大气环境质量评价

1、第二章第二章 大气环境质量评价大气环境质量评价 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 大气污染源调查大气污染源调查 第三节第三节 大气环境影响评价大气环境影响评价第一节第一节 概述概述一、大气组成一、大气组成 （干洁空气：除了水汽、液体、固体杂质外）（干洁空气：除了水汽、液体、固体杂质外）二、大气结构二、大气结构 （垂直分布）（垂直分布）三、主要气象要素三、主要气象要素 （气温、湿度、风、云、能见度）（气温、湿度、风、云、能见度）四、大气边界的温度场和风场四、大气边界的温度场和风场地球自转偏向力？地球自转偏向力？（科氏力）？（科氏力）？空气中饱和水蒸气含量（空气中饱和水蒸气含量（g/M3）温度

2、温度 -20-1001020304050100饱和饱和压蒸压蒸汽汽kpa0.1230.2790.6131.2212.3184.2067.32012.263101.325水蒸水蒸汽含汽含量量g/M31.12.34.99.417.230.150.882.3589一些特定的地方性风场一些特定的地方性风场 1、山谷风、山谷风 2、海陆风、海陆风 3、城市热岛环流、城市热岛环流第二节：大气污染源的调查第二节：大气污染源的调查 常规的污染源调查方法仍然适用常规的污染源调查方法仍然适用 燃料锅炉燃烧过程的燃料锅炉燃烧过程的SO2、烟尘量估算、烟尘量估算燃料锅炉污染源排放量估算燃料锅炉污染源排放量估算SO2排

3、放量估算排放量估算理论空气量理论空气量实际空气量实际空气量燃料燃烧过程废燃料燃烧过程废气排放量估算气排放量估算燃煤烟尘量估算燃煤烟尘量估算关于煤的热值和锅炉吨位关于煤的热值和锅炉吨位 1、标准煤的定义 我国以7000kcal定义为标准煤热值，即29.3兆焦。采用该标准的有日本、前苏联国家和西欧大陆国家。联合国目前采用标准煤6880kcal计算； 实际上原煤平均热值5000kcal/kg，即20.9兆焦，煤当量系数0.714；原油10000kcal/kg，煤当量系数1.429； 2、锅炉吨位是指最大能力的蒸汽产量（达到一定压力标准的蒸汽）。 8，15kg/cm2 3、低位发热量和高位发热量； 固

4、体燃料（煤）的理论空气需求量固体燃料（煤）的理论空气需求量 V0=1.01(Q低低/4185) +0.5 (m3/kg) 固体燃料的实际空气需求量固体燃料的实际空气需求量 V1=0.89(Q低低/4185) +1.65+(-1)V0 (m3/kg) V0固体燃料理论空气需要量固体燃料理论空气需要量(m3/kg)；V1固体燃料实际空气需要量固体燃料实际空气需要量(m3/kg)；Q低低燃料低位发热量（燃料低位发热量（KJ/Kg）；）；空气过剩系数；（空气过剩系数；（1.051.70）SO2排放量估算排放量估算 首先确定燃料的含硫量（分析测试）；首先确定燃料的含硫量（分析测试）； 煤中的可燃硫含量一

5、般占总硫量的煤中的可燃硫含量一般占总硫量的7090%，平均取平均取80%； QSO2=2WS80%1000 =1600WS QSO2SO2产生量产生量 (kg/h)； W燃料消耗量燃料消耗量(t/h)； S燃料中全硫含量；燃料中全硫含量； 燃料烟尘含量估算燃料烟尘含量估算燃煤锅炉的烟尘排放量估算燃煤锅炉的烟尘排放量估算 Y=WAB(1-) Y烟尘排放量，烟尘排放量，kg/h； W燃煤消耗量，燃煤消耗量，kg/h； A燃料中灰份含量，燃料中灰份含量，%； B烟气扬灰率，烟气扬灰率，%； 除尘器除尘效率，除尘器除尘效率，% 有一台沸腾炉，用煤量5t/h，煤的灰份25%，低位发热量6000kcal/

6、kg，煤含硫量2%，空气过剩系数=1.05。该锅炉装有布袋除尘器，除尘效率85%。 求：锅炉的SO2排放量、粉尘排放量；（排放量、粉尘排放量；（kg/h） 烟气中烟气中SO2浓度和粉尘浓度；（浓度和粉尘浓度；（mg/m3）例题例题思路：思路： 1、计算出实际烟气排放量、计算出实际烟气排放量 2、计算二氧化硫和粉尘的排放量、计算二氧化硫和粉尘的排放量 3、计算两种污染物的实际浓度、计算两种污染物的实际浓度 计算每kg燃煤理论空气需求量 计算每kg燃煤实际烟气量 该锅炉每小时烟气量（5吨/小时）V=36590 m3/h二氧化硫的产生量：二氧化硫的产生量：二氧化硫的浓度：二氧化硫的浓度：4372.8

7、mg/m3 烟尘的产生量：烟尘的产生量：粉尘的浓度：粉尘的浓度：2563mg/m3 定量地评价拟建设项目建设前大气环定量地评价拟建设项目建设前大气环境质量的现状；境质量的现状； 识别对大气环境的哪些质量参数产生识别对大气环境的哪些质量参数产生影响和预测建设项目投产后大气污染影响和预测建设项目投产后大气污染指数的变化；指数的变化； 解释污染物质在大气中的的送、扩散解释污染物质在大气中的的送、扩散和变化的规律；和变化的规律； 提出建设项目污染源的控制治理对策；提出建设项目污染源的控制治理对策；大气环境影响评价工作概括大气环境影响评价工作概括 评价工作级别和范围（评价工作基础）评价工作级别和范围（评

8、价工作基础） 1、计算等标排放量、计算等标排放量 Pi=Qi/C0i Pi等标排放量，等标排放量，m3/h， 109 属于一级属于一级;Qi某种污染物单位时间排放量，某种污染物单位时间排放量，t/h;C0i大气环境质量标准，（大气环境质量标准，（mg/m3）其中其中C0i的确定（一般）：的确定（一般）：GB3095-1996中规定的二级标准，中规定的二级标准，1小时平均浓度小时平均浓度根据等标负荷确定评价等级根据等标负荷确定评价等级Pi（m3/h） 2.51092.5109 2.51082.5108复杂地形复杂地形123平原地形平原地形233 复杂地形包括：山区、丘陵、沿海、大复杂地形包括：山

9、区、丘陵、沿海、大中城市的城区等。中城市的城区等。根据评价等级确定评价范围根据评价等级确定评价范围 建设项目的大气环境影响评价范围，主要建设项目的大气环境影响评价范围，主要根据项目的级别确定，此外还应考虑：根据项目的级别确定，此外还应考虑： 评价区内和评价区边界外有关区域的地形、地评价区内和评价区边界外有关区域的地形、地理特征；理特征； 该区域内是否包括大中城市的城区、自然保护该区域内是否包括大中城市的城区、自然保护区、风景名胜区等环保敏感区；区、风景名胜区等环保敏感区； 一般可取项目的主要污染源为中心，主导风向一般可取项目的主要污染源为中心，主导风向为主轴的方形或矩形区域。如无明显主导风向，

10、为主轴的方形或矩形区域。如无明显主导风向，可取东西向或南北向为主轴；可取东西向或南北向为主轴； 1级评价范围： 1620km 2级评价范围：1014km 3级评价:范围：46km大气中污染物扩散模型（高斯模大气中污染物扩散模型（高斯模型）型）四点假设：四点假设：污染物在污染物在y、z轴上的分布符合正态分布轴上的分布符合正态分布全部空间中风速是均匀的、稳定的全部空间中风速是均匀的、稳定的源强是连续均匀的源强是连续均匀的扩散过程中污染物质量是守恒的扩散过程中污染物质量是守恒的 （有源无汇）（有源无汇）高高 斯斯 模模 型型大气中污染物扩散模式大气中污染物扩散模式高斯模型的坐标系高斯模型的坐标系 高

11、斯模式的坐标系高斯模式的坐标系为右手坐标系。原点为为右手坐标系。原点为排放点或高架点源在地排放点或高架点源在地面的投影点，面的投影点，x x轴正向为轴正向为平均风向，烟流中心线平均风向，烟流中心线与与x x轴重合或其投影为轴重合或其投影为x x轴轴。 高斯模式的坐标系高斯模式的坐标系 正态分布正态分布实体源高实体源高有效源高有效源高平均风向平均风向 由正态分布的假定可以写出下风向任意点（由正态分布的假定可以写出下风向任意点（x x，y y，z z）的）的平均浓度的分布函数：平均浓度的分布函数：空间正态分布浓度表达式：空间正态分布浓度表达式：22)(),(bzayeexAzyx?结合质量守恒条件

12、有式：结合质量守恒条件有式：QUcdydz 通过将参数代入和求解后得到无界空间连续点源扩散通过将参数代入和求解后得到无界空间连续点源扩散模式：模式：1 1、无界空间连续点源扩散模式、无界空间连续点源扩散模式222222exp2),(zyzyzyuQzyx横向扩散参数横向扩散参数垂直扩散参数垂直扩散参数污染源强污染源强平均风速平均风速各项实际意义说明各项实际意义说明：(x,y,z) Q U y Z x y y z z 222222exp2),(zyzyzyuQzyx 高架连续点源的扩散问题，必须考虑地面对扩散的影高架连续点源的扩散问题，必须考虑地面对扩散的影响。可以认为地面像镜面一样，对污染物起

13、全反射作用。响。可以认为地面像镜面一样，对污染物起全反射作用。 2 2、高架连续点源扩散模式、高架连续点源扩散模式实源实源像源像源任意点任意点P P地面地面 P P点的实际污染物浓度应为实源和像源之和，即：点的实际污染物浓度应为实源和像源之和，即：2222222exp2exp2exp2),(zzyzyHzHzyuQzyx像源贡献像源贡献实源贡献实源贡献 由此模式可以求出下风向任意点的污染物浓度。由此模式可以求出下风向任意点的污染物浓度。有效源高有效源高2、高架连续点源扩散模式、高架连续点源扩散模式问题：如果烟囱高度H=0,结果如何？（1 1）地面浓度模式）地面浓度模式 令令z z0 0，由高架

14、连续点源模式简化得到地面浓度模式：，由高架连续点源模式简化得到地面浓度模式： 22222exp2exp)0 ,(yyzyHyuQyx?2 2、高架连续点源扩散模式变化、高架连续点源扩散模式变化)0 ,(yx?2222222exp2exp2exp2),(zzyzyHzHzyuQzyx（2 2）地面轴线浓度模式）地面轴线浓度模式 在地面浓度模式的基础上，令在地面浓度模式的基础上，令y y0 0，得到地面轴线浓度，得到地面轴线浓度模式：模式： 222exp)0 ,0 ,(zzyHuQx?22222exp2exp)0 ,(zyzyHyuQyx?)0 , 0 ,(x?2 2、高架连续点源扩散模式变化、高

15、架连续点源扩散模式变化（3 3）地面最大浓度模式（地面轴线最大浓度模式）地面最大浓度模式（地面轴线最大浓度模式） 在地面轴线浓度模式的基础上，通过求导得到地面轴线在地面轴线浓度模式的基础上，通过求导得到地面轴线最大浓度模式：最大浓度模式： 222exp),(yzyHuQzyxyzeHuQ2max22maxHxxz求导对z是否有最大值？是否有最大值？2 2、高架连续点源扩散模式变化、高架连续点源扩散模式变化 连续点源的排放大部分是采用烟囱排放的。具有一定速连续点源的排放大部分是采用烟囱排放的。具有一定速度的热烟气从烟囱出口排出后，由于其初始动量和高温产生度的热烟气从烟囱出口排出后，由于其初始动量

16、和高温产生的浮力，可以使烟气上升至很高的高度。的浮力，可以使烟气上升至很高的高度。 烟囱有效高度烟囱有效高度(H)(H)为烟囱的几何高度为烟囱的几何高度(H(HS S) )与烟气抬升高度与烟气抬升高度( (H)H)之和。之和。 H H H HS S + + H H3 3、烟气抬升高度（、烟气抬升高度（H）的计算）的计算 烟气抬升图示烟气抬升图示( (一一) )烟气抬升高度烟气抬升高度(H)的计算的计算烟气抬升的两种机理：热力抬升和动力抬升！烟气抬升的两种机理：热力抬升和动力抬升！1.1. 霍兰德公式霍兰德公式比较保守，有时偏差较大比较保守，有时偏差较大* * *2.2. 布里格斯公式布里格斯公

17、式计算值与实测值比较接近，应用计算值与实测值比较接近，应用较广较广3.3. LucasLucas公式公式以热力抬升为主以热力抬升为主4.4. 中国国家标准中国国家标准制定地方大气污染物排放标准制定地方大气污染物排放标准的技术方法的技术方法GB/T 13201-91GB/T 13201-91* * *( (一一) )烟气抬升高度烟气抬升高度(H)的计算的计算霍兰德公式霍兰德公式HsQDvuH3106 . 95 . 11?sv?D?u?HQ?烟气出口流速，m/s；烟气出口内径，m；烟囱出口初平均风速，m/s；烟气热释放量，kw；国家标准规定国家标准规定分为四种情况：1、有风情况下烟气释放量大于21

18、00kJ/s；2、有风情况下烟气释放量17002100kJ/s；3、烟气释放量小于2100kJ/s或 温差小于35度；4、小风或静风；大气影响评价的模型核心是高斯模型高大气影响评价的模型核心是高斯模型高斯模型的核心是如何确定斯模型的核心是如何确定y y 和和z z y y 、 z z表明在距离污染源表明在距离污染源一定长度初污染物的扩散情况一定长度初污染物的扩散情况 222222exp2),(zyzyzyuQzyx大气稳定度大气稳定度 大气稳定度是指在垂直方向上大气的稳定的大气稳定度是指在垂直方向上大气的稳定的程度，即是否易于发生对流。污染物在大气中程度，即是否易于发生对流。污染物在大气中的扩

19、散与稳定度有密切关系。的扩散与稳定度有密切关系。 大气稳定度分为大气稳定度分为A AF F六个级别，其中：六个级别，其中：A A为为强不稳定、强不稳定、B B为不稳定、为不稳定、C C为弱不稳定、为弱不稳定、D D为中性为中性、E E为较稳定、为较稳定、F F为稳定。为稳定。根据日期根据日期序数计算序数计算太阳倾角太阳倾角当地经当地经纬度纬度太阳高太阳高度角度角云量云量太阳辐太阳辐射等级射等级地面地面风速风速大气稳大气稳定度定度最后根据大气稳定度来计算最后根据大气稳定度来计算y y z z 计算计算y y z z 在一定的距离范围内在一定的距离范围内y y z z 均为距离均为距离x的函数，的

20、函数，可以表示为：可以表示为：根据大气稳定度可以查表确定：根据大气稳定度可以查表确定： 1、 1 、 2 、2横向扩散参数计算横向扩散参数计算y y垂直扩散参数计算垂直扩散参数计算z z查表说明查表说明 平原地区农村及城市远郊区 对于A，B，C级稳定度可直接查表，D、E、F级稳定度则需向不稳定方向提半级后再查算。 工业区或城区中的点源，A、B级不提级，C级提到B级,E、F级向不稳定方向提半级，再查算。 丘陵山区的农村和城市其扩散参数选取方法同工业区。关于逆温天气的说明关于逆温天气的说明 逆温逆温温度随高度增加而增加叫逆温。具有逆温层的大温度随高度增加而增加叫逆温。具有逆温层的大气层是强稳定的大

21、气层。气层是强稳定的大气层。 某高度上的逆温层像一个盖子一样阻挡着它下面污染物的某高度上的逆温层像一个盖子一样阻挡着它下面污染物的扩散，因而可能造成严重污染。空气污染事件多数都发生在右扩散，因而可能造成严重污染。空气污染事件多数都发生在右逆温层和静风条件下。逆温层和静风条件下。 按逆温层的高度可分为接地逆温和不接地逆温两种。按逆温层的高度可分为接地逆温和不接地逆温两种。例1、污染物扩散浓度的估算实例污染物扩散浓度的估算实例(1)(1) 某工厂位于城市远郊区，锅炉烟囱高度为某工厂位于城市远郊区，锅炉烟囱高度为85m, 85m, 烟气抬升高度为烟气抬升高度为87m87m，SOSO2 2排放率为排放

22、率为50g/s50g/s。烟囱出口处。烟囱出口处平均风速为平均风速为4m/s4m/s。试计算。试计算B B类稳定类稳定度条件下，下风向距烟囱度条件下，下风向距烟囱1000m1000m和和2000m2000m两处关两处关心点位的地面轴线浓度贡献值。心点位的地面轴线浓度贡献值。( (已知已知: x: x10001000，y y156156，z z109; x109; x20002000，y y279279，z z233)233)( (三三) )污染物扩散浓度的估算实例污染物扩散浓度的估算实例 根据地面轴线浓度公式根据地面轴线浓度公式: : 222exp),(zzyHuQzyx3223/0674.

23、01092172exp10915641416. 31050mmg 距离距离 x(m) 1000 2000 x(m) 1000 2000 浓度浓度 (mg/m(mg/m3 3) 0.0674 0.0466) 0.0674 0.0466 例2 已知某一高架连续点源，在沿轴线地面最大浓度模式中， y y z z 0.07，u=5.0m/s，排烟有效源高Hl 80m，排烟量为4.1104m3/h，排烟中SO2浓度为1000cm3m3 问该高梁点源在轴线上最大浓度为多少? 例3、某拟建工厂如果建成后将向大气中连某拟建工厂如果建成后将向大气中连续排放续排放SO2，排放量，排放量150克克/秒。该厂准备建秒

24、。该厂准备建造的烟囱实际高度造的烟囱实际高度100米，估计烟气抬升高米，估计烟气抬升高度度18米，烟气出口处平均风速米，烟气出口处平均风速4.5米米/秒，在秒，在当时气象条件下扩散参数和如下表：当时气象条件下扩散参数和如下表： z距离(km)0.10.20.30.40.50.60.81.01.21.41.61.82.0y y(m)12.623.333.543.353.562.880.999.1116133149166182z z(m)7.4414.020.526.532.638.650.761.473.083.795.3107116求求 、该厂建成后排放的、该厂建成后排放的SO2对下风向对下风

25、向800米处地面的米处地面的SO2浓度贡献值；浓度贡献值； 、该地区原始、该地区原始SO2的本底值为的本底值为0.25mg/m3，当地的大气环境质量标准要求，当地的大气环境质量标准要求SO2的浓度不得大于的浓度不得大于0.50mg/m3，问该厂的，问该厂的烟囱高度是否足够？烟囱高度是否足够？ 解题思路：解题思路：1、确定出现地面最大浓度的位置处的、确定出现地面最大浓度的位置处的z z，并查处并查处此处的此处的y y，; ;2 2、计算最大浓度数值，看是否超出标准要求！、计算最大浓度数值，看是否超出标准要求！计算出现最大浓度位置处的z zH/1.414=(100+18)/1.414=83.45查

26、表发现当查表发现当x=1400m处，处，z z=83.45 y y=133 根据以上根据以上y 、 z数据可以计数据可以计算最大浓度数值算最大浓度数值 大气环境影响评价判断方法大气环境影响评价判断方法 大气环境影响评价是在工程分析和影响大气环境影响评价是在工程分析和影响预测的基础上，以法规、标推为依据，解释预测的基础上，以法规、标推为依据，解释拟建项目引起酌预期变化所造成影响的重大拟建项目引起酌预期变化所造成影响的重大性，同时辨识敏感对象对污染物诽放的反应；性，同时辨识敏感对象对污染物诽放的反应；对于拟建项目的生产工艺、总图布置和选址对于拟建项目的生产工艺、总图布置和选址方案等提出改进意见；提

27、出避免、消除和减方案等提出改进意见；提出避免、消除和减少大气环境影响的措施或对策的建议；少大气环境影响的措施或对策的建议； 最后做出评价结论。最后做出评价结论。1、大气环境目标判断法、大气环境目标判断法 评价区域的大气污染物评价区域的大气污染物i的环境目标值，依据当地大气环境规划中确定的环境目标值，依据当地大气环境规划中确定的功能区分类，按的功能区分类，按GB3095一一1996确定的浓度标准值为环境目标值。确定的浓度标准值为环境目标值。 将预测浓度及基线浓度之和与浓度目标值进行比较，如果两者比值将预测浓度及基线浓度之和与浓度目标值进行比较，如果两者比值l，表示无大影响；如比值在表示无大影响；

28、如比值在11.5之间表明有较大影响；如果之间表明有较大影响；如果2，表示有，表示有重大影响。重大影响。2、容许排放量判断法、容许排放量判断法 按照一个区域内的总环境容量进行核算分配按照一个区域内的总环境容量进行核算分配3、指数法、指数法 实质类似与目标判断方法，但可以进行多因子综合评价。实质类似与目标判断方法，但可以进行多因子综合评价。4、污染分担率法、污染分担率法 在一个区域内由多个污染源造成在一个区域内由多个污染源造成I种污染物，因此需要核算拟建项目种污染物，因此需要核算拟建项目在该污染物浓度中所承担的比例，该比例越大，表明环境影响越大，一在该污染物浓度中所承担的比例，该比例越大，表明环境

29、影响越大，一般认为大于般认为大于50%属于影响重大。属于影响重大。大气影响评价应用实际例子大气影响评价应用实际例子以一个中型精细化工企业的实际以一个中型精细化工企业的实际评价为例评价为例大气结构：大气结构：对流层对流层平流层平流层中间层中间层热成层热成层逸散层逸散层大气边界层的温度场大气边界层的温度场1.大气边界层的温度场：大气边界层的温度场：趋势是随高度的上升气温降低。趋势是随高度的上升气温降低。 假如高度增大时，假如高度增大时，气温反而上升，即气温反而上升，即dT0，或垂直降，或垂直降温率温率r0，则该空，则该空气层便成为逆温层气层便成为逆温层(Inversion layer)r=dTdh