大气环境质量评价

第二章大气环境质量评价•第一节概述•第二节大气污染源调查•第三节大气环境影响评价第一节概述一、大气组成（干洁空气：除了水汽、液体、固体杂质外）二、大气结构（垂直分布）三、主要气象要素（气温、湿度、风、云、能见度）四、大气边界的温度场和风场地球自转偏向力？？（科氏力）？？空气中饱和水蒸气含量（g/M3）温度-20-1001020304050100饱和压蒸汽kpa0.1230.2790.6131.2212.3184.2067.32012.263101.325水蒸汽含量g/M31.12.34.99.417.230.150.882.3589一些特定的地方性风场•1、山谷风•2、海陆风•3、城市热岛环流第二节：大气污染源的调查•常规的污染源调查方法仍然适用•燃料锅炉燃烧过程的SO2、烟尘量估算燃料锅炉污染源排放量估算SO2排放量估算理论空气量实际空气量燃料燃烧过程废气排放量估算燃煤烟尘量估算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；•固体燃料（煤）的理论空气需求量V0=1.01×(Q低/4185)+0.5(m3/kg)•固体燃料的实际空气需求量V1=0.89×(Q低/4185)+1.65+(α-1)×V0(m3/kg)V0——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(m3/kg)；Q低——燃料低位发热量（KJ/Kg）；α——空气过剩系数；（1.05~1.70）SO2排放量估算•首先确定燃料的含硫量（分析测试）；•煤中的可燃硫含量一般占总硫量的70~90%，平均取80%；QSO2=2WS×80%×1000=1600WSQSO2——SO2产生量(kg/h)；W——燃料消耗量(t/h)；S——燃料中全硫含量；燃料烟尘含量估算•燃煤锅炉的烟尘排放量估算Y=W×A×B×(1-η)Y——烟尘排放量，kg/h；W——燃煤消耗量，kg/h；A——燃料中灰份含量，%；B——烟气扬灰率，%；η——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/kg，煤含硫量2%，空气过剩系数α=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；（kg/h）烟气中SO2浓度和粉尘浓度；（mg/m3）例题思路：1、计算出实际烟气排放量2、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=36590m3/h•二氧化硫的产生量：•二氧化硫的浓度：4372.8mg/m3•烟尘的产生量：•粉尘的浓度：2563mg/m3•定量地评价拟建设项目建设前大气环境质量的现状；•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指数的变化；•解释污染物质在大气中的的送、扩散和变化的规律；•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•评价工作级别和范围（评价工作基础）1、计算等标排放量Pi=Qi/C0iPi——等标排放量，m3/h，≥109属于一级;Qi——某种污染物单位时间排放量，t/h;C0i——大气环境质量标准，（mg/m3）其中C0i的确定（一般）：GB3095-1996中规定的二级标准，1小时平均浓度根据等标负荷确定评价等级Pi（m3/h）≥2.5×109≤2.5×109≥2.5×108≤2.5×108复杂地形123平原地形233复杂地形包括：山区、丘陵、沿海、大中城市的城区等。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、地理特征；•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；•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，可取东西向或南北向为主轴；1级评价范围：16~20km2级评价范围：10~14km3级评价:范围：4~6km大气中污染物扩散模型（高斯模型）四点假设：•污染物在y、z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•源强是连续均匀的•扩散过程中污染物质量是守恒的（有源无汇）高斯模型大气中污染物扩散模式高斯模型的坐标系高斯模式的坐标系为右手坐标系。原点为排放点或高架点源在地面的投影点，x轴正向为平均风向，烟流中心线与x轴重合或其投影为x轴。高斯模式的坐标系正态分布实体源高有效源高平均风向由正态分布的假定可以写出下风向任意点（x，y，z）的平均浓度的分布函数：空间正态分布浓度表达式：22)(),,(bzayeexAzyx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模式：1、无界空间连续点源扩散模式222222exp2),,(zyzyzyuQzyxσσσσπρ横向扩散参数垂直扩散参数污染源强平均风速各项实际意义说明：ρ(x,y,z)QUyZxσyσz222222exp2),,(zyzyzyuQzyxσσσσπρ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，对污染物起全反射作用。2、高架连续点源扩散模式实源像源任意点P地面P点的实际污染物浓度应为实源和像源之和，即：2222222exp2exp2exp2),,(zzyzyHzHzyuQzyxσσσσσπρ像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。有效源高2、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）地面浓度模式令z＝0，由高架连续点源模式简化得到地面浓度模式：22222exp2exp)0,,(yyzyHyuQyx2、高架连续点源扩散模式变化)0,,(yx2222222exp2exp2exp2),,(zzyzyHzHzyuQzyxσσσσσπρ（2）地面轴线浓度模式在地面浓度模式的基础上，令y＝0，得到地面轴线浓度模式：222exp)0,0,(zzyHuQx22222exp2exp)0,,(zyzyHyuQyx)0,0,(x2、高架连续点源扩散模式变化（3）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最大浓度模式：222exp),,(yzyHuQzyxσσσπρyzeHuQσσπρ2max22maxHxxzρσ求导对σz是否有最大值？2、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的浮力，可以使烟气上升至很高的高度。烟囱有效高度(H)为烟囱的几何高度(HS)与烟气抬升高度(△H)之和。H＝HS+△H3、烟气抬升高度（⊿H）的计算烟气抬升图示(一)烟气抬升高度(⊿H)的计算烟气抬升的两种机理：热力抬升和动力抬升！1.霍兰德公式——比较保守，有时偏差较大**2.布里格斯公式——计算值与实测值比较接近，应用较广3.Lucas公式——以热力抬升为主4.中国国家标准——《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》GB/T13201-91**(一)烟气抬升高度(⊿H)的计算霍兰德公式HsQDvuH3106.95.11svDuHQ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；国家标准规定分为四种情况：1、有风情况下烟气释放量大于2100kJ/s；2、有风情况下烟气释放量1700~2100kJ/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斯模型的核心是如何确定σy和σzσy、σz表明在距离污染源一定长度初污染物的扩散情况222222exp2),,(zyzyzyuQzyxσσσσπρ大气稳定度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。污染物在大气中的扩散与稳定度有密切关系。大气稳定度分为A～F六个级别，其中：A为强不稳定、B为不稳定、C为弱不稳定、D为中性、E为较稳定、F为稳定。根据日期序数计算太阳倾角当地经纬度太阳高度角云量太阳辐射等级地面风速大气稳定度最后根据大气稳定度来计算σyσz计算σyσz•在一定的距离范围内σyσz均为距离x的函数，可以表示为：根据大气稳定度可以查表确定：γ1、α1、γ2、α2横向扩散参数计算σy垂直扩散参数计算σz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逆温——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。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(1)某工厂位于城市远郊区，锅炉烟囱高度为85m,烟气抬升高度为87m，SO2排放率为50g/s。烟囱出口处平均风速为4m/s。试计算B类稳定度条件下，下风向距烟囱1000m和2000m两处关心点位的地面轴线浓度贡献值。(已知:x＝1000，σy＝156，σz＝109;x＝2000，σy＝279，σz＝233)(三)污染物扩散浓度的估算实例根据地面轴线浓度公式:222exp),,(zzyHuQzyxσσσπρ3223/0674.01092172exp10915641416.31050mmg距离x(m)10002000浓度ρ(mg/m3)0.06740.0466•[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，σy＝σz＝0.07，u=5.0m/s，排烟有效源高H＝l80m，排烟量为4.1×104m3/h，排烟中SO2浓度为1000cm3／m3．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续排放SO2，排放量150克/秒。该厂准备建造的烟囱实际高度100米，估计烟气抬升高度18米，烟气出口处平均风速4.5米/秒，在当时气象条件下扩散参数和如下表：z距离(km)0.10.20.30.40.50.60.81.01.21.41.61.82.0σy(m)12.623.333.543.353.562.880.999.1116133149166182σz(m)7.4414.020.526.532.638.650.761.473.083.795.3107116求①、该厂建成后排放的SO2对下风向800米处地面的SO2浓度贡献值；②、该地区原始SO2的本底值为0.25mg/m3，当地的大气环境质量标准要求SO2的浓度不得大于0.50mg/m3，问该厂的烟囱高度是否足够？解题思路：1、确定出现地面最大浓度的位置处的σz，并查处此处的σy，;2、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