大气环境质量评价.ppt

第三章 大气环境质量评价,教学重点：大气环境质量现状评价的内容和方法、大气质量预测模型 教学难点：大气质量预测模型、大气环境影响评价,第一节 大气环境概述 一、基础知识 1、大气的组成 干洁空气 气溶胶 污染物质,干洁空气,水汽,固体,N2,O2,其它,低层大气的组成,干洁空气的组成,2、大气的垂直分布,根据大气圈垂直方向上温度、化学成分、荷电等物理性质差异和大气运动状态，可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层等五个圈层。,3 主要气象要素,与大气扩散密切相关的气象要素称为污染气象要素或扩散气象要素。 气温 气压 湿度 风 云 能见度,4、大气边界层的温度场,1）干绝热温度递减率（rd） 干空气或未饱和的湿空气块温度变化的数值叫干绝热递减率。 干绝热递减率是指气团绝热上升时，会因周围气压的减少而体积膨胀，用内能反抗外力，因此，它的温度就下降。,2）温度层结与烟羽形状,正常 烟羽形状为波浪型（翻卷型） 中性 烟羽形状为圆锥型（翻卷型） 等温 逆温 烟羽形状为长带型 上扬型烟羽 出现在日落前后。 熏烟型烟羽 出现在日出后。,3）逆温,辐射逆温 下沉逆温（压缩逆温） 湍流逆温 锋面逆温 平流逆温,5、大气边界层的风场,1）风的形成 2）风速廓线 风速随高度变化的曲线称为风速廓线。 我国常用幂函数风速廓线模式： u2=u1(z2/z1)p 式中u2表示烟囱出口处环境空气平均风速（米/秒）， z1代表邻近气象站测风仪所在的高度（米，通常为10米）， u1表示相应的气象站z1高度5年平均风速， z2代表烟囱出口处高度。,3）地方性风场,在局部地区由于地形的影响会形成空间和时间尺度上都比较小的地方性风。 山谷风 发生在山区的山风和谷风的总称。是以24小时为周期的局部环流。,海陆风 海风和陆风的总称，发生在海陆交界地带，以24小时为周期，也会发生在内陆湖泊、江河的水陆交界处，但其活动范围较小。,城市热岛环流 由城乡温度差引起的局地风。 城乡温度差异的主要原因是：城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；城市建筑水泥路面等的热容量大；城市上空笼罩着烟雾和CO2，使地面有效辐射减弱。,二、污染气象参数调查,1、一般污染气象参数 调查内容由各种不同类型的环境影响评价的性质和要求以及评价等级决定，一般包括：地面气象资料、高空气象资料、调查的时间跨度、气象资料的统计分析。,2、大气平均场参数和湍流扩散参数的调查,地面观测参数 地面大气温度、湿度、气压、总云和低云量、距地面10米高的风速、风向、山谷风、海陆风、城市环流等的频率和空间范围。 低空观测参数：距离地面15米以下风向、风速随高度的变化关系，并按大气稳定度分类。,三、大气污染概述,1、大气污染类型 1）还原型（煤炭型）：常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区。主要污染物是SO2、CO2和颗粒物 2）氧化型（汽车尾气型）：大多发生在以使用石油为燃料的地区，污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。,2、大气污染源和污染物,1）污染源 工业企业 生活炉灶与采暖锅炉 交通运输 2）污染物 颗粒物 硫氧化物 碳氧化物 氮氧化物 碳氢化合物,第二节 大气环境质量现状评价,一、大气污染指数评价法（主要方法） 用大气污染监测结果和大气环境质量标准定义的一种数量尺度，并以些作依据来评定现实的大气环境质量对人类社会发展需要的满足程度。 常用的大气环境质量指数包括：,、均值型指数, 式中 例如：南京 ） （也用公式 计算各环境要素的质量。） 北京 ，,分级标准,2、上海型大气质量指数,上海第一医学院，姚志麒教授提出，认为用Pi作指数，若两地选择参数不同，无法进行比较，若采用均值型指数，可能掩盖了高浓度的污染物的危害情况。所以提出，形式为：,分级标准,例，欲进行某区环境影响评价，监测数据如下：CTSP=0.38mg/m3，CSO2=0.20 mg/m3，CNOx=0.08 mg/m3，大气质量执行国家二级标准，即STSP=0.3 mg/m3,S SO2=0.15 mg/m3,SNox=0.10 mg/m3。试分析评价区大气质量状况。 解：ITSP=0.38/0.3=1.267, I SO2=0.2/0.15=1.333, INOx=0.08/0.10=0.8, 所以Imax=1.333,Iaver=(1.267+1.333+0.8)/3=1.133,=（1.333*1.133）1/2=1.229 所以大气质量为中等污染水平。,3、分级评价法,环境质量评价专业委员会曾建议用此方法。据中华人民共和国大气质量标准将大气质量分为5级，1、2、3级相当于保护多数人健康和城市一般植物，4、5级相当于污染和重污染水平。 4个参数：降尘，颗粒物，（xy、总氧化剂） 用百分制分级评分，分越高，大气质量越好。首先求各参数的评分值，再求和，在20100之间。,单因子评分及分级标准,注意：分级表与大气质量标准不完全相同，应据大气质量标准进行修正；因子有变化时，分值也应进行调整。,分级标准,4、沈阳大气质量指数,参数：,xy，飘尘，铅,I沈=,1.12*10-5,-0.4,浓度=背景，I沈=100， 浓度=标准，I沈=60， 浓度=明显危害，I沈=20,分级标准,5、美国污染物标准指数评价法(),参数:，颗粒物,xy,(颗粒物)。 与个参数是分段线性函数关系。 以分指数最大者报告为。 PSI将大气质量分为五级： 050为良好； 51100为中等； 101200为不健康； 201300为很不健康； 301500为危险。,污染物标准指数（）与各污染物的浓度关系及的分级,注：浓度低于警戒水平，不报告此分指数；一级标准年平均浓度,6、美国格林大气污染综合指数（1966）,参数:,烟尘浓度（间接测定空气中颗粒物质含量的烟雾系数表示） 分为期望、警戒和极限三级水平，污染指数分别为25、50和100。,污染指数 =a1sb1=84.0s0.431， 污染指数 =a2cb2=26.6c0.576 综合指数 I=1/2(I1+I2)=0.5(84.0S0.431+26.6C0.576),7、美国橡树岭大气质量指数() （1971）,参数：,xy, ,氧化剂,颗粒物。 = 式中i为污染物小时平均浓度。 尺度：浓度相当于本底时=10，浓度达标准时=100。,橡树岭大气质量分级,8 、加拿大大气质量指数（三个指数组成）,1）特定污染物指数： 参数：，x, ，氧化剂，颗粒物质，烟雾系数（）6个分指数。 计算程序：月平均指数年平均指数 各站指数全市年平均指数。 2）城际大气质量指数（区域性大气质量指数reg），评价市区周围的大气质量。 式中va：某地机场的平均能见度， vn：基准的平均能见度（远离城市，受污染少）,3）工业排放量指数：评价大工厂附近地区的大气质量。（，）（ie） 工业排放量（考虑和颗粒物质）：指全国的排放是减去各城市地区的排放量。各省相加求平均，再计算全国的ie。 4）大气质量综合指数：,9、厌恶指数（MURC）,参数：烟雾系数。 MURC=70（COH）0.7,分级标准,10、白勃考大气污染综合指数（Pindex）（1970）,参数：粉尘，,xy，CO，CxHy，氧化剂 Pindex=PM+S+N+CO+HC+O+SYN， 式中PM为粉尘的指数， S为的指数， N为xy的指数， CO为CO的指数， HC为CxHy的指数， 为氧化剂的指数， SYN为粉尘与的协同作用，在S和PM中选小的。,例，设某市的粉尘=143.0微克/立方米，=123.0微克/立方米，=156.0微克/立方米，CO=7250微克/立方米，HC =2157.0微克/立方米，3=43.2微克/立方米。 耐受浓度（1小时平均）为粉尘=375微克/立方米，=1430微克/立方米，=514微克/立方米，CO=4000微克/立方米，HC =19300微克/立方米，3=214微克/立方米。 解：PM=0.381，S=0.086，N=0.204，CO=0.181，HC=0.111，O=0.363，SYN=0.086， 所以Pindex=1.41,11、密特大气质量指数（MAQI）,这是美国密特公司在美国环境质量委员会委托下研究的一种指数，它以五项污染物为参数，采用美国大气质量二级标准作为计算依据。MAQI是五项分指数的综合计算结果，计算式为： MAQI= 式中：MAQI是密特大气质量指数 Ic、Is、Ip、In、Io分别代表CO、SO2、颗粒物、NO2、氧化剂这五种污染物的分指数。,IC=,Is=,Ip=,In=,Io=,各分指数按下式计算：,式中：Cc、Cs、Cp、Cn、Co分别为各污染物的实测浓度 Sc、Ss、Sp、Sn、So为与各污染物相对应的标准 下角a代表年平均，24、8、3、1分别代表所指浓度的平均时间（小时） 1、2、3、4为系数，当与此系数相乘的项（Ci/Si）21时， i =1。 Csa、Cna分别表示SO2和NO2年平均浓度， Cpa代表实测颗粒物几何年平均浓度， 其他实测浓度Ci均为某平均时间的实测最大浓度。 该指数用于评价大气质量的长期变化，但需要具备较完善的监测手段，并掌握全年完整的监测数据。,二、大气污染生物评价法,从生物学的角度来评价受污染的大气环境给植物生长带来的影响，且据这种影响反映大气环境污染程度。 具有长期和综合的特点：污染引起的症状缺乏唯一性，不同植物对同一污染物的反应不一样。 这种方法也有其固有的局限性（专一性差，定量测定困难，费时等）。,1、各种有害气体对植物伤害症状的鉴别,据污染源的排放特征及其位置进行判断 据植物叶片上出现的症状进行判断 据叶片内部形态变化及含污量鉴定。 据受害植物种类的不同来判断污染物种类（敏感植物）。,植物在污染环境中的受害症状,SO2污染的危害症状 叶脉间产生不整齐的变色斑块（俗称烟斑）。硫酸雾危害症状则为叶片边缘光滑，受害较轻时，叶面上呈现分散的浅黄色透光斑点；受害严重时则成孔洞。 NOx污染时危害症状 在叶片上出现密集的深绿色水浸蚀斑痕，随后这种斑痕逐渐变成淡黄色或青铜色。损伤部位主要出现在较大的叶脉之间，但也会沿叶缘发展。 氟化物污染的危害症状 先在植物的特定部位呈现伤斑，开始这些部位发生萎黄，然后颜色转深形成棕色斑块。,大气污染指示植物的选择 指示植物在受到污染物的侵袭后，应有明显地显示，包括明显的伤害症状、生长和形态的变化、果实或种子的变化及生产力或产量的变化等。 SO2污染指示植物 紫花苜蓿、棉株、元麦、大麦、小麦、大豆、芝麻、荞麦、辣椒、菠菜、胡萝卜、烟草、百日菊、麦杆菊、红花鼠尾草、玫瑰、中国石竹、苹果树、雪松、马尾松、白杨、白桦、合欢、杜仲、腊梅 氟化物污染指示植物 唐菖蒲、金荞麦、葡萄、玉簪、杏梅、榆树叶、郁金香、山桃树、金丝桃树、慈竹、池柏、南洋楹,NO2污染指示植物 烟草、番茄、秋海棠、向日葵、菠菜 O3的指示植物 烟草、矮牵牛花、马唐、花生、马铃薯、洋葱、萝卜、丁香、牡丹 Cl2的指示植物 白菜、菠菜、韭菜、葱、番茄、菜豆、繁缕、向日葵、木棉、落叶松 氨的指示植物 紫藤、小叶女贞、杨树、悬铃木、杜仲、枫树、刺槐、棉株、芥菜 过氧乙酰硝酸酯（PAN）的指示植物 繁缕、早熟禾、矮牵牛花等。,垂柳,吸收二氧化硫的植物,雪松,对二氧化硫和氟化氢敏感的植物,紫花苜蓿,苹果监测氯污染,监测方法,盆栽植物监测法 先将指示植物在没有污染的环境中盆栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点，观测它们受害症状和程度。 现场调查法 选择监测区域现有植物作为大气污染的指示植物。该方法需先通过调查和试验，确定现场生长的植物对有害气体的抗性等级，将其分为敏感植物、抗性中等植物和抗性较强植物三类。包括： 植物群落调查法 调查地衣和苔藓法 调查树木的年轮,2、综合生态指标,据植物种类和生长情况选择一些综合性的指标作为评价因子。,3、评价中值得注意的问题 区分大气污染对植物的伤害与其他因素对植物的伤害。 判别途径：调查污染源；观察叶子受害症状；观察植物受害方式与风向、污染源的距离的关系；叶片污染物含量分析。,三、大气污染经济学评价方法,1、大气污染经济损失估算的程序 弄清费用效益的对象 大气环境功能分析 制定大气质量目标 估算规划方案的费用 费用与效益的比较,2、大气污染经济损失参数的确定,1）大气污染对人体健康造成损失的估算参数 用人力资本法计算损失费用：患病者的预防费用、死亡者的丧葬费用、患病者的住院和休养误工费用、死亡者对社会贡献的损失。 2）大气污染造成农业损失的估算参数 用 “市场价值法”估算损失费用 3）大气环境污染对居民舒适性的经济损失估算参数 用“投标搏弈法”估算,第三节 大气质量预测模型,一、大气环境影响预测的目的、方法、内容 1、预测的目的 了解建设项目建成以后对大气环境质量影响的程度和范围。 比较各种建设方案对大气环境质量的影响； 给出各类或各个污染源对任一点污染物浓度的贡献（污染分担率）。 优化城市或区域的污染源布局以及对其实行总量控制。 从景观生态与人文生态的敏感对象上，预测和评估其可能发生的风险影响及出现的频率与风险程度，寻求最佳预防对策方案。,2、预测的方法,经验方法 在统计、分析历史资料的基础上，结合未来的发展规划进行预测。 数学方法 利用数学模式进行计算或模拟。 大气环境影响预测的数学方法主要是利用大气扩散模型。目前在我国大气环评中的主要大气扩散模型都以正态扩散模式（即Gauss模式）为基础。正态扩散模式成立的前提是假定污染物在空间的概率密度是正态分布，概率密度的标准差亦即扩散参数。,3、大气环境影响的预测内容,一级评价项目 一次(30min)和24小时取样时间的最大地面浓度和位置。 不利气条件下，评价区域内的浓度分布图及其出现的频率。 评价区域季(期)、年长期平均浓度分布图。 可能发生的非正常排放条件下相应于1）3）各项的浓度分布图。 必要时还应预测施工期间的大气环境质量。 二、三级评价项目 可只进行1）3）各项所规定的预测内容。,二、大气扩散模型 1、湍流与湍流扩散理论 1）湍流 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。 机械湍流 热力湍流,烟气在大气中的扩散特征取决于是否存在湍流以及湍涡的尺度(直径)。,2）湍流扩散与正态分布的基本理论,大气扩散理论就是用数理方法来模拟各种大气污染源在一定条件下的扩散稀释过程，用数学模型计算和预报大气污染物浓度的时空变化规律。 应用较多的是采用湍流统计理论体系的高斯扩散模式。,如果从原点释放出许多粒子，经过一段时间T之后，这些粒子的浓度趋于一个稳定的统计分布。,湍流扩散理论（K理论）和统计理论的分析均表明，粒子浓度沿y轴符合正态分布。正态分布的密度函数f(y)的一般形式为：,式中为标准偏差，是曲线任一侧拐点位置的尺度；为任何实数。 虽然污染物浓度在实际大气扩散中不能严格符合正态分布的前提条件，但大量小尺度扩散试验证明，正态分布是一种可以接受的近似。,2、高斯扩散模式,1）连续点源的扩散 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。 大空间点源扩散 高斯扩散公式的建立有如下假设： A 风的平均流场稳定，风速均匀，风向平直； B 污染物的浓度在y、z轴方向符合正态分布； C 污染物在输送扩散中质量守恒； D 污染源的源强均匀、连续。,右图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。,高斯模式的坐标系和基本假设,大空间连续点源的高斯扩散模式,式中，扩散系数y、z与大气稳定度和水平距离x有关，并随x的增大而增加。 当y0，z0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，y及z，则C0，表明污染物以在大气中得以完全扩散。,高架点源扩散,在点源的实际扩散中，污染物可能受到地面障碍物的阻挡，因此应当考虑地面对扩散的影响。处理的方法是： 或者假定污染物在扩散过程中的质量不变，到达地面时不发生沉降或化学反应而全部反射；或者污染物在没有反射而被全部吸收，实际情况应在这两者之间。,高架有效源的高度由两部分组成，即Hhh，其中h为排放口的有效高度，h是热烟流的浮升力和烟气以一定速度竖直离开排放口的冲力使烟流抬升的一个附加高度。,地面全部反射时的地面浓度,实际中，高架点源扩散问题中最关心的是地面浓度的分布状况，尤其是地面最大浓度值和它离源头的距离。高架点源的地面浓度公式：,上式中进一步令y0则可得到沿x轴线上的浓度分布：,地面浓度分布 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。,地面浓度最大值,最大浓度值离源的距离Xmax,地面点源扩散,对于地面点源，则有效源高度H0。当污染物到达地面后被全部反射时，地面连续点源的高斯扩散公式:,其浓度是大空间连续点源扩散式或地面无反射高架点源扩散式在H0时的两倍，说明烟流的下半部分完全对称反射到上部分，使得浓度加倍。,高斯模式的浓度扩散公式汇总,（4-8）,（4-9）,（4-11）,（4-16）,（4-12）,（4-17）,（4-13）,高斯扩散模式的一般适用条件,地面开阔平坦，性质均匀，下垫面以上大气湍流稳定； 扩散处于同一大气温度层结中，扩散范围小于10km； 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； 平均风向和风速平直稳定，且u12m/s。,3、扩散参数及烟流抬升高度的确定,平均风速u取多年观测的常规气象数据； 源强q可以计算或测定， y、z及h与气象条件和地面状况密切相关。 1）扩散参数y、z的估算 帕斯奎尔(Pasquill)和吉福特(Gifford)提出的扩散参数估算方法：PG扩散曲线法。 只要利用当地常规气象观测资料，查取帕斯奎尔大气稳定度等级，即可确定扩散参数。,扩散参数具有如下规律： 随着离源距离增加而增大； 不稳定大气状态时的值大于稳定大气状态； 粗糙地面上的值大于平坦地面。 一般，PG扩散曲线较适用于近地源的小尺度扩散和开阔平坦的地形。 实践表明，y的近似估计与实际状况比较符合，但要对地面粗糙度和取样时间进行修正； z的估计值与温度层结的关系很大，适用于近地源的lkm以内的扩散。,大气稳定度,整层大气的稳定程度，反映大气湍流的强弱。 最符合我国国情的方法是P-T法，由太阳高度角，总云量、低云量、风速确定大气稳定度，ADF（强不稳中性强稳定）； P-T大气稳定度分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定六级。它们分别表示为A、B、C、D、E、F。确定等级时首先由云量与太阳高度角查出太阳辐射等级数，再由太阳辐射等级数与地面风速查出稳定度等级。,太阳辐射等级数,大气稳定度的等级 （地面风速（m/s）系指距地面10m高度处10min平均风速 ）,利用公式计算 我国GB384091制定地方大气污染物排放标准的技术方法采用如下经验公式确定扩散参数y、z： 式中，1、1、2及2称为扩散系数。这些系数由实验确定，在一个相当长的x距离内为常数，可从GB384091的表中查取。,2）烟流抬升高度h的计算,上升的原因：热力抬升 动力抬升 有效源的高度高于烟囱实际高度。 热烟流从烟囱中喷出直至变平的四个阶段： 喷出阶段 浮升阶段 瓦解阶段 变平阶段,浮升力和初始动量是影响烟流抬升的主要因素。 但是烟流抬升的发展又受到气象条件和地形状况的制约。主要表现为： 浮升力取决于烟流与环境空气的密度差，即与两者的温差有关，一般该速度大于出口处附近风速的两倍为宜。 大气的湍流强度愈大，烟与周围空气混合就愈快，烟流的温度和初始动量降低得也愈快，则烟流抬升高度愈低。 平均风速越大，湍流越强，抬升高度越低； 地面粗糙度大，使近地层大气湍流增强，不利于烟流抬升。,霍兰德(Holland)公式如下：（适用于中性大气状况 ）,式中vS烟流出口速度（m/s）， D烟囱出口内径（m）， u烟囱出口的环境平均风速（m/s）， Ts烟气出口温度（K）， Ta环境平均气温度（K）， Qh烟囱的热排放率（kW）。 当大气处于不稳定或稳定状态时，可在上式计算的基础上分别增加或减少1020。,烟气的热释放率 烟气的热释放率是指单位时间内向环境释放的热量，即： 这里 T 是烟气温度与环境温度的差值, QN 是烟气折合成标准状态时的体积流量（NM3/s） CP 是标准状态下的定压热容( =1.298 KJ/度.NM3)。 当烟气以实际出口温度TsK 时的排烟流量Qv m3/s 表示时，热释放率的计算公式为： 这里Pa大气压力（KPa ）。,我国烟气抬升高度的计算方法, 有风时，中性和不稳定条件， A 热释放率Qh 大于或等于2100KJ/s，且烟气温度与环境温度的差值T 大于或等于35K 时，H 采用下式计算： 式中： n0烟气热状况及地表系数； nn烟气热释放率指数；n2排气筒高度指数； Qh烟气热释放率，KJ/s； Hs排气筒距地面几何高度，m，超过 240m时，取Hs =240m； 排气筒出口处平均风速(m/s)；,no、n1、n2 的选取,不同高度风速计算公式：,各级稳定度下的风速高度指数(P)值,B 当热释放率Qh 1700kJ/s,或者T35K 时，,式中：Vs排气筒出口处烟气排出速度，m/s； D排气筒出口直径，m；,排气筒出口处平均风速(m/s)； C 当1700Qh2100(KJ/s)时，,H2按A情形推荐的公式计算, 有风、稳定条件，按下式计算烟气抬升高度H(m) 式中 是垂直方向气温梯度（K/m），0.0098（K/m）是干绝热直减率d 的取值。 静风和小风条件，(定义:小风1.5m/s 0.5m/s；静风0.5m/s）按下式计算烟气抬升高度H(m) 式中符号同前，但 取值不宜小于0.01K/m,例题 某烟囱高45m，风径1.0m，烟温100，烟速5.0m/s，耗煤量180kg/h，硫分1%，水膜脱硫效率取10%，试求气温20,风速2.0m/s，中性条件下，距源450m轴线上SO2小时浓度(城市工业区，Pa=1010 hPa)。,解题思路：,明确地表状况(城市远郊)； 明确大气稳定度(中性条件)；,距源450m轴线上SO2小时浓度为0.0067 mg/m3,二、大气扩散实验,1、扩散气象要素的观测 气温、气压、风、湿度、云、降水、蒸发、能见度、辐射、日照以及各种天气现象。,观测温度的百叶箱,电接风向标和风速仪,雨量器,蒸发器,2、扩散参数的测量,1）示踪法 设置一个人工源，以一定的源强释放示踪剂。 本方法优缺点：可直接获得浓度场、直观、可靠，但不经济。 示踪剂的选择和释放：选本底值低、性质稳定、无污染、便于释放、采样、分析价格便宜的物质。 释放位置和时间：尽可能设置在排气筒出口至地面两倍排气筒几何高度的范围内，释放速率应稳定，时间不少于1小时。,2）平移球示踪法,平移球类型： 平衡球（具有弹性的） 等容气球（非弹性材料的） 平移球的形状：多为圆形和四面体形。 示踪方法：把气球充以比空气轻的气体，气球内的压力要充到比周围大气压高出几十百帕的超压，当把气球释放到空中时，它就在一个一定高度的等密度面内随大气一起运动。 平移球的轨迹：用光学经纬仪、照像经纬仪、雷达或无线电定位法进行观测。 高气球空间坐标的计算方法：三角计算法和矢量计算法。,技术要点： 防止气球泄露； 采用双经纬仪观测； 注意环境温度对平衡求的影响； 防止太阳辐射对平衡球的影响； 注意记录现场工作条件； 施放地点一般应在下风向的环境敏感区，每期的有效球数不少于100个。,3）烟云照相法,对于烟羽用单个照相机连续拍照获得一组烟羽照片，得到一个采样时间内的光滑收敛的烟羽包络线，按特定的公式可推求大气扩散参数和烟羽抬升高度。 本方法的优缺点 所需仪器少，经费少，人力少，但受天气条件影响大。 技术要求 照片不宜在平均风向变化较大或能见度低的条件下进行； 保证能拍到完整的烟羽轮廓线； 发烟率保持稳定； 尽可能缩短两张画面的间隔。,4）环境风洞模拟法,风洞是用人工制造的气流来模拟实际气流的试验装置，用于大气扩散研究的风洞称为环境风洞。 通过研究按一定比例尺寸缩小的大气扩散过程，来达到研究自然界大气扩散的目的的方法称为环境风洞模拟实验法。 优点：是便于规律性的研究 省人力、省时间、省资金 缺点： 初投资较大 结果的可靠性需要确定 理论基础：相似理论,风洞试验的主要内容 各类地形、建筑物周围的大气边界层的流动特征； 烟囱排烟的的热力和动力抬升高度急烟羽扩散参数； 各种烟源排烟对周围地区浓度分布的影响预测。 技术要点 模拟条件相似； 具备一定的现场气象观测结果； 试验模型缩比合适； 实验结果要较核和调整。,第四节 大气环境影响评价,一、大气环境影响评价的任务、特点与工作程序 1、大气环境影响评价的基本任务 查清建设项目周围大气环境质量现状； 预测建设项目建成后可能对周围大气环境产生影响，并作出评价； 对设计中拟采用的大气污染防治措施进行可形性论证，并提出建议； 使建设项目建成后对大气环境质量的影响控制大气环境质量标准容许的范围内。,2、大气环境影响评价的特点,在大气环境影响评价中应该注意下述特点： 大气流场的基本特征与规律 自然净化能力 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； 在最不利的气象条件下（如逆温层出现）大气污染物排放总量的控制限度，可能发生的大气污染风险事件及其影响程度与概率； 不确定性因素可能导致的大气污染混沌状态及其临界风险与敏感区，则可适当缩小评价区的范围。,3、大气环境影响评价的工作程序,大气环境影响评价工作程序,技术工作程序,弄清建设项目概况，进行工程的大气环境影响因素分析 大气环境现状监测与评价 评价区地形和气象资料的收集和观测 评价区大气扩散规律的研究 评价区污染浓度预测。 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。,二、评价工作级别和范围的确定 1、评价工作级别的确定 1）最大地面浓度占标率Pi Pi=(Ci/C0i)*100%， 其中Ci是指采用估算模式计算出的第i个污染物最大地面浓度(mg/m3)；C0i是指第i个污染物的环境空气质量标准(mg/m3) （一般取一小时平均取样时间的二级标准浓度限值） 2)Pmax和D10% Pmax：当污染物数i大于1时，Pi中的最大者； D 10%： 地面浓度达标准限值10%时所对应的最远距离。 3) 评价工作等级分级判据： 一级 Pmax80%，且D 10%5km 二级 其它 三级 Pmax10%或D 10%污染源距厂界最近距离,2、大气环境影响评价的范围,大气环境影响评价范围：以排放源为中心点，以D 10%为半径的圆或2XD 10%为边长的矩形，为大气环境影响评价范围。且评价范围的直径或边长一般不应小于5km； 当最远距离超过25km时，评价范围为半径为25km的圆形区域或边长50km的矩形区域。对于以线源为主的城市道路项目，评价范围可设定为线源中心两侧各200米的范围。,1、大气环境现有监测资料分析 常规大气监测点资料 统计分析要点： 主要污染物浓度范围， 一次最高值， 日均浓度波动范围， 季日均浓度值， 浓度与地面风向、风速的相关特点 若没有例行监测资料，还需进专门进行气象观测和大气质量现状监测。,三、大气环境现状调查与评价,2、自然环境与社会环境调查 1）收集地理地形图 2）自然环境调查 重点调查当地的长期气候特点：气压、气温、降水、湿度、日照、蒸发量、风速、风向等。 3）社会环境调查 城镇、村落分布，工业、农、牧、林业结构，风景区及名胜古迹分布，城市发展规划，环境规划等。,3、大气污染源调查,1）污染因子的筛选 原则：Pi较大的污染物；评价区内严重的污染物。 污染因子数：一般不宜多于5个。 做法是：环境影响环境影响因素因子筛选。 2）调查对象 一、二级评价项目：拟建项目污染源、评价区的工业和民用污染源； 三级评价项目：拟建项目工业污染源。,3）调查方法 新建项目：类比调查法 改扩建项目：现有源核实、调整（方法：现场实测、物料衡算法、经验估计法） 4）调查内容 污染流程图； 主要污染物排放量； 统计点源和面源分布情况 点源调查； 面源调查,一级评价项目污染源调查内容 绘制污染流程图 统计主要污染物排放量（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） 毒性较大的物质的非正常排放量。 污染物排放方式 点源调查统计 面源调查统计,点源调查统计内容： 排气筒底部中心坐标(一般按国家坐标系)及分布平面图； 排气筒高度(m)及出口内径(m)； 排气筒出口烟气温度(K)； 烟气出口速度(m/s)； 各主要污染物正常排放量(t/a、t/h或kg/h)； 毒性较大物质的非正常排放量(kg/h)； 排放工况 面源调查统计内容： 网格单元，一般可取11(km2)。按网格统计面源的下述参数： 主要污染物排放量t/(h.km2)； 面源排放高度(m)， 面源分类，,二级、三级评价项目污染源调查内容 二级评价项目：可参照一级评价项目污染源调查内容进行，但可适当从简； 三级评价项目：排放量 、排放方式 、点源调查统计、面源调查统计内容等内容。 评价区内其他污染源调查 其他工业污染源：可直接取近期的“工业污染源调查资料”。 民用污染源：二氧化硫、粉尘 界外区域较大点源：可参照一级评价项目污染源调查内容执行 。,4、大气环境质量状况调查,1）现有例行监测资料分析 2）大气质量现状监测 监测范围：评价范围； 监测项目：主要评价因子； 监测布点： 一级： 10个，二级： 6个；三级：24个 监测时间和频率 一级：每年两期，每期7天，每天6次 二级：每年一期不利气象季节，每期5天，每天4次 三级：每年一期，每期5天，每天4次 大气质量现状的初步评价： 单因素指数法：Ii=Ci/C0i； 指数法,五、污染气象条件分析,1、污染气象要素 大气自然净化的机制：平流输送、湍流扩散和清除机制。 2、所需的污染气象资料 风向，风速，风向和风速的垂直分布，风向和风速的脉动，气流轨迹，气温，温度梯度，云，太阳照射，日照，降水，湿度，稳定性，湍流扩散参数。,3、地面气象资料的收集和观测,1）气象台站现有常规资料： 一级：三年； 二、三级：一年。 2）大气边界层平均场和大气湍流扩散资料 3）大气边界层平均场参数的观测 设置一个临时性的气象中心站和若干气象观测点，观测周期为一年。 4）湍流扩散试验 湍流扩散试验主要用于少数复杂地形条件下的一、二级评价项目。 5）特殊气象场观测 特殊气象场指复杂地形条件下引起的局地环流和某些其他不利于污染物扩散的气象场。,6）常规气象资料的调查内容,地面气象资料调查内容 一级评价项目： 年、季(期)地面温度，露点温度及降雨量； 年、季(期)风玫瑰图； 月平均风速随月份的变化(曲线图)； 季(期)小时平均风速的日变化(曲线图)； 年、季(期)各风向，各风速段，各级大气稳定度的联合出现频率及年、季(期)的各级大气稳定度的出现频率； 风速段可分为5档，即1.5m/s，1.53m/s，3.15m/s，5.17m/s，7m/s；段数可适当增减。,二、三级评价项目： 年、季(期)风玫瑰图 年、季(期)各风向，各风速段，各级大气稳定度的联合出现频率及年、季(期)的各级大气稳定度的出现频率两项的调查。 高空气象资料的调查内容 一、二级评价项目： 规定时间的风向、风速随高度的变化； 年、季(期)的规定时间的逆温层及其出现频率，平均高度范围和强度； 规定时间各级稳定度的混合层高度； 日混合层最大高度及对应的大气稳定度。,五、大气环境影响预测与评价,1、大气环境影响预测 1）预测程序 选择恰当的扩散模式确定预测因子确定预测范围确定源参数和模式参数大气环境影响预测（最大地面浓度及位置、地面轴线浓度、熏烟浓度、小风和静风浓度）模式验证预测结果整理 2）预测方法 经验法；数学法. 最常见的是正态模式（Gauss模式），即：,2、大气环境影响评价,1）评价指数 式中，C