第四章-大气环境影响评价-2010-05-05

环境影响评价北京交通大学市政与环境工程系主讲人：李进第四章大气环境影响评价§3-1概论§3-2大气环境及污染源调查§3-3大气环境影响预测§3-4大气扩散模型§3-5评价建设项目对大气环境的影响§3-1概论

2.评价等级的划分（1）目的：（2）判据：如所排的主要污染物多于一种，则应按Pi值中最大者计算主要污染物排放量（以等标排放量衡量）,

周围地形复杂程度，式中Pi—第i种污染物的等标排放m3/h；Qi——单位时间第i种污染物的排放量（t/h）（应小于排放C0i——环境空气质量标准中的二级标准的1h平均浓度限值（mg/m3）。地形判据：计算实例：§3-2大气环境调查调查目的：1）为预测提供必要的输入参数，

2）为评价提供背景数据和有关信息。

§3-2大气环境调查调查内容：1）污染源2）气象条件全年气压，气温，降水，平均风速3）环境质量现状自然环境社会环境§3-2大气环境调查（1）污染因子的筛选例如：§3-2大气环境调查（2）大气污染源调查对象§3-2大气环境调查§3-2大气环境调查§3-2大气环境调查一级评价项目污染源调查内容(9项）1）按项目的生产工艺流程绘制污染物产生的流程图，逐个统计主要污染物排放量§3-2大气环境调查2）统计各排放源和无组织排放源的主要污染物排放量（3）对扩建项目的主要污染物应给出：现有工程排放量，新扩建工程排放量，预计现有工程经改造后污染物的削减量，按上述三个量计算最终排放量。（4）除调查统计主要污染物的正常生产的排放量外，对于毒性较大的物质还应估计其非正常排放量。

§3-2大气环境调查

（5）污染物排放方式统计时，拟建工程的污染源划分为点源和面源。无组织排放源和源高源强不大的点源—面源，如：源高﹤30m,源强﹤0.04t/h。根据污染源源强和源高的具体分布状况确定点源的最低源高和源强。厂区内属于线源性质的排放源可并入其附近的面源，按面源排放统计。

§3-2大气环境调查（6）点源调查统计内容包括：①排气筒底部中心坐标（一般按国家坐标系）及其分布平面图；②排气筒高度（ｍ）、出口内径（ｍ）、出口烟气温度（Ｋ）及流速（m/s）；§3-2大气环境调查③各主要污染物正常排放量及危险性污染物事故排放量；④排放工况，如连续排放或间断排放，间断排放应注明具体排放时间、时数和可能出现的频率。

（7）面源调查统计内容

将评价区在选定的坐标系内网格化。将评价区的左下角定为原点，分别以东（E）和北（N）为x和y轴。大评价区的网格取2km×2km，评价区较小时，可取500m×500m，建设项目所占面积小于网格单元面积时，可取网格单元面积。

§3-2大气环境调查按网格统计面源的下述参数：①主要污染物排放量（t/h·km2）；②面源排放高度（m），如网格内排放高度不等时，可按排放量取加权平均排放高度；③如面源分布较密,排放量较大，当其高度差较大时，可按不同平均高度将面源分为2-3类。§3-2大气环境调查§3-2大气环境调查（8）对排放颗粒物的主要点源，除排放量外，还应调查颗粒物的密度及粒径分布。§3-2大气环境调查二三级评价项目污染源调查内容§3-2大气环境调查评价区大气环境质量状况调查§3-2大气环境调查监测布点：§3-2大气环境调查监测制度：§3-2大气环境调查监测结果的统计分析：§3-3大气影响预测大气环境影响预测的目的预测内容（ｌ）一次（30min）和24h取样时间的最大地面浓度和位置。（２）不利气象条件下，评价区域内的浓度分布图及其出现的频率。不利气象条件是指熏烟状态以及对环境敏感区或关心点易造成严重污染的风向、风速、稳定度和混合层高度等条件

§3-3大气影响预测一、二级评价项目的预测内容（5项）（３）评价区域季（期）、年长期平均浓度分布图。（４）可能发生的非正常排放条件下的浓度分布图。（５）一级评价项目在必要时，还应预测施工期间的大气环境质量。

三级评价项目只需进行上列（ｌ），（２），（３）项内容。

§3-3大气影响预测

预测工作的准备评价区网格化在1/50000的地形图上，将评价区划分为网格，

§3-3大气影响预测大评价区可取2000m×2000m，小评价区可取500m×500m。

在描绘评价区域图时，将拟建工程置于图的中部，计算点放在每个方格中心或网格点上；如评价区地形不平坦，可将主要污染源所在网格高程定为0，对其他网格标出相对高程。

如果评价区内仅一二个排气筒，可不划分网格。

§3-3大气影响预测§3-4大气质量预测模型

大气环境预测方法（1）预测方法概述

对于连续点源的平均烟流，浓度的分布符合正态分布，即高斯分布，如图所示。这种分布的数学模式---高斯模式，§3-4大气质量预测模型

§3-4大气质量预测模型

（2）法规大气扩散模式主要内容：气象要素和气象条件

；

大气扩散基本模式的几种形式及应用条件；大气扩散基本公式中系数的确定及估值；§3-4大气质量预测模型气象要素

指那些能对大气状态和物理现象给予定量或定性描述的物理量。气象要素是制约污染物在大气中稀释、扩散、迁移和转化的重要因素。

气象要素和气象条件常用的气象要素主要有以下几种§3-4大气质量预测模型气温

气象上讲的地面气温一般是指离地面1.5m高处在百叶箱中观测得到的空气温度。气压

气压是指大气的压强。

气象要素和气象条件

湿度

湿度是指湿空气中所含水蒸气的量。是用来反映空气潮湿程度的一个物理量。风

空气质点在水平方向的运动称为风。风是一个矢量，可用风向和风速来描述其特征。气温

云

云是由漂浮在空中的大量小水滴、小冰晶或两者的混合物构成的。在污染预测中常用云高、云量来确定大气稳定度。高云5000m以上，中云2500～5000m，低云2500m以下；将视野能见天空分10等份，云遮住几份，云量就是几。能见度在当时气象条件下，正常人的眼睛所能见到的最大水平距离，反映了大气的混浊程度。大气边界层的温度场1.大气边界层从地面向上至1～2km高度范围内的对流层称为大气边界层，该层空气流动受地表影响最大。

大气边界层对人类生产和生活的影响最大，污染物的迁移扩散和稀释转化也主要在这一层进行。

2.气温垂直分布气温沿铅直高度的变化，称气温层结或层结。气温随高度变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直递减率的数学定义式为,

r＝-dT/dz；指单位(通常取100m)高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高而降低，r为正值，如果气温随高度增高而增高，r为负值。

大气边界层的温度场2.气温垂直分布大气中的气温层结有四种典型情况，А

气温随高度的增加而递减，r>0，称为正常分布层结，或递减层结；

В

气温随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率，r=rd称为中性层结；

C

气温随铅直高度增加是不变的，r=0，称为等温层结。

D气温随高度的增加而增加，r<0，称为气温逆转，简称逆温；

大气边界层的温度场3.干绝热直减率一个质量恒定的空气块，从地面绝热上升时，将因周围气压的减小而膨胀，一部分内能用于反抗外压力膨胀，而做了功，因而它的温度将逐渐下降；反之，当一个质量恒定的空气块从高空绝热下降时，由于外界气压逐渐增大，外压力对气块做压缩功，并转化为它的内能，因而它的温度将逐渐上升。

大气边界层的温度场这种性质可用干绝热直减率表示。大气稳定度外力使一块大气垂向运动，当除去外力后：①气块减速并返回原位，则大气稳定;②继续加速上升或下降则为不稳定;③停止或作等速运动，则中性。

大气静力稳定度用温度直减率与干绝热直减率之差来判断，即r-rd大于、小于和等于零为大气静力稳定度的判据。

稳定r<rd中性r=rd不稳定r>rd当r-rd>0，气块加速运动，大气不稳定；当r-rd<0，气块减速运动，大气稳定；当r-rd=0，大气为中性。对于r和rd的物理意义应具有较确切认识，rd是以质量衡定的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温垂直递减率，是一个由气态方程给定的确定值。r则是气温的环境层结,是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形成的实际环境状况。稳定r<rd中性r=rd不稳定r>rd4.不同温度层结下烟羽型状波浪型锥型平展型上升型熏烟型稳定r<rd中性r=rd不稳定r>rd

在大气边界层中，从地面开始风向是顺时针变化的，风速随高度的增加而增大，表示风速随高度变化的曲线叫风速轮廓线。其数学表达式为风速轮廓模式。

低层大气中的风向是不断地变化，上下左右出现摆动；同时，风速也是时强时弱，形成迅速的阵风起伏。风的这种强度与方向随时间不规则的变化形成的空气运动称为大气湍流。湍流运动是由无数结构紧密的流体微团——湍涡组成，其特征量的时间与空间分布都具有随机性，但它们的统计平均值仍然遵循一定的规律。大气边界层的风场线源扩散模式面源扩散模式可沉降颗粒扩散模型点源扩散大气扩散模型大气扩散模型

在大气环境影响平价的实际工作中，大气扩散计算通常以高斯大气扩散公式为主。

高斯模式是一类简单实用的大气扩散模式。

在均匀、定常的湍流大气中污染物浓度满足正态分布，由此可导出一系列高斯型扩散公式。

实际大气不满足均匀、定常条件，一般的高斯扩散公式应用于下垫面均匀平坦、气流稳定的小尺度扩散问题更为有效。点源扩散的高斯模型点源扩散的高斯模型坐标系高斯模式的坐标系为：以排放点(无界点源或地面源)或高架源排放点在地面的投影点为原点，平均风向为x轴，y轴在水平面内垂直于x

轴，y

轴的正向在x

轴的左侧，z

轴垂直于水平面，向上为正方向。即为右手坐标系。在这种坐标系中，烟流中心或与x

轴重合(无界点源)，或在xoy面的投影为x轴(高架点源)。一

点原扩散的高斯模型

四点假设：（1）连续点源的平均烟流，污染物在空间中的浓度分布符合正态分布（高斯分布）；（2）在整个空间中的风速是均匀的、稳定的且风速大于1m/s；（3）污染物的排放是连续的，均匀的；（4）在扩散过程中污染物质量是守恒的，没有发生化学变化、转移和损失。高斯模式的坐标系点源扩散的高斯模型连续点源的高斯模式

连续点源一般指排放大量污染物的烟囱、放散管、通风口等。

排放口安置在地面的称为地面点源，处于高空位置的称为高架点源。连续点源的高斯模式如图所示为点源的高斯扩散模式示意图。有效源位于坐标原点o处，平均风向与x轴平行，并与x轴正向同向。假设点源在没有任何障碍物的自由空间扩散，不考虑下垫面的存在。大气中的扩散是具有y与z两个坐标方向的二维正态分布，当两坐标方向的随机变量独立时，分布密度为每个坐标方向的一维正态分布密度函数的乘积。高斯公式标准形式：

式中σy、σz为污染物在y、z方向的标准差,u为平均风速m／s，Q源强。高斯公式标准形式中，扩散系数σy、σz与大气稳定度和水平距离x有关，并随x的增大而增加。当y＝0，z＝0时，A（x）＝C（x，0,0），即A（x）为x轴上的浓度，也是垂直于x轴截面上污染物的最大浓度点Cmax。当x→∞，σy及σz→∞，则C→0，表明污染物以在大气中得以完全扩散。点源扩散的高斯模型高斯扩散模式的一般适用条件是：①地面开阔平坦，性质均匀，下垫面以上大气湍流稳定；②扩散处于同一大气温度层结中，扩散范围小于10km；③扩散物质随空气一起运动，在扩散输送过程中不产生化学反应，地面也不吸收污染物而全反射；④平均风向和风速平直稳定，且u＞1～2m/s。

点源扩散的高斯模型高架连续点源扩散模式高架源既考虑到地面的影响，又考虑到高出地面一定高度的排放源。地面对污染物的影响很复杂，如果地面对污染物全部吸收，则标准公式仍适用于地面以上的大气。根据假设认为地面就象镜子一样对污染物起全反射作用，按全反射原理，用：“像源法”处理这类问题。可以把P点污染物浓度看成为两部分作用之和，一部分实源作用，一部分是虚源作用。把P点污染物浓度看成为两部分作用之和，一部分实源作用，一部分是虚源作用。相当于位置在（0，0，H）的实源和位置在（0，0，-H）的像源，当不存在地面时在P点产生的浓度之和。地面的最大浓度

高架源的污染源是在空中，关心的是污染物到达地面的浓度，而不是空中任一点的浓度。地面浓度是以x轴为对称的，x轴上具有最大值，向两侧方向遂渐减小。因此，地面轴线浓度是我们所关心的。标准差σy、σz反映的是y和z方向上的浓度分布，随距离x

的增大，浓度分布趋于平均，即σy、σz

随x而增大。地面的最大浓度根据地面轴线浓度公式：式中的两项：项随x而减小，项随x而增大；两项共同作用的结果，必然在某一距离

x处出现浓度C的最大值。另一方面，地面最大污染物浓度出现的位置和数值，与高架污染源在空中的位置有关，空中的位置则是以有效源高表现。因此还要考虑气象因素。地面的最大浓度式中，γ1，α1，γ2，α2扩散参数的回归系数，即地面的最大浓度y方向的浓度以x轴为对称轴按正态分布；沿x轴线上，在污染物排放源附近地面浓度接近于零，然后顺风向不断增大，在离源一定距离时的某处，地面轴线上的浓度达到最大值，以后又逐渐减小。小风（1.5m/s>u10≥0.5m/s）和静风时（u10＜0.5m/s)的点源扩散模型

以排气筒地面位置为原点，下风向为x轴，地面任一点（x，y）小于24h取样时间的浓度cl（mg/m3）

小风（1.5m/s>u10≥0.5m/s）和静风时（u10＜0.5m/s)的点源扩散模型

熏烟型扩散模式熏烟过程：早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早晨发生，持续时间不超过2小时。熏烟型扩散模式——地面浓度hf——逆温层消失高度；σyf——熏烟条件下Y向扩散参数即hf=H时线源扩散模型无限长线源扩散模式有限长线源扩散模式线源扩散模型国家环保局推荐的面源调查统计模型：将评价区在选定的坐标系内网格化。可以评价区的左下角为原点；分别以东(E)和北(N)为正X和正Y轴。网格单元，一般可取1×1(km2)，评价区较小时，可取500×500(m2)，建设项目所占面积小于网格单元，可取其为网格单元面积。然后，按网格统计面源的下述参数：①主要污染物排放量［t/(h.km2)］；②面源排放高度(m)，如网格内排放高度不等时，可按排放量加权平均取平均排放高度；③面源分类，如果面源分布较密且排放量较大，当其高度差较大时，可酌情按不同平均高度将面源分为