第五章+大气环境影响评价

9 第五章 大气环境影响评价

第一节 大气环境污染与大气扩散

一、大气环境污染

⒈ 大气污染源

⑴ 定义与分类：造成大气污染的空气污染物的发生源称为空气污染源。可分为自然源和人为源两大类。

⑵ 污染物排放量与源强

⒉ 大气污染物

⑴ 主要空气污染物种类：

① 含硫化合物 ② 含氮化合物 ③ 含碳化合物

④ 卤代化合物 ⑤ 放射性物质和其他有毒物质

⑵ 大气组成与空气污染物成分：

大气由多种气体混合而成，可分为恒定成分、可边成分和不定成分。

二、大气扩散过程

⒈ 大气湍流：湍流是一种不规则运动，其特征量是时空随机变量。

非湍流和湍流情况下的烟团扩散 (图见书本)

烟团在三种不同湍涡下的扩散 (图见书本)

⒉ 大气稳定度和污染

用气温的垂直递减率γ与干绝热递减率d γ可以比较方便地判断气温的稳定度（静力稳定度）。不同的稳定度条件下烟流的形态 ：（1）扇形 （2）圆锥形 （3）波浪形 （4）熏烟形(5) 屋脊形 另外，逆温层对污染物的扩散起着抑制作用。

⒊ 影响大气污染的其他因素

⑴ 风 ⑵ 辐射与云 ⑶ 天气形势 ⑷ 下垫面条件

第二节 大气环境影响预测

一、大气扩散基本计算公式

⒈ 连续点源烟流扩散公式

所有连续点源公式，包括应用于各种特殊条件下的变形公式，仅适合于连续排放扩散物质且源强恒定的源。

当有风时（u ≥1.5m/s ），可采用烟流扩散公式。设地面为全反射体：

????????????????+-+??????????????-=222y 2e 222)(exp 2)H -(z -exp 2exp 2),,(z e z z y H z y u Q

z y x c σσσσπσ （5-1） 式中：C(x,y,z)——下风向某点(x,y,z)处的空气污染物浓度，mg/m 3

;

9 x ——下风向距离，m; y ——横风向距离，m;

z ——距地面高度，m; Q ——气载污染物源强，即释放率，mg/m 3; u ——排气筒出口处的平均风速，m/s;

z y σσ,——分别为水平方向和垂直方向扩散参数，他们是下风距离及大气稳定度的

函数； He ——有效排放高度，m.

扩散参数z y σσ,通常表示成如下形式：1

1αχγσ=z ，22αχγσ=z ，x 为下风向德距离，2121,,,ααγγ与大气稳定度有关。

最大地面浓度Cmax 及出现距离：

（1）当=y z

σσ常数时 C max 由下式求解：

z σ|m ax x x ==

2He 若22αχγσ=z

则

⒉ 有混合层反射的扩散公式

上部逆温层或稳定层底的高度称为混合层高度（或厚度），用h 表示。

设地面及混合层全反射，连续点源的烟流扩散公式如下：

⑴ 当h z 6.1<σ

=),,(z y x ρ∑∞-∞=????????????????++-+??????+--???

? ??-n z e z e y z y nh H z nh H z y u Q 2222222)2(ex p 2)2(ex p 2ex p 2σσσσσπ ……………………….（5-2）

通常取n=-4～4计算结果就能达到足够的精度

⑵ 当z σ≥1.6h

max 22z e y

Q C euH σπσ=?max 212e Q C euH P π=221121max 221e H x αααγα-????=+ ? ?????1211122212111111221221e P H e ααααααααγγαα-??+???? ?-- ? ???????

=??+?? ???

9 浓度在铅直方向已接近均匀分布，可按下式计算：

???

? ??-=

222ex p 2),(y y y h u Q y x σσπρ （5-3） ⒊ 熏烟扩散公式 在熏烟高度f z 以下浓度在铅直方向接近均匀分布，地面浓度计算公式为： dp p y z u Q z y x p yf f yf f f ???? ??-???

? ??-=

?∞-2ex p 212ex p 2),,(222πσσπρ （5-4） 式中：z e f e y yf H z p H σσσ/)(,8/-=+=

当稳定气层消退到烟流顶高度f h 时，全部扩散物质已经向下混合，地面浓度公式为：

???

? ??-=22

2ex p 2yf f yf f y h u Q σσπρ （5-5） z e f H h σ15.2+=

熏烟过程中产生地面高浓度的距离为：

)(222e f h p

a f H h k c u x -=ρ （5-6）

式中：k h ——湍流热传导系数。

⒋ 连续线源公式

在高斯型模式中，连续线源等于连续点源在线源长度上的积分，其浓度公式为：

?=L

l fdl u Q z y x 0),,(ρ （5-7）

式中： Ql ——线源源强，其单位为单位时间单位长度排放的物质量；

f ——表示连续点源浓度的函数，可根据源高及有无混合层反射等情况选择适当的表

达式。

对直线型线源等简单的情形则有：

⑴ 线源与风向垂直

⑵ 线源与风向

⑶ 线源与风向成任意交角

⒌ 连续面源公式

源强恒定的面源称为连续面源。

9

（5-13） 式中： QA ———某面源单元的源强，在虚点源法中，其单位与连续点源相同； x, y,z ——计算点的坐标，坐标原点位于面源中心在地面的垂直投影点上；

xy,xz ——虚点源向上风向的后退距离。

⒍ 长期平均浓度公式

⑴ 简单的扇形公式

⑵ 联合频率计算公式

⒎ 扩散参数的选择与计算

以下重点介绍当前最常用的Pasquill 分类方法及Pasquill —Gifford 扩散参数。

该方法根据10m 高处地表平均风速、白天日射强度、夜间云量将稳定度分成以下几类，即强不稳定类A ，不稳定类B ，弱不稳定类C 、中性D 、弱稳定E 、稳定F 、也有定义很稳定G 。具体分类方法见表5-3。

结合我国气象记录情况，我国国家标准HJ/2.2-93给出表5-4，以确定太阳辐射等级数。 由平均（10分钟至1小时平均）风速（10m 高观测）及辐射等级按表5-5确定稳定度级别。

（1）有风时扩散参数z y σσ,的确定：与Pasquill 分类法相应的扩散参数（平坦地形，低架源）可采用表5-6和表5-7的Pasquill —Gifford 参数。

表5-6 横向扩散参数幂函数表达式数据；

表5-7 垂直扩散参数幂函数表达式数据；

（2）小风和静风时扩散参数的确定：按表5-8选取参数

说明：对平原地区农村及城市远郊区，A 、B 、C 级稳定度直接由表5-6、表5-7查算，D 、E 、F 级稳定度则需向不稳定方向提半级后由表5-6、表5-7查算；对工业区或城区中的点源，

A 、

B 不提级，

C 级提到B 级，

D 、

E 、

F 级向不稳定方向提一级，再按表5-6、表5-7查算。

⒏ 烟气抬升公式

抬升后的烟气高度称有效高度He ，可用下式表达:

He=Hs+?H

式中：Hs ——排气筒几何高度，m;

?H ——抬升高度，m,其计算方法如下：

⑴ 有风时，中性和不稳定条件：当烟气热释放率h Q 大于或等于2100KJ/s,且烟气温度()()()()()()()()2,,22222exp 22exp exp 22z y y z z A

x y z y z x x y x x x x e e z x x z x x Q y C u z H z H πσσσσσ+++++????=-???????????+-??-+-??????????????????

9 与环境问地的差值ΔT 大于或等于35K 时，

1021-=?u H Q n H n n h （5-16） t

v a h T T Q P Q ?=35.0 a t T T T -=?

式 n 0——烟气热状况与地表状况系数； n 1——烟气热释放率指数； n 2——排气筒高度指数，n 0、n 1、n 2具体数值见表5-9； Q h ——烟气热释放率，KJ/s; H ——排气筒距地面几何高度，m ；超过240m 时，取H=240m ； Pa ——大气压力，hPa; Q v ——实际排烟率，m 3/s;

?T ——烟气出口温度与环境温度差，K ； T s ——烟气出口温度，K ；

T a ——环境大气温度，K ； u ——排气筒出口处平均风速，m/s. 当1700KJ/s

400

1700)(121-?-?+?=?h Q H H H H （5-17） u Q u Q D V H h h S /)1700(048.0/)01.05.1(21--+=?

式中：V s ——排气筒出口处烟气排出速度，m/s;

D ——排气筒出口直径，m.

当h Q ≤1700KJ/s 或者ΔT<35K 时，

u Q D v H h s /)01.05.1(2+=? （5-18）

⑵ 有风时,稳定条件:

3131

310098.0--??? ??+=?u dz dT Q H a h （5-19） 式中：dz dT a =排气筒几何高度以上的大气温度梯度，K/m.

⑶ 静风(u 10≤0.5m/s)和小风(1.5m/s>u 10≥0.5m/s)时,

8

3

410098.050.5-??? ??+=?dz dT Q H a h （5-20） 其中,dz dT a /取值宜小于0.01K/m.

二、实用模拟预测方法

⒈ 模式构成

⒉ 模式类型

⒊模式选择

⑴污染源及污染物

①污染源的类型②污染物的性质

⑵模拟的失控范围及分辨率

①模式区的范围②模拟的时间尺度③要求的空间分辨率

⑶模拟区的下垫面特征

⑷对模式效能的要求

⒋模式性能评价

三、平原句地空气质量模式

⒈坐标系

⑴风向坐标系⑵地理坐标系

⒉小时平均浓度的计算

⑴逐时计算法⑵分类计算法⑶保证率计算法

⒊日均浓度计算

⑴逐日计算法⑵典型日（控制日）法

①气象分析法②综合分析法

⑶保证率法⑷采样时间修正法

⒋长期平均浓度计算

平均时间超过24h的浓度称为长期平均浓度。

第三节开发行为对大气环境的影响识别

一、大气环境影响的类型

⒈按影响时段划分

通常以建设项目的建设周期来划分：

⑴建设阶段影响⑵运行阶段影响⑶服务期满后的影响

⒉按影响方式划分

⑴直接影响⑵间接影响

二、建设项目的大气环境影响识别

⒈交通运输建设项目的大气环境影响识别

⑴汽车尾气污染的特殊性，决定了交通运输业对大气影响的严重性。

⑵汽车尾气排气口高度接近与人的呼吸高度

⑶汽车的体积小，流动性大。

⒉能源建设项目对大气环境影响的识别

⑴排放量都大

⑵一般都以高架点源的形式排放污染物

9

9 ⑶ 影响范围大

⒊ 矿业建设项目的大气环境影响识别

第四节 大气环境影响评价

一、工作程序、评价等级和平价标准

⒈ 基本内容和工作程序

① 弄清建设项目概况，进行工程的大气环境影响因素分析，获得有关源参数资料，对

源进行排放评价。

② 大气环境现状监测与评价，取得本底浓度值 对评价去的环境现状进行评价。

③ 评价区地形和气象资料的收集和观测，取得大气环境预测所必须的气象条件和地形

条件资料。

④ 评价去大气扩散规律的研究，取得评价区的大气扩散参数，并选择适用于评价区的

烟气抬升高度模式及大气扩散模式。

⑤ 评价区污染浓度预测。

⑥ 确定评价标准，评价预测结果，作出结论，提出预防和改善大气质量的对策和建议。

上述评价过程于示图5-6中。

⒉ 评价等级划分

《环境影响评价技术导则——大气环境》（HJ/T2.2-93），根据拟建项目的主要污染物排

放量、周围地形复杂程度，以及当地应执行的环境空气质量标准等因素，将大气环境影响评

价分为三级。

⒊ 评价标准

二、大气污染源调查和现状评价

⒈ 污染源调查内容

⑴ 工艺流程 ⑵ 排放量 ⑶ 对改扩建项目的主要污染物排放量

⑷ 毒性较大的物质 ⑸ 污染物排放方式 ⑹ 点源调查统计内容 ⑺ 面源调查统计内容 ⑻ 对排放颗粒物的重点点源 ⑼ 风面源

⒉ 调查方法 ⑴ 现场实测 ⑵ 物料衡算法 ⑶ 经验估算法

⒊ 污染源评价

⑴ 等标污染负荷

①污染物的等标污染负荷：

P ij =oi ij

C C Q ij

②若第j 个污染源共有n 种污染物参与评价，则该污染源的总等标污染负荷为：

9 P j =∑=n j ij P 1=ij n

i ij Q Coi C ∑=1

③若评价区共有m 个污染源含有i 种污染物，则该污染物在评价去内的总等标污染负荷为：

P i =

∑∑===m j m j ij oi ij ij Q C C P 11 ⑵ 等标污染负荷比

①在第j 个污染源中，第i 种污染物的污染负荷比： ∑==n i ij

ij

ij P

P K 1 K ij 无量纲，它是一个确定污染源内各种污染物排序的参数，K ij 最大者就是最主要的污染物。

②评价区内，第j 个污染源的污染负荷比：

K j =P P

n i ij

∑=1

K j 无量纲，它可以确定评价区的主要污染源及污染源的排序，K j 最大者就是最主要的污染源。

三、大气环境质量现状监测与评价

⒈ 大气环境质量现状监测

⑴ 监测范围和监测项目

⑵ 检测布点

① 网格布点 ② 同心圆对方位布点法

③ 扇形布点法 ④ 配对布点法 ⑤ 功能分区布点法

⑶ 监测制度：监测时间和频率的确定，主要考虑当地的气象条件和人们的生活和工作规律。一般说来，规模较大的评价项目不得少于二期（夏季、冬季），较小的评价项目可取一期不利季节。

《环境空气质量标准》（GB3095-1996）规定：对SO 2等气态污染物的小时平均浓度，每小时至少有45分钟的采样时间；日均浓度，每日至少有18小时采样时间；年平均浓度，每年至少有分布均匀的144个日均值，每月至少有分布均匀的12个日均值。对其他污染物也做类似规定。

⑷ 采样及分析方法

⒉ 大气环境质量现状评价

9 ⑴ 监测结果的统计及分析

① 监测数据的有效性检验 ② 监测数据的统计 ③ 监测数据的分析

⑵ 大气环境质量现状评价

四、大气环境影响评价内容

⒈ 建设项目概况及工程分析

⑴ 建设项目概况 ⑵ 生产工艺分析 ⑶ 原材料情况

⑷ 主要污染物及其排放情况 ⑸ 大气环保工程情况

⒉ 建设项目周围地区的环境概况

⒊ 边界层污染气象条件分析

⒋ 大气环境质量现状监测与评价

⑴ 说明大气污染物现状监测情况

⑵ 说明评价区污染源调查情况

⑶ 采用单项评价指数法对监测结果进行评价

⒌ 大气环境影响预测与评价

⑴ 采用列表法 ⑵ 介绍扩散模式的选择及其对修正过程

⑶ 介绍扩散模式中有关参数的选取和参数模式化处理 ⑷ 介绍模式预测的验证情况 ⑸ 简要介绍模式计算过程中的关键技术问题 ⑹ 进行浓度迭加分析和评价

⒍ 环境经济损益分析

⑴ 环境费用

① 内部费用 ② 外部费用

⑵ 环境收益

① 货币收益 ② 非货币收益

⒎ 评价结论和对策

某厂使用硫含量1.590的煤，其年用量为2000 t ，烟囱的有效高度为25米，烟囱的出口处风速为2.5m/s ，烟气排放量为760万 N .m 3/a ，试问计算在D 稳定度下，距离该厂烟囱1000米的某一环境敏感点SO 2的地面轴线浓度？【已知在D 稳定度下1000米处的水平方向扩散参数为156，垂直方向扩散参数为109，地面轴线浓度公式为：

22(,,,)exp()2e e z y z H C x o o H u θ

σπσσ=-】 某工厂烟囱有效源高50m ，SO 2排放量120kg/h ，排口风速4.0m/s ，求SO 2最大落地浓度（P 1=40）若使最大落地浓度下降至0.010mg/m3，其它条件相同的情况下，有效源高应为多少？

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