大气环境质量评价.ppt

1,第七章 大气环境质量评价,2,主要内容：,评价程序 评价等级、范围、标准、因子 现状调查 预测 影响评价,3,按污染源的排放形式，可分为有组织排放和无组织排放,按污染源的几何高度，可分为高架源、地面源,按污染源的排放时间，可分为连续源、瞬时源、间断源,按污染源的几何形状，可分为点源、线源、面源和体源,一、大气污染物,4,点源：通过某种装置集中排放的固定点状源，如烟囱。 面源：无组织排放及数量多、源高不高、源强不大的排气筒一般作面源处理，储存堆、渣场、工艺过程中的无组织排放。 线源：繁忙的公路、铁路、机场跑道一般作线源处理 体源：焦炉炉体、屋顶天窗,5,除在水平方向运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动，风的这种特性和摆动称为大气湍流。,1、大气湍流,二、大气扩散过程,影响大气扩散过程的主要因素,6,7,形成： 近地层大气湍流有两种：热力湍流、机械湍流。 热力湍流：主要由于大气的铅直稳定度而引起，大气的铅直稳定度是由于气温的垂直分布决定的。 机械湍流：由动力因子产生，由于大气垂直方向上的风速梯度不同和地面粗糙度不同而产生。,8,2.大气稳定度,用气温的垂直分布表征大气层结的稳定度。,9,Pasquill稳定度分级法认为：近地层大气的热状况在相当大程度上取决于地表面的加热和冷却过程。因此，可以用太阳高度角、云量和风速来判断大气稳定度。,Pasquill稳定度分级法分为六类， 即强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定， 并分别以A、B、C、D、E和F表示。,10,3.影响大气污染的其他因素,风 辐射与云 天气形势 下垫面,11,空气相对于地面的水平运动称为风，它有大小和方向之分。,（1） 风,风向(风的来向)：可用8个方位或16方位表示(地面风),见图,12,gnn方位的风频； c统计资料中静风总次数； fn统计资料中吹n方位风的次数； n为方位，共16个方位。,风频：某一风向的观测次数占总的统计次数的百分比,风向频率和风向玫瑰图,风向玫瑰图：用16方位风频联结而成的图,13,主导风向是指风频最大的风向角的范围。某区域的主导风向应有明显的优势，其主导风向角风频之和应30%，否则可称没有主导风或主导风向不明显。其下风向即为污染几率最大的方位。,其交点与中心点的距离大小即代表了这个方向上的风出现频率的大小。,14,污染系数,污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。 P越大，某下风向污染越严重。,15,风的性质： 随时在变化：如我国季风； 随地理位置而变：山区会产生山风、谷风，海区有海陆风（如大连）。 随高度变化：在一定范围内，风随高度的增大而增大。 风速随高度变化的曲线叫风速廓线，其数学表达式叫风速廓线模式。在近地层中性层结情况下推导的表达式为：,16,式中 ：u2烟囱出口处平均风速，m/s； z2烟囱出口处的高度，m； u1气象站z1高度处的平均风速，m/s； z1测风仪所在的高度（默认为10m处）； p指数，其数值与大气稳定度有关。,不同大气稳定度下的风速高度指数p值,u2 = u1 （ z2/ z1）p z2200m u2 = u1（200/z1）p z2 200m,17,计算风速的例题,某城市有一工厂烟囱高45m，地面风速2.0m/s，稳定度为弱不稳定，求烟囱出口处的风速。,18,山谷风,由于山坡与山谷在日夜间的温差所形成的风称山谷风 白天产生谷风 夜晚产生反谷风 对污染扩散的影响 夜间积累的高浓度烟气被导向地面，形成山谷熏烟污染。,19,海陆风,由于陆地与海面在日夜间的温差所形成的风称海陆风 白天产生海风 夜间产生陆风,20,城市热岛效应,由于城市与城郊的温差而产生的风 城市温度高于周边温度 能耗水平大 建筑物吸热强、放热慢 二氧化碳作用,21,太阳辐射是地球主要的能量来源。 在晴朗的白天，太阳辐射首先加热了地面，近地层的空气温度升高，使大气处于不稳定状态；夜间地面辐射失去热量，使近地层气温下降，形成逆温，大气稳定。 云对太阳辐射有反射作用，它的存在会减少到达地面的太阳直接辐射，同时云层又加强大气逆辐射，减小地面的有效辐射，因此云层的存在可以减小气温随高度的变化。,（2） 辐射与云,22,在低气压控制时，空气有上升运动，云量较多，通常风速也较大，大气多为中性或不稳定性状态，有利于污染物的扩散。 在高气压控制下，一般天气晴朗，风速较小，并伴有空气的下沉运动，往往在几百米或一二千米的高度上形成下沉逆温，抑制湍流的向上发展。 夜间有利于形成辐射逆温阻止污染物扩散，容易造成地面污染。,（3）天气形势,23,降水、雾,降水对清除大气中的污染物质起着重要的作用。 由于有些污染气体能溶解在水中或者与水起化学反应，降水可以迁移空气污染物。 雾是悬浮在大气近地面层的小水滴或小冰晶，可清洗空气中的一些粒子污染物或气体污染物。 由于雾是在近地面气层非常稳定条件下产生的，这种条件下，空气污染物不易扩散，所以雾的出现可能会造成不利的地面空气污染状况。,24,地形和下垫面的非均匀性，对气流运动和气象条件会产生动力和热力的影响，从而改变空气污染物的扩散条件。 其中山区地形、水陆界面和城市热岛效应是三个最典型的下垫面对大气污染的影响。,（4）下垫面条件,25,对于平坦地形，不利气象条件通常包括静风、小风，逆温、熏烟等；,常见不利气象条件,对于复杂地形，在局部地区由于地形影响而形成的空间和时间尺度都比较小的地方性风，主要有海陆风、山谷风、城市热岛环流等复杂风场。,复杂地形：,26,复杂地形：距污染源中心点 5 km 内的地形高度（不含建筑物）等于或超过排气筒高度时.,27,评价程序,1、确定评价等级、范围、因子、标准 2、现状调查与评价 3、预测：包括模式的筛选 4、影响评价,28,按影响时段划分 通常以建设项目的建设周期来划分： （1）建设阶段影响：指建设项目在施工期间对大气环境产生的影响，如道路交通施工的扬尘、建筑材料和生产设备的运输、装卸可能造成的大气环境影响。 （2）运行阶段影响：主要指项目生产过程排放的废气对大气环境的影响。 （3）服务期满后的影响：指建设项目使用寿命期结束后仍继续对大气环境产生的影响。如某些放射性、挥发性物质等。,影响识别,29,1、评价等级划分,2.1评价等级、范围、因子、标准,Pmax：最大地面浓度占标率 D10%：地面浓度达标准限值10%时所对应的最远距离,30,31,2、评价范围的确定,以排放源为中心点，以D10%为半径的圆或2 D10%为边长的矩形作为大气环境影响评价范围。 5km直径（边长）50km。 以线源为主的城市道路等项目，评价范围：线源中心两侧各200m的范围。,32,某工厂为一边长3km的正方形厂区，唯一的废气污染物排放源位于厂区正中央，采用估算模式计算出最大落地浓度：PM10为0.40mg/m3，SO2为0.25mg/m3，D10%对于PM10是2000m，对于SO2是1800m。请根据大气导则判断该项目的评价等级和评价范围，写出论证过程（标准见表）。,课内练习1,33,3、评价因子,常规因子： SO2、颗粒物（TSP、PM10）、NO2、CO。 特征因子： 有环境质量标准的，或者有TJ36工业企业设计卫生标准中的“居住区大气中有害物质的最高允许浓度”； 对于没有标准的，但毒性较大、或者是属于项目的特征污染物，应按照实际情况选取，同时应给出参考标准值和出处。,34,一类区，主要适用于自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区； 二类区，主要适用于居住区、文化区、工业区和农村地区。,4、评价标准,环境空气质量标准（GB3095-2012），将空气质量划分为二类功能区, TJ36-79中的“居住区大气中有害物质的最高容许浓度”,质量标准,35,2012年，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市。 2013年，113个环境保护重点城市和国家环保模范城市。 2015年，所有地级以上城市 2016年1月1日，全国实施新标准。,36,大气污染物综合排放标准 行业标准,排放标准,37,表1 现有污染源大气污染物排放限值,38,表2 新污染源大气污染物排放限值,39,大气污染物综合排放标准,最高允许排放速率（与排气筒高度有关）kg/h 最高允许排放浓度mg/m3 无组织排放监控浓度限值mg/m3 现有污染源和新建污染源执行的标准不同 1997年1月1日前设立的现有污染源执行表1现有污染源大气污染物排放限值， 1997年1月1日起设立的（包括新建、扩建、改建）执行表2新污染源大气污染物排放限值。 一类大气环境功能区禁止新建、扩建污染源,40,例题,铅尘是否达标排放？ 该工段铅尘的最小去除率应达到多少才能达标？,97.7%,注：大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）铅排放浓度限值0.7mg/m3。排气筒高度15m时排放速率限值0.004kg/h,41,课内练习2,某工厂为一边长10km的正方形厂区，唯一的废气污染物排放源位于厂区正中央，采用估算模式计算出最大落地浓度，PM10为0.045mg/m3，SO2为0.25mg/m3，D10%对于PM10是6000m，对于SO2是4000m，空气质量二级标准为： PM10：0.15mg/m3（日平均浓度），SO2： 0.50mg/m3（小时平均浓度），请根据大气导则判断该项目的评价等级和评价范围，写出论证过程。,42,污染气象调查与分析,大气污染源调查与评价,2.2 大气环境现状调查与评价,环境质量现状调查,43,污染源调查内容,一级评价项目污染源调查内容：,污染源排污概况 点源调查统计内容 面源调查统计内容 线源调查统计内容 体源调查统计内容,大气污染源调查与评价,44,1.污染源排污概况,（1）在满负荷排放下，按分厂或车间逐一统计各有组织排放源和无组织排放源的主要污染物排放量。 （2）对改扩建项目的主要污染物排放量应给出“三本帐”,45,（3）毒性较大的物质 除调查统计正常生产时的排放量外，还应该估计其非正常排放量。 （4）对于周期性排放的污染物，还应给出周期性排放系数。取值为01。,46,2.点源调查统计内容,排气筒底部中心坐标及排气筒底部的海拔高度m； 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，年排放小时数,47,3.面源调查统计内容, 坐标，海拔高度 初始排放高度 各主要污染物正常排放量g/（sm2），排放工况，年排放小时数。,48,4.线源调查统计内容,线源几何尺寸，距地面高度，道路宽度，街道街谷高度； 各种车型的污染物排放速率（g/km.s） 平均车速，各时段车流量(辆/h)、车型比例,49,5.体源调查统计内容,中心点坐标及所在位置的海拔高度m 体源高度（m） 体源排放速率（g/s） 排放工况，年排放小时数 体源边长 初始横向扩散参数 初始垂直向扩散参数,50,污染气象调查与分析,（一）气候统计资料,51,评价等级为一、二级项目,地面气象观测资料 常规高空气象探测资料,（二）气象观测资料,52,一级评价项目应至少包括以下各项： 年、季(期)地面温度，露点温度及降雨量； 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、大气稳定度联合频率及各级大气稳定度出现频率。,（1）常规地面气象资料,53,54,环境质量现状调查与分析,近三年与项目有关的历史监测资料； 评价范围内及邻近评价范围的各例行监测点的近三年与项目有关的监测资料。 现场监测,1.监测范围和项目 2.监测点位布设 3.监测时间 4.采样分析方法 5.监测数据的统计分析 6.大气环境质量现状评价 环境质量指数包括单项指数、综合指数法,55,1.监测范围、因子 监测范围根据建设项目可能影响的范围确定。,凡项目排放的污染物属于常规污染物的必筛选为监测因子 凡项目排放的特征污染物有国家或地方环境质量标准的，或者有TJ36-79中的居住区大气中有害物质的最高容许浓度的，必筛选为监测因子 对于没有环境质量标准的污染物，且属于毒性较大的，应按照实际情况，选取有代表性的污染因子作为监测因子（应给出参考标准值与出处）,56,1.监测范围和项目 2.监测点位布设 3.监测时间 4.采样分析方法 5.监测数据的统计分析 6.大气环境质量现状评价 环境质量指数包括单项指数、综合指数法,57,2.监测点位布设,58,监测点位置的周边环境,监测点周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30 监测点周围应有270采样补集空间 原则上应在20m以内没有局地污染源 并应避开树木和吸附能力较强的建筑物，在 1520 m以内避开绿色乔、灌木。,59,布设方法,网格布点法 同心圆多方位布点法 扇形布点法 配对布点法 功能分区布点法,此外，通常应在关心点、敏感点（如居民集中区、风景区、文物点、医院、院校等）以及下风向布置取样点，往往还需要在上风向适当位置设置对照点。,60,监测时间和频次： 一级评价：二期（冬季、夏季）监测； 二级评价：可取一期不利季节进行监测，必要时应作二期监测； 三级评价：必要时可作一期监测。 每期监测时间，至少应取得有季节代表性的（7）天有效数据。 每天监测时段（自动连续监测不能实现时）： 一级评价：应至少获取当地时间02，05，08，11，14，17，20，23 时（8）个小时浓度值； 二、三级评价：应至少获取当地时间02，08，14，20 时（4） 个小时浓度值,环境现状调查与评价,3.监测时间,61,采样时间按要求而定，如图,62,4.采样分析方法,63,5、监测结果统计分析,浓度范围、浓度平均值、最大超标倍数、超标率； 污染物浓度的日变化规律及大气污染物浓度与地面风向、风速等气象因素及污染源排放的关系； 分析重污染时间分布情况及其影响因素。,64,环境空气质量二类功能区某环境空气现状监测 点SO2日平均浓度监测结果如表，求： 浓度范围 浓度平均值 最大超标倍数 超标率,65,超标倍数的统计计算 超标率的统计计算,未检出值：+ 异常值：-,66,上海大气质量指数 均值型大气质量指数 美国橡树岭大气质量指数 单项评价指数,6.大气环境质量现状评价,67,（1）上海大气质量指数,大气质量指数的分级,6.大气环境质量现状评价,68,（2）均值型大气质量指数,69,式中：Ci 第i种污染物24小时平均浓度； Si第i种污染物的大气质量标准。,大气环境质量分级,（3）美国橡树岭大气质量指数,氧化剂、 颗粒物 、SO2、 NOx 、CO,70,（4）单项评价指数,71,2.4大气环境影响预测与评价,确定预测因子； 确定预测范围； 确定计算点 确定污染源计算清单 确定气象条件 确定地形数据 确定预测内容和设定预测情景 选择预测模式（1个估算模式、3个进一步预测模式） 确定模式中的相关参数（地面常规资料、地表状况、太阳辐射等） 进行预测和评价,1、大气环境影响预测过程包括：,72,2、大气环境影响的预测方法,2008大气导则推荐的模式，包括估算模式进一步预测模式（AERMOD、ADMS、CALPUFF）大气环境防护距离计算模式。 我国应用的主要是基于湍流扩散统计理论的高斯模型。,使用时将坐标系设为三维直角坐标，其中圆点为排放点或高架点源在地面的投影点，x轴与风向一致，y轴在水平面上垂直于x轴，z轴为铅直向上。,73,高斯模式的基本假设： 1）污染物在y、z轴上平均浓度分布符合高斯分布，即正态分布； 2）在空间中风速是均匀的、稳定的； 3）源强是连续均匀的； 4）在扩散过程中污染物的质量是守恒的，污染物不发生沉降、分解和化合，地面对其起全反射作用，不吸收、吸附。,74,1. 连续点源扩散模式,仅适用于连续排放且源强稳定. （1） 有风，风速u1.5m/s, 设地面是全反射体。 C（x,y,z）下风向某点处得污染物浓度，mg/m3 Q污染物源强，即释放率，mg/s u 排气筒出口处的平均风速，m/s y、z 水平方向和垂直方向的扩散参数，m He 有效源高=烟囱的几何高度+烟气抬升高度,75,通常要预测的是污染物在地面的浓度，,污染物沿下风轴线方向的地面浓度，,可知在z=0时,可令y=z=0得出：,76,最大落地浓度及其位置,将扩散参数y、z表示成如下经验式（y/z 常数）,式中：1、2、1、2经验式的回归系数。,式中：,风速u1.5m/s,77,例1,某厂一锅炉的SO2 排放量为10.8kg/h，其烟囱几何高度为30 米，已知烟羽的抬升高度为15 米。计算弱不稳定度、地面风速2m/s 情况下，距源下风向500 米处SO2 地面轴线浓度（mg/m3）。（提示：下风向500 米处：y100m，z90m，风廓线指数P0.2）,78,例2,某工厂烟囱有效源高50m，SO2排放量120kg/h，排口风速4.0m/s，求SO2最大落地浓度（P1=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？,79,（1）环境目标值判断法,五、大气环境影响评价,环境目标值主要是指环境质量标准，也包括环境质量标准中未规定的项目，但采用其他方法确定的相当于标准的值。污染因子的目标值可按GB3095-2012中确定的污染物浓度标准值确定。,1、大气环境影响评价方法,80,（2）允许排放量判断法,控制或调整一个地区的污染物总量，使其不超过该地区的环境容量，这种约束总排放量的办法被称为总量控制法。 一个地区的总允许排放量一般是在区域环境规划中确定的，对于一个具体的拟建项目的允许排放量则由地方环保管理部门根据地区总允许排放量、现已发生的总排放量以及当地的环境状况确定。,81,五、大气环境影响评价,2、大气环境影响评价内容,大气环境影响评价内容,2.排气筒高度 合理性评价,3.环境保护对策,4.大气环境防护距离 的确定,5.总量控制指标 落实情况,6.评价结论,1.建设项目的场址和 总图布置的评价,82,大气防护距离,采用推荐模式中的大气环境防护距离模式计算无组织源的大气环境防护距离。计算出的距离是以污染源中心为起点的控制距离，并结合厂区平面布置图，确定控制距离范围。超出厂界以外的距离，即为项目大气环境防护区域。,83,84,基于估算模式计算大气环境防护距离时，计算出的距离是以（）为起点的控制距离。 厂界 污染源中心点 污染源边界 厂区中心点 项目大气环境防护距离区域是指以（）为起点的控制范围 厂界 污染源中心点 污染源边界 厂区中心点,85,卫生防护距离的计算,Qc /Cm=（BLC+0.25r2）0.5LD/A,Qc无组织排放量可以达到的控制水平，kg/h Cm标准浓度限值，mg/m3 r无组织排放源所在生产单元的等效半径，m S该生产单元占地面积，m2 卫生防护距离计算系数（与近5年平均风速、污染源构成类别有关）,86,87,卫生防护距离和大气防护距离的异同,相同点： 均针对无组织排放污染源。 均是在污染源与居住区之间界定一个区域，为污染物提供一段稀释距离，使污染气体到达人口聚集区的浓度符合标准，保护周边居民的身体健康。,88,第三节 模式类型,大多数模式都可以归入 高斯型和数值型（K模式）两大类,从模式的应用出发，分为：,89,模式选择P151 模式性能评价P152,90,练习,91,最大地面浓度占标率的计算公式Pi=Ci/Coi100%，其中Coi在一般情况下选用GB3095中第i类污染物的（ ） 年平均时间的二级标准浓度限值 日平均时间的二级标准浓度限值 1h平均时间的二级标准浓度限值 1h平均时间的一级标准浓度限值 最大地面浓度占标率的计算公式Pi=Ci/Coi100%，如果Coi没有小时浓度限值的污染物，则Coi可取（ ） 年平均浓度限值 日平均浓度限值 日平均浓度限值的二倍值 日平均浓度限值的三倍值,92,某建设项目排放两种大气污染物，经计算A污染物的最大地面浓度占标率Pi为8%，D10%为3km，B污染物的最大地面浓度占标率Pi为9%，D10%为2km，则该项目的大气环境评价等级为（ ） A一级 B二级 C三级 D一级或二级 某建设项目排放两种大气污染物，经计算A污染物的最大地面浓度占标率Pi为15%，D10%为1.2km，B污染物的最大地面浓度占标率Pi为10%，D10%为1.1km，污染源距厂界最近距离为1.3m，则该项目的大气环境评价等级为（ ） A 一级 B 二级 C三级 D一级或二级,93,某建设项目排放两种大气污染物，经计算A污染物的最大地面浓度占标率Pi为15%，D10%为1.2km，B污染物的最大地面浓度占标率Pi为10%，D10%为1.1km，污染源距厂界最近距离为1.2m，则该项目的大气环境评价等级为（ ） 一级 二级 三级 一级或二级 大气环境所有评价等级评价范围的直径或边长一般不应（） 小于2km 小于5km 小于6km,94,某项目经计算确定D10%为6km，则该项目的大气环境评价范围为以排放源为中心，（） 以6km为直径的圆 以主导风向为主轴的12km为边长的矩形 以12km为边长的矩形 应根据评价等级来确定 某项目经计算确定D10%为26km，则该项目的大气环境评价范围为以排放源为中心，（） 以26km为半径的圆 25km为半径的圆 周长50km矩形区域 边长52km矩形区域,95,某项目经计算确定D10%为2km，则该项目的大气环境评价范围为以排放源为中心