiàng)分析,可以定量判別影響空氣質(zhì)量的各個(gè)因子的相對(duì)重要性,確定它們的誤差和不確切性對(duì)模式輸出的影響。這項(xiàng)工作至少有以下幾方面的意義:①分析模式輸入一輸出響應(yīng)關(guān)系的合理性,為改進(jìn)模式提供依據(jù)。②明確模式所依據(jù)的各項(xiàng)基礎(chǔ)資料的相對(duì)重要性以及對(duì)它們的精度和分辨率要求,以便改進(jìn)觀測(cè)和搜集方案,以及確定模式輸入?yún)?shù)的方法。③為評(píng)價(jià)控制空氣污染的策略提供可靠性分析和環(huán)境效益分析。

綜上所述,不論是為了改進(jìn)或建立一個(gè)新的空氣質(zhì)量模式,還是將現(xiàn)有的模式應(yīng)用于某個(gè)實(shí)際問題,對(duì)模式的合理性、保真性和靈敏度檢驗(yàn)都是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),它將提高模式的質(zhì)量和應(yīng)用結(jié)論的可靠程度。三、平原局地空氣質(zhì)量模式局地空氣質(zhì)量模式應(yīng)用范圍:污染物的輸送距離小于20km的場(chǎng)合,在均勻平坦的下墊面最多不超過50km。常用局地空氣質(zhì)量模式:高斯型擴(kuò)散公式。

視污染源的狀況和應(yīng)用的需要,局地空氣質(zhì)量模式可以采用風(fēng)向坐標(biāo)系或者地理坐標(biāo)系。

此外,為滿足法規(guī)應(yīng)用的要求,應(yīng)能計(jì)算幾種不同平均時(shí)間的污染物濃度。1.坐標(biāo)系基本的高斯擴(kuò)散公式都采用風(fēng)向坐標(biāo)系,但在以下情況下還需建立地理坐標(biāo)系:①需要計(jì)算多源迭加濃度;②需要計(jì)算不同風(fēng)向迭加的時(shí)間平均濃度;③以高斯公式為計(jì)算核的數(shù)值積分模式(例如線源積分模式、煙團(tuán)軌跡模式等)。(1)風(fēng)向坐標(biāo)系:取x軸與平均風(fēng)向一致,y軸在水平面上與風(fēng)向垂直,z軸指向天頂?shù)闹苯亲鴺?biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在污染源在地面的垂直投影點(diǎn)上。它是隨平均風(fēng)向改變的坐標(biāo)系。(2)地理坐標(biāo)系:是固定在某個(gè)地理位置上的直角坐標(biāo)系。為了方便,通常將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在模擬區(qū)下墊面的西南端點(diǎn),x軸指向東,y軸指向北,z軸指向天頂。所有污染源和濃度計(jì)算點(diǎn)的位置用它們?cè)诘乩碜鴺?biāo)系中的坐標(biāo)來確定,坐標(biāo)系中的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所要求的空間分辨率來設(shè)計(jì)。兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換:設(shè)地理坐標(biāo)系為EON,風(fēng)向坐標(biāo)系為xoy,它們之間的轉(zhuǎn)換公式為:

x=(Np-Nr)cosθ+(Ep-Er)sinθy=(Np-Nr)sinθ-(Ep-Er)cosθ

式中:x,y——高斯公式中使用的坐標(biāo)變量;

(Ep,Np)、(Er,Nr)——分別表示污染源和計(jì)算點(diǎn)在地理坐標(biāo)系中的坐標(biāo),θ為風(fēng)向方位角。若下墊面十分平坦,可將風(fēng)向坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)在同一個(gè)水平面上,計(jì)算中不需要作z坐標(biāo)的換算,否則應(yīng)考慮每一對(duì)計(jì)算點(diǎn)和污染源所在位置在地理坐標(biāo)系中的高度差。2.小時(shí)平均濃度的計(jì)算局地大氣擴(kuò)散模式所代表的平均時(shí)間為數(shù)十分鐘,通常把它計(jì)算得濃度定為小時(shí)平均濃度(過去,習(xí)慣上稱為“一次”濃度)。局地空氣污染計(jì)算中最關(guān)心的是如何求出最大的“一次”濃度,通常有以下幾種方法:(1)逐時(shí)計(jì)算法:有的國(guó)家規(guī)定至少要逐時(shí)計(jì)算一年的小時(shí)平均濃度,然后用平均的方法求取其他時(shí)段的平均濃度并與空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較。這種方法當(dāng)然不會(huì)漏算那些很少出現(xiàn)的最大值。但是這樣做至少需要輸入一年逐時(shí)的氣象參數(shù)(可利用氣象臺(tái)站的常規(guī)觀測(cè)資料求取)。(2)分類計(jì)算法:按氣象條件分類計(jì)算“一次”濃度,特別是計(jì)算各類條件下可能出現(xiàn)的最大地面濃度和它離源的距離。通常是將大氣穩(wěn)定度分為6類或4類,輸入模式計(jì)算的擴(kuò)散參數(shù)和抬升高度公式應(yīng)與各自的穩(wěn)定度類別一致,風(fēng)速和混合層高度亦取每一類別的平均值。(3)保證率計(jì)算法:按一定的保證率設(shè)計(jì)計(jì)算條件,使實(shí)際可能出現(xiàn)的污染物濃度小于計(jì)算值的概率等于所規(guī)定的保證率。

目前這種方法僅在少數(shù)專門的課題中研究采用。在有些環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中,能夠給出可造成濃度超標(biāo)的不利氣象條件可能出現(xiàn)的概率,這是值得提倡的,通??筛鶕?jù)風(fēng)向、風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度的聯(lián)合頻率確定。此時(shí)應(yīng)注意不同的氣象條件組合可能對(duì)應(yīng)相同的濃度值,特別是有抬升的源,要注意風(fēng)速對(duì)濃度的雙重影響。

應(yīng)當(dāng)指出,我國(guó)目前普遍采用的計(jì)算一次濃度的方法與大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之間還不能完全協(xié)調(diào)一致。后者規(guī)定的“一次”最大允許濃度是指任何一次均不得超過的數(shù)值,而前述分類計(jì)算法充其量只能求得分類的平均值。從這個(gè)意義來說,前述逐時(shí)計(jì)算法相對(duì)更合理。事實(shí)上,對(duì)平原地區(qū)的一般污染源,利用常規(guī)氣象資料按照一定的法規(guī)模式逐時(shí)計(jì)算全年的污染物濃度,不失為一種既經(jīng)濟(jì)又比較可靠的方法。3.日均濃度計(jì)算日均濃度通常是取一日內(nèi)若干個(gè)等間隔的一次濃度求平均。風(fēng)向在一日內(nèi)是會(huì)改變的,所以應(yīng)采用地理坐標(biāo)系,以便計(jì)算不同風(fēng)向濃度的迭加和平均。對(duì)任意給定的計(jì)算點(diǎn):

為保證日均值有代表性,一般取N>8,即至少需要輸入8個(gè)不同時(shí)次一次濃度所需的模式輸入?yún)?shù)。所不同的是,還需輸入所有污染源和計(jì)算點(diǎn)的坐標(biāo)和每個(gè)計(jì)算時(shí)次的風(fēng)向值。計(jì)算日均濃度的關(guān)鍵在于如何用比較簡(jiǎn)單的方法求取對(duì)各種典型氣象條件具有代表性的值,以及如何求得法規(guī)需要的最大日均濃度。(1)逐日計(jì)算法:在逐時(shí)計(jì)算法的基礎(chǔ)上可以得到一年內(nèi)任意24小時(shí)的平均濃度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是信息量大,可以得到每個(gè)計(jì)算點(diǎn)最大的日均濃度和日均濃度的概念分布等對(duì)大氣環(huán)境規(guī)劃和排污總量控制等非常有價(jià)值的信息。當(dāng)然,它需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量和計(jì)算量都比較大,一般不易辦到。(2)典型日(控制日)法:所謂“典型日”,是指與模擬區(qū)典型空氣質(zhì)量狀況相對(duì)應(yīng)的有代表性的“氣象日”。若能通過某種方法找出若干組典型日的氣象條件,則能避免逐時(shí)、逐日計(jì)算之苦。①氣象分析法:這是單純利用氣象資料尋求“典型日”氣象參數(shù)的方法,并不考慮污染源的狀況,甚至不考慮污染源是否存在。它僅根據(jù)模擬區(qū)的氣象資料和大氣擴(kuò)散規(guī)律,分析并歸納出代表該地區(qū)一般的、有利和不利的日均大氣擴(kuò)散稀釋條件,必要時(shí)可作一些計(jì)算試驗(yàn),以確定各種典型日的模式輸入?yún)?shù)。孤立源與濃度場(chǎng)的響應(yīng)關(guān)系最簡(jiǎn)單,用這種方法更有效,對(duì)于擬建項(xiàng)目的預(yù)測(cè)計(jì)算則是必由之路。②綜合分析法:這是利用平行觀測(cè)的氣象和濃度資料綜合確定典型日計(jì)算條件的方法。一般需要積累二年以上的平行觀測(cè)資料才能總結(jié)出比較可靠的典型日條件。(3)保證率法:由于日均濃度的計(jì)算條件由8個(gè)以上的一次濃度計(jì)算條件所組成,此時(shí)可能的氣象條件組合數(shù)多不勝數(shù),要求出與濃度相對(duì)應(yīng)的概率分布將十分困難,同時(shí)還要考慮污染源分布的影響,難度就更大,我國(guó)已有這方面的探索和研究。4.長(zhǎng)期平均濃度計(jì)算平均時(shí)間超過24h的濃度稱為長(zhǎng)期平均濃度。在已計(jì)算逐時(shí)、逐日平均濃度的情況下,可以進(jìn)一步求取一年內(nèi)任意時(shí)段的長(zhǎng)期平均濃度,除此之外,一般都采用聯(lián)合頻率法計(jì)算長(zhǎng)期平均濃度,其要點(diǎn)是:①需要用地理坐標(biāo)系以便計(jì)算不同風(fēng)向濃度分布的迭加;②長(zhǎng)期平均濃度公式代表每一對(duì)源和計(jì)算點(diǎn)之間的相應(yīng)關(guān)系,每一個(gè)計(jì)算點(diǎn)上的濃度等于所有源在該點(diǎn)長(zhǎng)期平均濃度之和;③利用一年以上的資料可以統(tǒng)計(jì)模擬區(qū)大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速和風(fēng)向的聯(lián)合頻率。第三節(jié)開發(fā)行為對(duì)大氣環(huán)境的影響識(shí)別一、大氣環(huán)境影響的類型識(shí)別大氣環(huán)境影響的類型大致可劃分:

1.按影響時(shí)段劃分通常以建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)周期來劃分:

(1)建設(shè)階段影響:指建設(shè)項(xiàng)目在施工期間對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生的影響。

(2)運(yùn)行階段影響:指建設(shè)項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行和使用期間產(chǎn)生的影響。

(3)服務(wù)期滿后的影響:指建設(shè)項(xiàng)目使用壽命期結(jié)束后仍繼續(xù)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生的影響。2.按影響方式劃分

(1)直接影響:污染物通過大氣環(huán)境產(chǎn)生的直接因果關(guān)系。

(2)間接影響:污染物通過大氣環(huán)境產(chǎn)生的間接因果關(guān)系。

二、建設(shè)項(xiàng)目的大氣環(huán)境影響識(shí)別對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生影響的工業(yè)部門主要包括能源工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、鋼鐵工業(yè)、有色金屬冶煉工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、制漿和造紙工業(yè)等。1.交通運(yùn)輸建設(shè)項(xiàng)目的大氣環(huán)境影響識(shí)別交通運(yùn)輸建設(shè)項(xiàng)目包括高速公路、隧道、高架快速道路、機(jī)場(chǎng)、航道、港口、碼頭的建設(shè)等,其中對(duì)大氣產(chǎn)生影響比較顯著的有高速公路建設(shè)、城市高架快速路的建設(shè)和機(jī)場(chǎng)建設(shè)。在識(shí)別交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)大氣環(huán)境的影響要注意幾個(gè)特殊性:

(1)汽車尾氣污染的特殊性:汽車排氣量雖小,但汽車數(shù)量多,尾氣成分復(fù)雜。

(2)汽車尾氣排氣口高度接近與人的呼吸高度。在一定范圍內(nèi),污染物的地面濃度與距離的平方成反比。(3)汽車的體積小,流動(dòng)性大。汽車尾氣污染具有流動(dòng)性、不確定性。交通工程建設(shè)項(xiàng)目對(duì)大氣環(huán)境的影響可分為建設(shè)階段與建成階段。建設(shè)期間:大量的土地裸露,并且由于車輛的運(yùn)輸與開挖引起很大的擾動(dòng),車輛的尾氣排放和地面揚(yáng)塵是主要影響因素。公路建成階段:公路建成投入使用后,機(jī)動(dòng)車輛往復(fù)行駛,排放廢氣,公路成為對(duì)大氣環(huán)境影響的線污染源。2.能源建設(shè)項(xiàng)目對(duì)大氣環(huán)境影響的識(shí)別對(duì)大氣環(huán)境有影響的能源建設(shè)項(xiàng)目主要包括煤、石油、天然氣等開發(fā)利用。火力發(fā)電建設(shè)項(xiàng)目的大氣環(huán)境影響識(shí)別:火力發(fā)電廠建成后對(duì)大氣環(huán)境的影響主要來自煤炭燃燒后的排放。因此,煤炭的種類和排放的條件對(duì)大氣環(huán)境的影響產(chǎn)生非常大的作用。不同的排放方式對(duì)大氣環(huán)境的影響也產(chǎn)生作用。

(1)排放量都大。以120×104kW的發(fā)電機(jī)組為例,鍋爐蒸發(fā)量為4000t/h,耗煤量為660t/h。若煤的含硫量0.49%,則排二氧化硫約為5.3t/h。

(2)一般都以高架點(diǎn)源的形式排放污染物。為提高擴(kuò)散能力,根據(jù)發(fā)電容量和當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和氣象條件煙囪高度從60m到240m。

(3)影響范圍大。由于高架點(diǎn)源排放,雖然污染物被稀釋擴(kuò)散,但影響的范圍大。有時(shí)會(huì)造成跨區(qū)域的影響,如酸雨的形成及其造成的影響。

3.礦業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的大氣環(huán)境影響識(shí)別礦業(yè)建設(shè)對(duì)大氣的環(huán)境影響識(shí)別,主要是對(duì)煤礦工程建設(shè)項(xiàng)目與金屬礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行分析。開采過程中的影響識(shí)別是礦業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的重點(diǎn)。礦山開采的方式不同對(duì)大氣環(huán)境的影響也不同。在露天礦開采過程中常用炸藥爆破,露天礦山的爆破產(chǎn)生的粉塵氣體可飄浮10~12km遠(yuǎn)。特大型礦山在數(shù)公里直徑范圍內(nèi)降落的粉塵達(dá)數(shù)百噸。煤礦的粉塵中含有1%~12%的硫份時(shí),在空氣中氧化遇水能產(chǎn)生酸性降水。礦區(qū)的公路可能對(duì)公路兩側(cè)的土地造成礦塵污染。由于運(yùn)輸車輛的運(yùn)行,礦石的散落,礦塵隨風(fēng)遷移,對(duì)周圍的居民和農(nóng)田造成嚴(yán)重影響。

第四節(jié)大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)

一、工作程序、評(píng)價(jià)等級(jí)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.基本內(nèi)容和工作程序①弄清建設(shè)項(xiàng)目概況,進(jìn)行工程的大氣環(huán)境影響因素分析,獲得有關(guān)源參數(shù)(排污種類、源強(qiáng)、源高、排放方式、排放溫度、排煙速度等)資料,進(jìn)行污染源評(píng)價(jià)。②大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià),取得本底濃度值,進(jìn)行評(píng)價(jià)區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。③評(píng)價(jià)區(qū)地形和氣象資料的收集和觀測(cè),取得環(huán)境預(yù)測(cè)所必須的氣象條件和地形條件資料。④評(píng)價(jià)區(qū)大氣擴(kuò)散規(guī)律的研究,取得評(píng)價(jià)區(qū)的大氣擴(kuò)散參數(shù),并選擇適用于評(píng)價(jià)區(qū)的煙氣抬升高度模式及大氣擴(kuò)散模式。⑤評(píng)價(jià)區(qū)污染濃度預(yù)測(cè)。模擬計(jì)算工程投產(chǎn)后將造成的長(zhǎng)期和短期環(huán)境濃度分布,得到影響濃度值。將本底濃度值與影響濃度值迭加,得到濃度分布預(yù)測(cè)值,并繪制環(huán)境質(zhì)量變化圖。⑥確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)果,作出結(jié)論,提出預(yù)防和改善大氣質(zhì)量的對(duì)策和建議。2.評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——大氣環(huán)境》(HJ/T2.2—93),根據(jù)擬建項(xiàng)目的主要污染物排放量、周圍地形的復(fù)雜程度,以及當(dāng)?shù)貞?yīng)執(zhí)行的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等因素,將大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)分為三級(jí)。不同級(jí)別的評(píng)價(jià)工作要求不同,一級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目要求最高,二級(jí)次之,三級(jí)較低。式中:Pi--------等標(biāo)排放量,m3/h;

Qi------單位時(shí)間排放量,t/h;

Coi--------大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),mg/m3。

Pi(m3/h)

地形Pi≥2.5×1092.5×109>Pi≥2.5×108Pi<2.5×108復(fù)雜地形一二三平原二三三復(fù)雜地形系指:山區(qū)、丘陵、沿海、大中城市的城區(qū)等。

3.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095—1996)中環(huán)境空氣質(zhì)量劃分為三類功能區(qū):相應(yīng)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí):一類區(qū)執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn);二類區(qū)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);三類區(qū)執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4、評(píng)價(jià)范圍對(duì)于一、二、三級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目,大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)范圍的邊長(zhǎng),一般分別不應(yīng)小于16~20km、10~14km、4~6km。平原取上限,復(fù)雜地形取下限,對(duì)于少數(shù)等標(biāo)排放量較大的一、二級(jí)項(xiàng)目,評(píng)價(jià)范圍應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大。

二、大氣污染源調(diào)查和現(xiàn)狀評(píng)價(jià)大氣污染源調(diào)查與現(xiàn)狀評(píng)價(jià)是大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要組成部分,其目的在于找出影響評(píng)價(jià)區(qū)域大氣質(zhì)量的主要污染源和主要污染物,為確定大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)因子和大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)因子提供依據(jù)。1.污染源調(diào)查內(nèi)容(1)工藝流程:按生產(chǎn)工藝流程或按分廠、車間分別繪制污染流程圖。(2)排放量:按分廠或車間逐一統(tǒng)計(jì)各有組織排放源和無組織排放源的主要污染物排放量。(3)對(duì)改擴(kuò)建項(xiàng)目的主要污染物排放量:應(yīng)給出現(xiàn)有工程排放量,新擴(kuò)建工程排放量,以及預(yù)計(jì)現(xiàn)有工程經(jīng)改造后污染物的削減量,并按上述三個(gè)量計(jì)算最終排放量。(4)毒性較大的物質(zhì):除調(diào)查統(tǒng)計(jì)主要污染物的正常生產(chǎn)的排放量外,對(duì)于毒性較大的物質(zhì)還應(yīng)該估計(jì)其非正常排放量。如點(diǎn)火開爐、設(shè)備檢修、原燃料中毒性較大成分含量波動(dòng)、凈化措施達(dá)不到應(yīng)有效率的設(shè)備及管理事故等。除極少數(shù)要求較高的一級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目外,一般只對(duì)上述各項(xiàng)中排放量顯著增加的非正常排放進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。(5)污染物排放方式:可將污染源劃分為點(diǎn)源和面源,面源包括無組織排放源和數(shù)量多、源強(qiáng)源高都不大的點(diǎn)源。

廠區(qū)內(nèi)某些屬于線源性質(zhì)的排放源可并入其附近的面源,按面源排放統(tǒng)計(jì)。(6)點(diǎn)源調(diào)查統(tǒng)計(jì)內(nèi)容:①排氣筒底部中心坐標(biāo)及分布平面圖;②排氣筒高度(m)及出口內(nèi)徑(m);③排氣筒出口煙氣溫度(K);④煙氣出口速度(m/s);⑤各主要污染物正常排放量(t/a,t/h或kg/h);⑥毒性較大物質(zhì)的非正常排放量(kg/h);⑦排放工況,如連續(xù)排放或間斷排放,間斷排放應(yīng)注明具體排放時(shí)間、時(shí)數(shù)和可能出現(xiàn)的頻率:(7)面源調(diào)查統(tǒng)計(jì)內(nèi)容:將評(píng)價(jià)區(qū)在選定的坐標(biāo)系內(nèi)網(wǎng)格化??梢栽u(píng)價(jià)區(qū)的左下角為原點(diǎn),分別以東(E)和北(N)為正x軸和正y軸。網(wǎng)格的單元,一般可取1×1km2,評(píng)價(jià)區(qū)較小時(shí),可取500×500m2,建設(shè)項(xiàng)目所占面積小于網(wǎng)格單元面積時(shí),可取其為網(wǎng)格單元面積。然后,按網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)面源下述參數(shù):①主要污染物排放量[t/(h.km2)];②面源排放高度(m),如網(wǎng)格內(nèi)排放高度不等時(shí),可按排放量加權(quán)平均取平均排放高度;③面源分類:如果面源分布較密且排放量較大,當(dāng)其高度差較大時(shí),可酌情按不同平均高度將面源分為2—3類。(9)風(fēng)面源:原料、固體廢物等堆放場(chǎng)所產(chǎn)生的揚(yáng)塵可作為“風(fēng)面源”處理,應(yīng)通過試驗(yàn)或類比調(diào)查,確定其起動(dòng)風(fēng)速和揚(yáng)塵量。對(duì)于規(guī)模較小的建設(shè)項(xiàng)目,污染源調(diào)查內(nèi)容可適當(dāng)從簡(jiǎn)。(8)對(duì)排放顆粒物的重點(diǎn)點(diǎn)源:除排放量外,還應(yīng)調(diào)查其顆粒物的密度及粒徑分布。

民用污染源調(diào)查,主要污染因子可限二氧化硫、顆粒物二項(xiàng),其排放量可按全年平均燃料使用量估算,對(duì)于有明顯采暖和非采暖期的地區(qū),應(yīng)分別按采暖期和非采暖期統(tǒng)計(jì)。

對(duì)于評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)其他工業(yè)污染源的調(diào)查內(nèi)容,一般可直接從近期的“工業(yè)污染源調(diào)查資料”中收集,對(duì)于“工業(yè)污染源調(diào)查資料”中有明顯錯(cuò)誤的和重點(diǎn)污染源,應(yīng)進(jìn)行校對(duì)和核實(shí)。界外區(qū)域較大點(diǎn)源的調(diào)查內(nèi)容,可參照評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)工業(yè)污染源調(diào)查內(nèi)容進(jìn)行。2.調(diào)查方法對(duì)于新建項(xiàng)目可通過類比調(diào)查或根據(jù)設(shè)計(jì)資料確定污染源資料;對(duì)于改擴(kuò)建項(xiàng)目的現(xiàn)有工業(yè)污染源調(diào)查,可以現(xiàn)有的“工業(yè)污染源調(diào)查資料”為基礎(chǔ),再對(duì)變化情況進(jìn)行核實(shí)、調(diào)整。評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)其他工業(yè)污染源的調(diào)查,一般可直接取近期的“工業(yè)污染源調(diào)查資料”。對(duì)于重點(diǎn)污染源,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行核實(shí)。核實(shí)污染物排放量一般有三種方法:

(1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè):對(duì)于有組織排放的大氣污染物(如煙囪排放的SO2、NOx和煙塵等),可根據(jù)實(shí)測(cè)的廢氣流量和污染物濃度,依下式計(jì)算:Qi=QN·ρi×10-6式中:Qi—廢氣中污染物i的排放量,kg/h;QN—廢氣體積流量,m3/h;ρi

—廢氣中污染物i的濃度實(shí)測(cè)值,mg/m3。(2)物料衡算法:對(duì)一些無法實(shí)測(cè)的污染源,可采用此種算法計(jì)算污染物的排放量,其通式如下:

∑G投入=∑G產(chǎn)品+∑G流失式中:∑G投入—投人物料量總和;∑G產(chǎn)品—所得產(chǎn)品量總和;∑G流失—物料或產(chǎn)品流失總和。(3)經(jīng)驗(yàn)估算法:對(duì)于某些特征污染物排放量,可依據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)公式(例如燃煤排放的SO2),或一些經(jīng)驗(yàn)的單位產(chǎn)品的排污系數(shù)來計(jì)算。QSO2=G×2×0.8×S×(1-ηs)式中:G—燃煤量,mg/s;

S—燃煤硫分,%;

ηs—脫硫效率,%。

3.污染源評(píng)價(jià)污染源評(píng)價(jià)的目的:確定主要污染物和主要污染源,為污染源的治理或制訂治理規(guī)劃和污染防治對(duì)策提供依據(jù)。為統(tǒng)一不同污染物和污染源的比較尺度,常采用等標(biāo)污染負(fù)荷以及在此基礎(chǔ)上所構(gòu)造的其他參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。(1)等標(biāo)污染負(fù)荷①污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷:

Pij=(ρij/ρoi).Qij式中:Pij—第j個(gè)污染源第i種污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷,m3/s;ρij—第j個(gè)污染源第i種污染物的排放濃度,mg/m3;ρoi—第i種污染物的排放標(biāo)準(zhǔn),mg/m3;Qij—第j種污染源中含有第i種污染物的介質(zhì)排放流量,m3/s。②若第j個(gè)污染源共有n種污染物參與評(píng)價(jià),則該污染源的總等標(biāo)污染負(fù)荷為:③若評(píng)價(jià)區(qū)共有m個(gè)污染源含有第i種污染物,則該污染物在評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的總等標(biāo)污染負(fù)荷為:

(2)等標(biāo)污染負(fù)荷比:為了確定污染物和污染源對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn),引入污染負(fù)荷比①在第j個(gè)污染源中,第i種污染物的污染負(fù)荷比:

Kij無量綱,它是一個(gè)確定污染源內(nèi)各種污染物排序的參數(shù),Kij最大者就是最主要的污染物。②評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi),第j個(gè)污染源的污染負(fù)荷比:式中:P——評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)所有污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷之和;Kj——無量綱,它可確定評(píng)價(jià)區(qū)的主要污染源及污染源的排序。

Kj值最大者為最主要污染源。等標(biāo)污染負(fù)荷的缺陷:容易造成一些毒性大、在環(huán)境中易于積累的污染物排不到主要污染物中去。在通過計(jì)算后,還應(yīng)作全面考慮和分析,最后確定出主要污染源和主要污染物。三、大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)1.大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)目的:為了取得進(jìn)行大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)所需的背景數(shù)據(jù)。

監(jiān)測(cè)范圍和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目:檢測(cè)范圍應(yīng)該根據(jù)擬建項(xiàng)目的種類和性質(zhì),同時(shí)考慮區(qū)域內(nèi)量大面廣、且屬大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中有代表性的污染物。

監(jiān)測(cè)布點(diǎn):大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中,采樣點(diǎn)位置和數(shù)量的確定是一個(gè)關(guān)鍵的問題,它對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)的代表性和實(shí)用性具有決定性的作用。有以下幾種布點(diǎn)法:網(wǎng)格布點(diǎn)、同心圓多方位布點(diǎn)法、扇形布點(diǎn)法、配對(duì)布點(diǎn)法、功能分區(qū)布點(diǎn)法。

監(jiān)測(cè)制度:監(jiān)測(cè)時(shí)間和頻率的確定,主要考慮當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件和人們的生活和工作規(guī)律。

采樣及分析方法:對(duì)大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)來說,采樣分析方法應(yīng)盡量選擇國(guó)家環(huán)保局統(tǒng)一制定的標(biāo)準(zhǔn)方法

2.大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)(1)監(jiān)測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)及分析:監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)能說明評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)大氣污染物監(jiān)測(cè)濃度范圍、平均值、超標(biāo)率等。同時(shí),還應(yīng)進(jìn)行濃度時(shí)空分布特征分析和濃度變化與污染氣象條件的相關(guān)分析。①監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性檢驗(yàn):實(shí)驗(yàn)室在提出監(jiān)測(cè)報(bào)告時(shí),應(yīng)根據(jù)GB4885—85《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋、正態(tài)樣本異常值的判斷和處理》的規(guī)定,剔除失控?cái)?shù)據(jù),對(duì)于未檢出值,取該分析方法最小檢出限的一半代之。對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果影響大的極值應(yīng)進(jìn)行核實(shí),并剔除異常值。②監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì):在現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中,通常需要計(jì)算數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)和離散指標(biāo),一般包括濃度范圍、日均濃度及其波動(dòng)范圍、季(監(jiān)測(cè)期)日均濃度值、一次及日均值的超標(biāo)率,最大污染時(shí)日等。③監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析:

A.污染物濃度時(shí)空分布特征分析:研究污染物濃度隨時(shí)間變化時(shí),需要確定一定的時(shí)間序列。對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)來說,由于監(jiān)測(cè)時(shí)間較短,只能用周期性時(shí)間序列,從周期性分析濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律。周期性序列包括一晝夜、一周、一月、一季等。計(jì)算出一定時(shí)間周期的污染物平均濃度后,繪制出污染物周期變化圖。B.污染物濃度的空間分布特征分析:污染物濃度的空間分布特征可反映排放源、氣象因素、地理?xiàng)l件、人為活動(dòng)等與濃度之間的關(guān)系。通常都用濃度等值線圖表示濃度空間分布的特征。C.污染物濃度與氣象條件的相關(guān)分析:對(duì)污染物濃度和氣象要素進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)后,可根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析污染物濃度與大氣層結(jié)、風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、氣壓等氣象因素的相關(guān)關(guān)系。

(2)大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià):綜合指數(shù)法:綜合指數(shù)是以大氣環(huán)境內(nèi)諸評(píng)價(jià)因子的分指數(shù)為基礎(chǔ),經(jīng)過數(shù)學(xué)關(guān)系式運(yùn)算而得。缺點(diǎn):用綜合指數(shù)表征大氣環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣容易出現(xiàn)以偏概全的弊端。例如,有幾種污染物濃度很低,就有可能把某個(gè)污染物濃度較高的情況掩蓋起來,反之亦然。單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)評(píng)價(jià)法:

式中:ρi—環(huán)境污染物i的實(shí)測(cè)濃度,mg/m3;

ρoi—污染物i的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值,mg/m3。

四、大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)內(nèi)容1、建設(shè)項(xiàng)目概況及工程分析主要包括:(1)建設(shè)項(xiàng)目概況:廠址位置、建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、占地面積、廠區(qū)平面布置、勞動(dòng)定員,工作制度等。(2)生產(chǎn)工藝分析:對(duì)生產(chǎn)全過程各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析和說明,對(duì)所選工藝技術(shù)和設(shè)備技術(shù)性能進(jìn)行評(píng)述。通過分析,了解各類污染物來源和排放情況,各種廢物的治理、回收利用措施,并附生產(chǎn)工藝流程圖。(3)原材料情況:原材料數(shù)量、規(guī)格、產(chǎn)地、運(yùn)距、運(yùn)輸形式等。對(duì)有害有毒物質(zhì)的種類、性質(zhì)、危害應(yīng)特別說明,并附生產(chǎn)過程的物料平衡表。(4)主要污染物及其排放情況:對(duì)不同類型、不同排放種類、不同排放方式的污染源分別加以詳細(xì)介紹和分析,對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物種類、數(shù)量及排放特征(排放量、排放口高度、出口內(nèi)徑、出口溫度等)進(jìn)行深入研究分析,并附污染物排放流程圖或示意圖。(5)大氣環(huán)保工程情況:重點(diǎn)介紹工程擬采用的大氣污染防治措施及設(shè)備情況,分析設(shè)備的技術(shù)性能及可靠性。如屬于改、擴(kuò)建項(xiàng)目,應(yīng)本著“以新帶老”的原則,分析對(duì)比改、擴(kuò)建前后環(huán)保工程變化和污染物排放量的變化。2.建設(shè)項(xiàng)目周圍地區(qū)的環(huán)境概況主要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目周圍地區(qū)的自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境等狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.邊界層污染氣象條件分析(1)根據(jù)可代表評(píng)價(jià)區(qū)氣象條件的氣象臺(tái)站多年的氣象觀測(cè)資料,分析各氣象要素常年的變化規(guī)律。(2)利用可代表評(píng)價(jià)區(qū)氣象條件的氣象臺(tái)站(或在評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)設(shè)立的臨時(shí)氣象站)最近1~3年氣象資料,采用P—T法統(tǒng)計(jì)出年、季(期)風(fēng)頻圖及風(fēng)向、風(fēng)速、穩(wěn)定度聯(lián)合頻率表。(3)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)低空風(fēng)觀測(cè)資料,分析評(píng)價(jià)區(qū)低空風(fēng)的時(shí)空變化規(guī)律,給出不同穩(wěn)定度下風(fēng)廓線表達(dá)式和有關(guān)參數(shù)。如果是引用其他資料,須說明理由。(4)依據(jù)低空溫度探測(cè)資料,分析評(píng)價(jià)區(qū)的逆溫強(qiáng)度、厚度、生消規(guī)律的時(shí)空變化特征及混合層變化對(duì)大氣污染擴(kuò)散的影響。(5)大氣擴(kuò)散參數(shù)的選擇、測(cè)試的方法及其結(jié)果,給出評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)不同大氣穩(wěn)定度條件下擴(kuò)散參數(shù)值。(6)有些項(xiàng)目擬建在特殊地區(qū),如海濱、山谷、城市或其他下墊面比較復(fù)雜的地區(qū),此時(shí)根據(jù)需要,應(yīng)增加低空氣象探測(cè)內(nèi)容,如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、局地流場(chǎng)、城市熱島效應(yīng)等。4.大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

(1)說明大氣污染物現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)情況:包括監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)周期和頻率、布點(diǎn)狀況及樣品分析方法等。統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)的濃度范圍、日均值、單次和日均值超標(biāo)率,分析濃度的時(shí)空分布特征,并附圖或列表說明。(2)說明評(píng)價(jià)區(qū)污染源調(diào)查情況:包括工業(yè)污染源和民用污染源的調(diào)查情況,采用等標(biāo)污染負(fù)荷法對(duì)污染源做出評(píng)價(jià)。(3)采用單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。5.大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)(1)采用列表法:按不同類型的排放源,分別給出平均源強(qiáng)和瞬時(shí)源強(qiáng)。用瞬時(shí)源強(qiáng)計(jì)算短期地面濃度(例如軸線地面濃度),用平均源強(qiáng)計(jì)算長(zhǎng)期地面濃度(例如年均地面濃度)。(2)介紹擴(kuò)散模式的選擇及其對(duì)修正過程:如應(yīng)用高斯煙羽模式、傾斜煙羽模式、考慮不利氣象因素(如靜風(fēng)、逆溫層)的修正模式等。(3)介紹擴(kuò)散模式中有關(guān)參數(shù)的選取和參數(shù)模式化處理:主要包括擴(kuò)散參數(shù)、風(fēng)廓線指數(shù)、混合層高度等參數(shù)的選取和風(fēng)速、風(fēng)向、穩(wěn)定度聯(lián)合頻率中風(fēng)速級(jí)的劃分及各級(jí)風(fēng)速的代表值。(4)介紹模式預(yù)測(cè)的驗(yàn)證情況:對(duì)于大型建設(shè)項(xiàng)目和評(píng)價(jià)區(qū)域較大的大氣影響評(píng)價(jià),為了使預(yù)測(cè)的結(jié)果真實(shí)可靠,要對(duì)模式進(jìn)行驗(yàn)證。(5)簡(jiǎn)要介紹模式計(jì)算過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題:例如坐標(biāo)系和計(jì)算點(diǎn)的選取,典型天氣日的確定等。根據(jù)需要把預(yù)測(cè)結(jié)果按不同源型、不同污染物分別列表給出短期、長(zhǎng)期和不利天氣條件下的地面濃度,并進(jìn)行必要的分析。(6)進(jìn)行濃度迭加分析和評(píng)價(jià):將預(yù)測(cè)值與背景值迭加,按相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià),用列表或附圖的形式給出評(píng)價(jià)結(jié)果。提出評(píng)價(jià)區(qū)工程建成后污染狀況及其對(duì)環(huán)境的影響程度和范圍。6.環(huán)境經(jīng)濟(jì)損益分析環(huán)境經(jīng)濟(jì)損益分析:

表示工程對(duì)環(huán)境資源的損害、環(huán)境污染所造成的損失及保護(hù)環(huán)境設(shè)施的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。(1)環(huán)境費(fèi)用:①內(nèi)部費(fèi)用:是指建設(shè)項(xiàng)目為防治污染而安裝的防治設(shè)備的投資,例如消聲器、除塵器等;②外部費(fèi)用:是指建設(shè)項(xiàng)目排放污染物造成對(duì)自然資源和環(huán)境質(zhì)量的損害費(fèi)用,包括社會(huì)的、經(jīng)濟(jì)的、自然的三個(gè)方面。例如:因污染而致害的賠償費(fèi)、因污染致使農(nóng)作物減產(chǎn)、因污染造成生態(tài)破壞等。(2)環(huán)境收益:①貨幣收益:指可以用市場(chǎng)價(jià)格直接估算的部分。又可分為直接收益和間接收益(例如回收物的收益和替代原料而降低生產(chǎn)成本的收益);②非貨幣效益:是指市場(chǎng)規(guī)律失效的部分。7.評(píng)價(jià)結(jié)論和對(duì)策①總結(jié)各評(píng)價(jià)專題的主要結(jié)果,把建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的有利影響與不利影響進(jìn)行全面比較,權(quán)衡利弊,明確回答該項(xiàng)目選擇是否可行,廠地選擇是否合理。②針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)、環(huán)境狀況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件,對(duì)不利的環(huán)境影響,提出進(jìn)一步治理大氣污染的具體方案和措施(包括環(huán)境管理與監(jiān)測(cè)計(jì)劃),把建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的不利影響減小到最低程度。案例

某鋼鐵廠技改工程大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)某鋼鐵廠鋼材原產(chǎn)15萬噸/年,先計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)到30萬噸/年.預(yù)計(jì)完

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