第五章-大气环境影响评价

第五章大气环境影响评价大气环境影响评价基本任务、特点、程序大气污染物扩散大气污染物扩散模式了解大气环境影响评价基本任务、特点及其程序把握大气污染过程及其各种影响因素的相关知识理解各种大气污染扩散模式的含义及其计算第一节概述一、大气环境影响评价的基本任务通过调查、监测、预测等手段，分析判断建设项目在建设施工期和建成后投产期所排放的大气污染物对大气环境质量影响的程度和范围，为建设项目的：①厂址选择；②污染源设置；③制定大气污染防治措施；④有关工程的设计；提供科学依据和指导性意见。二、大气环境影响评价的特点1、空间范围大，自然净化能力较强，可以采取高烟囱排放或尽量可能将污染源设置在远离人口密集或环境敏感的地区。2、为了调查或探测大气的运动规律，必将增加评价工作的难度和周期。三、大气环境影响评价的工作程序(“三三制”)第一个三：准备、正式工作和编制报告书三个阶段第二个三：正式工作包括：调查、预测和评价三大阶段第三个三：调查主要包括污染源、气象条件和环境质量现状三个方面。四、评价等级的划分1、划分评价等级的目的区别对待不同的评价对象，即在保证质量的前提下，尽可能的节约时间和经费。区别的原则主要有两条：①对环境质量影响的大小②评价工作的难易程度。2、划分评价等级的判据设评价等级的判别参数为Pi，则Pi=f(Qi,Hi,Coi，行业类别，产量，投资，气象条件，地形特征……)括号内的各项为可能影响判别参数Pi的因子。其中：Qi,Hi,Coi分别为第i个污染物的单位时间排放量、排放高度和空气质量标准。由于因子太多，需要找出重要的具有代表性的独立因子，经分析，得出Pi的主要独立因子只有Qi，Coi和地形特征3项。考虑到地形特征不易定量，其对Pi的影响可通过列表考虑。故上式可归结为：Pi—评价等级判别参数，亦即通常所谓的等标排放量，Qi—第i类污染物单位时间的排放量，m3/h，Coi—第i类污染物空气质量标准，mg/m3Coi按环境空气质量标准（GB3095-1996）二级、一小时平均值计算。910CoiQiPi可以根据项目的性质、总投资和产值、周围地形的复杂程度、环境敏感区的分布情况，以及当地大气污染程度，对评价工作的等级作适当的调整，但调整的幅度上下不能超过一级。对于三级评价项目，如果Pi＜25×107，其评价工作可按有关规定进一步从简。调整和从简结果都应征得环保主管部门同意。五、大气环境调查大气环境影响评价工作的难度大、周期长、费用高，主要指调查阶段工作。目的①为下一步预测提供必要的参数②直接为评价提供背景数据和相关信息内容主要三部分污染源气象条件环境质量现状（一）关于污染源调查(P134-138)污染因子的筛选：根据污染源调查与评价结果，一般不多于５个。查找主要工业企业类型的主要污染物。大气污染源调查对象：拟建项目和评价区内原有工业和民用污染源。调查方法：物料衡算法，现场实测法，经验估算法。建设项目污染源调查内容：点源与面源。一、二、三级评价有所区别。其他污染源调查内容（二）大气环境质量现状调查（P138-141）现有例行监测资料分析：如果评价区内及周边区已设有大气监测站、点。大气质量现状监测监测指标监测时间布点方法(网格、同心园、功能区、扇形等)大气质量现状分析与初步评价污染物浓度时空分布特征分析污染物浓度与气象条件关系分析多用单因素指数法（三）关于污染气象调查污染气象要素系指与大气污染或大气自然净化有关的那一部分气象要素。大气是通过三种机制达到自然净化的，即平流输送、湍流扩散、清除机制。清除机制是因沉降和转化等物理、化学等方面的作用对大气污染源的清除。对大多数评价项目主要是调查与前两种自然净化机制有关的污染气象要素，即地面与大气边界层气象要素及湍流扩散参数。建设项目所在地附近气象台站现有常规气象资料的统计分析现有大气边界层平均场和大气湍流扩散资料的收集和统计大气边界层平均场参数的观察湍流扩散试验特殊气象场观察图大气环境影响评价技术工作程序图污染气象及大气扩散规律建设项目初步工程分析和环境概况调查划分评价级别确定评价范围编制大气环境评价大纲（方案）工程分析：重点是污染调查、污染因子筛选环境状况调查大气环境评价标准或环境目标值确定评价区污染源社会自然城镇社会结构地理、地形、气候等大气环境质量现状工业民用土地利用环境敏感区发展规划常规气象资料、经验数据的收集、统计和分析大气边界层平均场观测湍流扩散参数测量室内模拟试验大气扩散模式选择、计算参数确定大气质量影响预测大气环境影响评价环境对策建议结论结束第二节大气污染物的扩散大气污染的研究内容SourcesofairpollutantsControlmethodsAtmosphericbehaviorofairpollutantsEffectsofairpollutantsLegislativeandregulatorymeasures大气环境影响预测与评价的核心内容，是通过大气扩散模式定量地分析污染物对周围大气质量的影响，理想的扩散模式应能较客观地反映污染物在大气中的输送、稀释、扩散、转化过程。而在这个过程中空气污染气象学起着关键的作用。源受体大气扩散污染气象学大气科学大气物理、化学……大气气象学……污染气象学……气象条件对污染物的稀释扩散作用污染物对气象的影响一、大气圈结构大气圈垂直结构大气圈垂直结构对流层（～12km左右）集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C强烈对流作用温度和湿度的水平分布不均大气边界层－对流层下层1～2km，地面阻滞和摩擦作用明显自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略大气圈垂直结构平流层（对流层顶～50-55km）气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶～85km）气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈大气圈垂直结构暖层（中间层顶～800km）气温随高度升高而增高气体分子高度电离－电离层散逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层80～85km以下，成分基本不变二、主要气象要素（1）气温天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。5(32)9CF15.273CK3259CF（2）气压单位：mb（毫巴）大气的压强1atm＝101326Pa＝1013.26mb=760mmHg（3）风向和风速－－风玫瑰图（4）云大气中水汽的凝结现象叫做云云量:天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外8分）云高:云底距地面底高度低云（2000m以下）中云（2000-6000m）高云（6000m以上）云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）云高云（6000m以上）中云（2000-6000m）低云（2000米以下）（5）能见度能见度：正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离。级别（0－9级，相应距离为50－50000米）三、大气污染物扩散与气象因子的关系风：风的作用，污染系数，风向频率，风玫瑰图大气湍流：概念，直观示意图大气稳定度：定义，判别，γ，γd大气稳定度与烟云扩散的关系逆温四、大气污染物扩散与下垫面性质的关系1、下垫面作用机理：直接和间接作用2、城市下垫面影响：热力效应和动力效应3、山区下垫面的影响：过山气流、坡风和谷风4、水陆交界处的影响五、污染物在大气中的散布过程污染物在大气中的散布过程可用图示表示（烟囱排出），概括起来，散布过程有以下几个方面：①烟气抬升（机械、热力学过程）②烟窗或建筑物造成的下泄和尾流混合③风的搬运（风向、风速）④湍流扩散⑤干沉降⑥湿沉降⑦化学转化⑧混合层对污染物输送的影响⑨迎风坡的抬升和背风坡的下沉⑩其它气象过程：气象条件的日变化，山谷风，海陆风，热力学效应，大气环流等。列举的以上诸过程有气象的、空气动力学的、热力学的、机械的、化学的等诸多因素的影响，而且在污染物的散布过程中它们往往是相互作用的。但是，随着排放特征、污染物性质、地形气象条件的差异，各项因素的重要性也不一样。在实际工作中，我们可以突出其中一个或几个主要因素的作用，研究其定量表达方—大气扩散模式（预测模型），以便于大气环境影响评价中的实际应用。可能情况下再根据其它因子进行修正。第三节大气污染预测模式一、湍流扩散的基本理论扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105～106倍湍流的基本概念湍流——大气的无规则运动风速的脉动风向的摆动原因热力：温度垂直分布不均（不稳定）机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度1、湍流扩散理论主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系1)梯度输送理论类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比2)湍流统计理论基础是泰勒－正态分布萨顿模式高斯模式3)相似理论2、点源扩散的高斯模式坐标系高斯模式的四点假设：(1)污染物浓度在y和z方向是正态分布的（双正态假设），在x方向只考虑迁移，不考虑扩散；(2)在整个空间中风速是均匀、稳定的，风速大于１m／s；(3)源强是连续均匀的；(4)在扩散过程中污染物质量是守衡的。高斯模式的坐标系和基本假设图示二、高架点源短期地面浓度预测模式（最基本的预测模式）1、孤立排气筒下风向任一点地面浓度预测预测孤立排气筒对下风向任一点地面某种大气污染物的浓度贡献值，可按下式计算：)22(22exp14.3zHeyYzyUQC式中C—单位mg/m3Q—单位时间污染物排放量，mg/sY—该点（预测点）与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上的距离，m.He—排气筒有效高度（m）。He=Hs+ΔHU—排气筒距地面的几何高度H（m）处的风速，m/s。—垂直于平均风向的水平横向扩散参数，m。—铅直扩散参数，m。yz对于U，无实测值时，U可按下式计算。H≤150m时，U=U10×（H/10）pH＞150时，U=U10×15pH—排气筒的几何高度，m。U10—距地面10米高处10min平均风速，m/s。p—风速高度指数2、孤立排气筒下风向短期（30min）最大地面浓度预测Cm—孤立排气筒下风向30min最大地面浓度，mg/立方米。P11—30min取样时间的横向稀释系数其它符号同前。按下表确定P11的值11211214.3214.32PHeUeQPHeUeQCi3、最大地面浓度点距排气筒的距离预测Xm—最大地面浓度点距排气筒距离m。和r值可由表查得。教材P117-118，表5-6和5-7查不同稳定度下，值，据此可计算22212112)1()(rHeXm,,21,,2121,rryx,高斯模式的浓度扩散公式汇总地面源（H=0）高架源（H≠0）)]22(exp[22222zyzyzyuQ)]2)(2(exp[22222zyzyHzyuQ)]22(exp[2222zyzyzyuQ]}2)(exp[]2)()]{exp[2(exp[2222222zzyzyHzHzyuQC)]2(exp[22yzyyuQ)]22(exp[2222zyzyHyuQzyuQ)]2(exp[22zzyHuQ地面轴线上点C(x,0,0)地面点C(x,y,0)半无界(任一点)C(x,y,z)无界(任一点)C(x,y,z)高斯烟流的浓度分布高斯烟流中心线上的浓度分布三、扩散参数的计算和确定（一）什么是扩散参数大气中几乎时时处处存在着各种不同的尺度和不规则的湍流运动。湍流运动使烟流作整体漂移（风作用下）外，使烟流的直径不断增大。是污染物与周围大气交换加快，不断分散、稀释，称湍流扩散过程。湍流扩散的强度叫扩散速率，其衡量方法可由多种方法，在实用中常用污染物浓度分布的标准差来表示湍流扩散的速率大小。