第五章 大气环境规划课件

第五章大气环境规划酸雨危害“UFO是污染下的大气透镜现象”

全球每年释放二氧化碳达300亿吨，世界城市人口中的一半呼吸着不洁、不健康的空气。

大气中有害物质主要通过三个途径侵入人体造成危害：

(1)通过人直接呼吸进入人体;

(2)附着在食物上或溶于水中随饮食侵入人体；

(3)通过接触或刺激皮肤进入人体。

大气污染对人的危害大致可分为急性中毒，慢性中毒，致癌三种。主要途径，危害也最大.1973年以后在莫斯科工业区附近，出生了90名四肢不全的畸形儿。

如果大气污染继续发展，以后只能这样出门

第一节大气环境规划的内容和类型一、概念大气环境规划——平衡和协调某区域大气环境与社会、经济间的关系，以达到大气环境系统功能最优化，并最大限度地发挥大气环境系统组成部分的功能。二、内容1、弄清问题——环境问题的发生---通过调查、评价、预测找出现在和规划期内大气环境主要问题。

人口100-200万特大型城市空气污染最重，并呈复合型污染；

煤烟型汽车尾气型南方地区酸雨污染现象严重；

（酸雨控制区内90%以上城市出现酸雨）北方地区城市颗粒物污染总体高于南方城市。（70%城市颗粒物浓度超过国家二级标准）

酸雨——SO2颗粒物——尘

因此，我国最重要空气污染物为：SO2、粉尘我国主要大气污染物为煤烟型污染（1）翻卷型：出现于大气不稳定状态下，温度随高度增加而降低，烟云在上下左右方向上摆动很大，扩散速度较快，烟云呈剧烈翻卷。由于扩散速度较快，靠近污染源地区污染物落地浓度较高，在较远的下风处污染较轻，该种烟云多发生在晴朗的中午。（2）锥形烟流：外形类似一个椭圆锥，当烟流离开排放口一定距离后，云轴基本保持水平。烟流比翻卷形规则，大气处于中性或弱稳定，扩散速度及落地浓度均比翻卷形低，污染物运输较远。多出现在阴天或多云天以及冬季夜晚。（3）扇形烟流：其扩散在垂直方向受到抑制，在水平方向扩散成扇形。大气处于稳定状态，出现逆温层。污染物可以传送到很远的下风向。（4）屋脊型烟流：其下侧边缘清晰，呈平直状，上部出现湍流扩散，烟囱出口上方大气处于不稳定状态；下方大气则处于稳定状态。烟气中污染物不向下方扩散而只向上方扩散，对地面污染较小。该种烟型多出现在日落前后。（5）熏烟型：烟流的上侧边缘清晰，呈平直状，下部有较强的湍流扩散，烟上方有逆温层。烟气上升到一定程度后受到逆温层的控制。烟囱出口上方大气稳定下方不稳定。这种情况下烟云就好象被盖子盖住一样，只能向下部，象烟熏一样直扑地面。在污染源附近的污染物浓度较高，地面污染严重。2、确定环境目标——环境规划的基础大气环境现状调查、预测及各功能区确定的基础上，根据规划期内需解决的主要环境问题和社会经济与大气环境协调发展的需要制定。

3、建立源与目标的关系实测资料建立大气质量模型，定量描述源强场与环境浓度场。目的：确定主要污染源；合理布局；确定控制方案4、选择方法建立模型我国主要针对SO2和TSP（大气总悬浮颗粒物）来建立。5、确定优选方案

重点考虑能源利用等方面问题。6、方案实施方案是否切实可行，管理政策措施是否得当三、大气环境规划的类型1、大气环境系统大气环境过程子系统大气污染控制子系统大气污染排放子系统大气环境质量城市生态子系统点源、面源、线源预防为主治理为辅决定污染物输送能力以人为主2、大气环境规划的类型

大气环境质量规划——规定大气污染物限值浓度

大气污染控制规划——提出污染排放总量控制方案3、能流分析（1）能流过程分析能流输入——能源总量、结构、污染物含量能流集中转换——转换能源类型、总量、比例、效率、投资及其环境效益能流分配——各行业分配合理性终端用能——用能总量、结构、对环境的危害（2）能流平衡分析重点分析能流各阶段输入、输出和流失量间的平衡关系，包括能量和污染物量两方面。（3）能流过程优化分析在能流转换效率、排污系数、投资费用系数、经济技术的经束等参数分析基础上，建立优化分析模型。第二节大气环境规划的组成一、大气环境评价和预测1、评价

区域污染源调查——污染源特征及气象特征、对环境产生影响区域大气环境现状评价——根据污染现状进行大气污染趋势分析2、预测污染物排放量预测，大气环境质量变化预测二、大气环境规划目标和指标体系1、目标（质量目标、污染控制目标）2、指标体系

(1)气象气候指标：气温、气压、风向、风速、风频、大气稳定度等。(2)大气环境质量指标：总悬浮颗粒物、飘尘、二气化硫、氮氧化物等(3)大气污染控制指标：废气排放总量、二氧化硫排放量及回收率、烟尘及粉尘去除率（4）城市环境建设指标：城市气化率、城市集中供热率、城市型煤普及率、城市绿地覆盖率、人均公共绿地等（5）城市社会经济指标：国民生产总值、人均GDP、工业总产值、各行业能耗、人口密度等三、大气环境功能区划分1、目的：确定大气环境规划目标计算大气环境容量实施大气污染物总量控制---满足生活生产各方面对大气环境质量的不同要求.三、大气环境功能区划分2、原则：（1）功能和规划相匹配根据区域功能划分功能区。三、大气环境功能区划分（2）根据自然条件划分功能区功能区划时应充分考虑地理、气候、生态等自然条件。比如:利用自然界线（山脉、河流、道路）作为相邻功能区的边界线---方便管理，不需特意去进行边界的处理。风向问题---应重点保护的一类功能区放在最大风频的上风向，三类放下风向。三、大气环境功能区划分（3）根据开发潜力划分如：新经济开发区等（4）根据社会经济现状、特点和发展趋势划分如：工业区、居民区、开发区、教育文化区等。三、大气环境功能区划分（5）根据行政区划分（6）根据环保重点和特点划分分为：重点保护区、一般保护区、污染控制区、重点污染治理区等。三、大气环境功能区划分3、分区类型①一类区：自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区；②二类区：城镇规划中的确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区；环境空气质量标准分为二级：原则上说，一类区执行一级标准；二类区执行二级标准。最大风频上风向环境空气质量功能区划分的方法1）分析区域或城市发展规划，确定环境空气质量功能区划分的范围并准备工作底图。2）根据调查和监测数据。以及环境空气质量功能区类别的定义、划分原则等进行综合分析，确定每一单元的功能类别。3）

把区域类型相同的单元连成片，并绘制在底图上；同时将环境空气质量标准中例行监测的污染物和特殊污染物的日平均值等值线绘制在底图上。4）根据环境空气质量管理和城市总体规划的要求，依据被保护对象对环境空气质量的要求，兼顾自然条件和社会经济发展，将已建成区与规划中的开发区等所划区域最终边界的区域功能类型进行反复审核，最后确定该区域的环境空气功能区划分的方案。5）

对有明显人为氟化物排放源的区域，其功能区应严格按《环境空气质量标准》中的有关条款进行划分。环境空气质量功能区划分原则与技术HJ14-1996环境空气质量功能区划分的要求

一、二类功能区不得小于4平方公里。

三类区中的生活区，应根据实际情况和可能，有计划地分期分批从三类区迁出。

三类区不应设在一、二类功能区的主导风向的上风向。

一类区与三类区之间，一类区与二类区之间，二类区与三类区之间设置一定宽度的缓冲带。缓冲带的宽度根据区划面积，污染源分布、大气扩散能力确定，一般情况下一类区与三类区之间的缓冲带宽度不小于500米，其它类别功能区之间的缓冲带宽度不小于300米。缓冲带内的环境空气质量应向要求高的区域靠。

位于缓冲带内的污染源，应根据其对环境空气质量要求高的功能区的影响情况，确定该污染源执行排放标准的级别。

环境空气质量功能区划分原则与技术HJ14-1996第三节大气污染物总量控制一、概念大气污染物总量控制——通过控制给定区域污染源允许排放总量，并将其优化分配到源，以确保实现大气环境质量目标值的方法。二、大气污染物总量控制区边界确定

大气污染物排放总量控制区——根据城镇规划、经济发展与环境保护要求而决定对大气污染物排放实行总量控制的区域。总量控制区以外的区域称为非总量控制区。根据城镇规划、经济发展和环境保护三方面要求确定；(1)采用行政边界(2)采用环境影响评价边界总量控制区一般是：超标区+污染源（完整的控制单元）污染源密集区+影响区域新规划区（开发区、新城市）主要污染源的最大落地浓度应在控制区范围内。A值法属于箱式模型。该模型基本原理是将总量控制区上空的空气混合层视为承纳地面排放污染物的一个箱体；污染物排入箱体后假定均匀混合。箱体能够承纳的污染物量与箱体体积(混合层高乘区域面积)、箱体的净化能力以及箱内污染物浓度限值呈正比。其中箱体高度和自净能力属于自然条件随地区而定，方法中用A值来表示。(1)A值法三、大气污染物允许排放总量计算方法我国大气容量系数分布1A-P值法计算控制区域允许排放总量

A值法原理：假定某城市分为n个区，每分区面积为Si，总面积S为各个分区面积之和。全市排放的允许总量：为了防止夜间低架源产生污染，需确定夜间低架源的允许排放量（低架源：烟囱高度＜30米，或无组织排放源）i功能区K污染物的低架源允许排放量:

〆――低架源排放分担率P216表6-4

例：某城市位于江苏省内，二氧化硫控制区面积267km2，一、二、三类功能区的面积分布为67km2、100km2和100km2，分别执行大气质量标准(标态下)0.02mg/m3、0.06mg/m3和0.1mg/m3。(1)试依据A值法确定各功能区的SO2允许排放量；(2)已知该市当前的SO2总排放量为14.6×104t/a，计算SO2的削减量。（1）计算允许排放量（2）计算削减量以上计算得出各功能区和整个总量控制区的某种污染物的允许排放量，但没有分解到具体的污染源P值法A值法无法确定每个源的允许排放量。而P值法不能限制区域排放总量。将二者结合起来可以解决两个问题。A-P值法——用A值法计算控制区域中允许排放总量，用修正的P值法分配到每个污染源的一种方法。功能区总允许排放量：

在i功能区所有几何高度在100m以下点源及低架源排放的总量不得超过总允许排放量Qaki。中架点源(100m以下30m以上)主要影响邻近区域所在功能区大气质量。各功能分区中架点源总允许排放量为：整个城市中架点源总允许排放量为：高架点源(100m以上)

可以影响全控制区大气质量。各功能分区高架点源总允许排放量为：整个城市高架点源总允许排放量为：根据Qa、Qb、Qm、Qh可计算全控制区总调整系数β：各功能区点源控制系数P可变成Pi（修正）：各功能区点源新的允许排放率限值为：当实施新的点源允许排放率限值后，各功能区即可保证排放总量不超过总限值。某市SO2总量控制区总面积为1369.9km2,全部为二类功能区。其中一区、二区和整个控制区的面积，各区SO2实际年排放量，低架源、中架源、高架源的实际年排放量等数据见表1,点源高度（作为有效高度处理）及个数见表2。试求各区SO2总量控制限值及P的实施值（该例题中以H<25m为低架源）。例题2功能区面积/km2ⅠⅡ控制区81.8087.071369.9Qa实5.32(1.27)3.23(2.87)19.97Qb实0.601.947.53Qm实0.660.937.11Qh实4.060.365.33注：括号中的实数值未将高架源排放量计入，因高架源排放量仅计入城市总量，但各高架源仍使用所在分区的Pi实际值。接上页（1）计算各区总允许排放量（2）计算各区低架源允许排放量（3）计算各区中架源允许排放量（4）计算各区高架源允许排放量（5）计算各区点源调整系数（6）计算全控制区的总调整系数（7）计算P的实施值β大于1，因此β取1各功能区点源新的允许排放率限值为：当实施新的点源允许排放率限值后，各功能区即可保证排放总量不超过总限值。（1）按燃料或原料用量分配（2）一律削减排放量分配（3）优化规划分配原则

四、总量负荷分配原则按燃料或原料用量分配如:二氧化硫排放量分配：按用煤量分配工艺废气：按产生污染物的原料用量分配缺点：没有考虑烟囱的高低没有考虑污染源位置差异燃料供应和燃料品质不稳定时，实施困难等比例削减---以原有排放量为基础不公平：治理现状、烟囱高度、位置A-P值法---没考虑位置差异按贡献率削减--理论上公平，但不符合源强优化规划原则，不一定是最省钱的一律削减排放量分配---对所有污染源都进行削减--在达到环境规划目标的前提，使削减量或削减率最小----省钱省事、有利于发展经济源强优化分配原则目标函数:省钱省事、有利于发展经济源强优化分配原则环境方面的约束条件：P221页6-28式可以表达为

ρBij:第i污染源对第j控制点的浓度贡献；Ri:第i污染源排放量的削减率；ΔρBj:各污染源对j控制点的浓度削减总和。源强优化分配原则作为约束条件,上式应改写如下:j控制点的污染物浓度削减要求源强优化分配原则最小治理费用的分配原则目标函数：约束条件如前：在达到环境规划目标的前提下，使污染治理费用最小（P222）第四节大气环境规划综合防治措施一、减少排污量1、调整能源结构（1）使用新能源---太阳能、风能、地热能、潮汐能、沼气等。（2）改变现有燃料构成---尽量多使用气体燃料和液体燃料.烧煤：应低硫、低灰（精煤）（3）改变煤的燃烧方式---气化（煤气）、液化（有机液态燃料---脱硫）、型煤化（除废石、加脱硫剂）2、污染集中控制居民采暖集中供热工业密集点源集中控制，取消小型锅炉第四节大气环境规划综合防治措施3、采用有效的治理方式控制颗粒物的排放

控制气体污染物排放4、实施清洁生产以节能、降低物耗、减少污染为目标，以管理技术为手段，实施工业生产全过程控制污染，使污染物的产生量、排放量最小化。5、控制移动源的排放制定机动车污染警报限值、尾气净化器安装二、合理利用大气环境容量

1、合理布局大气污染源位置

远离居住区，给出缓冲距离2、合理布局城市功能区

城市边缘、近郊、远郊的工业区位置布局三、加强绿化

绿地覆盖率达30%以上，可达到改善大气质量的作用。绿化隔离带——工业区与居住区之间。工业区内部隔离植被应低矮，有助于污染气体排放。第五节大气污染物总量控制

规划实例酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分1、“两控区”划分的基本条件

酸雨控制区：现状监测降水pH<4.5，硫沉降超过临界负荷，SO2排放量较大的区域；

SO2控制区：近年环境空气SO2年超国家二级标准、日平均浓度三级标准，排放量较大，以城市为基本控制单元。2、“两控区”控制目标

——到2010年SO2排放量控制在2000年排放水平以内；城市环境空气SO2浓度达国家环境质量标准；

酸雨控制区降水pH<4.5的面积比2000年有明显减少。3、主要控制措施降低煤炭含硫量；控制火电厂SO2排放；控制锅炉SO2排放；控制工业炉窑、民用燃煤炉灶的SO2排放；加强城市能源基础设施建设；控制工艺过程中的SO2排放，推行清洁生产工艺。二氧化硫总量控制目标的确定1、实施SO2总量控制的技术路线SO2浓度来源分析SO2排放总量分析污染源排放对环境质量影响分析确定SO2地面环境质量控制目标制定削减各层高度上污染源排放量方案2、SO2地面浓度来源分析单点源下风向最大地面浓度：

其中年平均扩散参数因此：最大落地浓度与气象条件、排污强度和烟囱有效高度有关。相同气象及排污强度下，最大落地浓度取决于烟囱有效高度。最大落地浓度最大落地浓度在此情况下，取决于烟囱有效抬升高度和α值。(α取值范围l.4—3.0。)大气不稳定，烟囱有效抬升高度比为2-6，最大落地浓度只相差几倍;大气稳定，最大落地浓度相差十几倍到几百倍。

因此，城市SO2环境质量好坏主要决定于中、低源排放，改善城市空气质量关键在于改造城市中、低源。假定城市SO2年平均浓度为:令Z=1，X=10，Y=3，城市SO2排放量与浓度的关系模式为：3、城市SO2排放量与环境质量分析

依据《全国污染物排放申报登记》得出各重点城市高、中、低烟囱SO2年排放量。依据1996年《全国环境质量报告书》中给出的SO2年均浓度及年平均扩散系数，确定城市SO2排放量与环境质量的关系。4、SO2总量控制目标确定

设一城市SO2年均浓度达二级标淮，给出4种SO2排放量削减方案，以2