青岛科技大学环境评价3第三章ppt课件

1、大气环境质量评价,3.1大气环境质量评价现状 3.2大气质量预测模型 3.3大气环境影响评价,3.大气环境质量评价,3.1大气环境质量现状评价,一)大气污染及其影响因素,高度(km,大气圈垂直结构,每升高100m，气温降低0.65,N2,O2,Ar,CO2,Ne,He,Kr,H2,Xe,O3,越往上氧、氦等气体的原子态越多,紫外线的强烈照射，N2和O2产生不同程度的离解,1大气污染 (1)大气污染是指大气中有害物质的数量、浓度和存留时间超过了大气环境所允许的范围，即使依赖大气自身的稀释扩散能力也不能避免大气质量恶化，给人类和生态环境带来直接或间接的不良影响。 空气污染事件 1930 比利时马斯

2、河谷 6080人 1943 洛杉矶光化学烟雾 400人 1963 纽约 200400人,2)大气污染源 自然源：风吹扬尘、火山爆发产生气体、动植物腐烂产生的臭气、森林火灾造成的烟气和飞灰等 人为源：是形成局地空气污染的主要原因。 人为源分类：人为源最常用的分类方法是分为点源、面源、线源和体源。其中处理最多的是点源。它是以点状向环境排放。瞬时排放点源常以烟团形式散布，连续排放点源经常是以烟流形式散布,Volanic eruption,3)主要的大气污染物：含硫化合物，含氮化合物，含碳化合物，卤代化合物，放射性物质等 (4)污染源和污染物 源强：污染源排放污染物的数量称为源强或排放强度。点源是以单

3、位时间内排放的物质量或体积表示，线源以单位时间单位长度排放的污染物的量表示，面源以单位时间单位面积上排放的污染源的量表示。 污染排放系数：定义单位质量的燃料，如煤、石油等燃烧所排放出的气体或烟尘污染物的量为该燃料的污染排放系数,影响空气污染程度的直接因素包括： 污染物的强度和排放情况 （1）与排放量的关系 （2）与污染源距离的关系 （3）与排放高度的关系 大气的对污染物的稀释扩散能力 （1） 稀释作用 （2）沉降和其他作用 污染物在大气中的转化如二氧化硫可转变为硫酸烟雾，光化学烟雾过乙酰硝酸酯等,各项污染物的浓度限值,注： 适用于城市地区； 适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区； 适用

4、于农业和林业区,二)大气环境质量评价现状的数学方法,1)上海大气质量指数 (2)均值型大气质量指数 (3)沈阳大气质量指数 (4)分级评分法 (5)美国格林大气污染综合指数 (6)美国橡树岭大气质量指数(ORQIA) (7)美国污染物标准指数评价法（PSI） (8)空气污染指数API,1）上海大气质量指数,上海大气质量指数: I上,式中X=max（Ci/Si），Y,Cii污染物的实测浓度；Si一i污染物的环境质量标准。I上物理意义是最高Ci/Si值与平均Ci/Si值的集合平均值，它考虑了各种污染物的平均污染状况，且还考虑了某种污染物的最大污染水平,表3-1大气质量指数分级,例3-1：某评价区欲

5、进行环境影响评价，监测数据如下（日平均）：CTSP=0.38mg/m3，CSO2=0.2 mg/m3，CNOx=0.08 mg/m3，如果该评价区执行国家二级大气质量标准，试评价其大气环境质量状况。 国家二级大气质量标准CTSP=0.30mg/m3，CSO2=0.15 mg/m3，CNOx=0.10 mg/m3,答案：ITSP=0.38/0.3=1.267 ISO2=0.2/0.15=1.333 INOx=0.08/0.1=0.8 Imax=1.333 =1.133, 综合指数= =1.229 因此大气环境质量处于警戒水平,例3-2 ：某城市连续四年的监测数据如下,GB3095-1996中的日

6、平均浓度二级标准为评价标准用上海大气质量指数法评价该市历年的大气质量及其变化趋势，并说明对当地居民健康有何影响,城市大气质量在1993、1994年处于警戒水平（1-1.9），1991、1992年属于警报水平（1.9-2.8），总体的变化趋势是污染程度在降低（趋势线方程y = -0.2415x + 2.4063，R2 = 0.6352,2）均值型大气质量指数 北京、南京、广州在大气环境质量评价中采用的指数属于同一类型，为均值型指数,I南=1/3,I广=1/3,（3-4,3-3,I北,3-2,3）沈阳大气质量指数,I沈=1.1210-5,I沈选择了4个污染参数（表3-2）：二氧化硫、氮氧化物、飘尘

7、、铅。指数推导的基本思路是借鉴美国橡树岭大气质量指数,0.40 （3-5,表3-2 沈阳大气质量指数评价参数（mg/m3,表3-3 沈阳大气质量指数分级,分级评分法将大气质量划分为5级（表3-4）。其中第一、第二、第三级相当于保护大多数人的健康和城市一般植物需要达到的水平，第四、第五级相当于污染和重污染水平,4）分级评分法,本评价方法选用降尘、颗粒物、二氧化硫为必评参数；一氧化碳、氮氧化物、总氧化剂为自选项目，可任选其中污染最重的一项参加评价。因此，本评价方法共选择4个参数。分级评分的计算方法，采用百分制。计分愈高，大气质量愈好。评价时先由表34求得各评价参数的评分值Ai，将各参数评分位Ai求

8、和M，M值即为大气质量分数,Aii参数评分值，M大气质量分数，i评价时选用的评价参数的个数。M值在20-100间，后根据表3-5确定大气质量等级,M,3-6,表3-4 大气污染物质浓度分级与评分 （浓度单位：mg/m3,表3-5 分级评分法分级标准,5)美国格林大气污染综合指数,格林(1966年)提出以SO2和烟雾系数(COH)为评价参数，采用幂函数形式表达SO2和烟雾系数两个污染指数。格林把SO2和COH污染指数加以平均，得出大气污染综合指数： SO2污染指数I1=a1Sb1=84.0S0.431 (3-7) COH污染指数：I2=a2Sb2=26.6C0.576 (3-8） 污染综合指数：

9、 I=1/2（I1+I2）=0.5（84.0S0.431+26.6C0.576）（3-9） 式中SSO2实测日平均浓度（mg/m3） C实测日平均烟雾系数（COH单位/1000英尺,表3-6 格林SO2和烟雾系数日平均浓度标准,此大气污染指数适用于我国北方的冬季或以燃煤为主要能源的地区。由于我国反映烟尘污染水平的参数一般取飘尘，当飘尘浓度取每立方米毫克(mg/m3)时，烟雾系数约是它的10倍（1COH=125g/m3TSP，美国），换算后代入公式，即可计算格林大气污染综合指数,例3-3：运用格林大气污染综合指数评价下表中的大气质量状况，并讨论其变化趋势,污染综合指数： I=1/2（I1+I2）

10、=（42S0.431+13.3C0.576） 第一季度： I=42（6010-3）0.431+13.3（2.4）0.576=34.51384 第二季度： I=42（4510-3）0.431+13.3（1.8）0.576=29.69430 第三季度： I=42（5010-3）0.431+13.3（2.2）0.576=32.49329 第四季度： I=42（7010-3）0.431+13.3（2.4）0.576=35.37199,四个季度污染指数在25-50之间，说明空气质量处于警戒水平。其中SO2的在0.07-0.045之间，基本处于希望水平，但烟雾系数在1.8-2.4之间，明显高于希望水平（0

11、.9），该地区主要污染是烟尘。 从第二-第三-第四-第一季度变化趋势是冬春季节污染最为严重，夏、秋季节的污染较轻,6)美国橡树岭大气质量指数(ORAQI,ORAQI=5.7,1.37,表3-7 ORAQI与大气质量分级,ORAQI规定了五种污染物，即二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氧化剂、颗粒物等。ORAQI的尺度是这样确定的，当各种污染物的浓度相当于未受污染的本底浓度时，ORAQI=10。当各种污染物的浓度均达相应标准，即Ci=Si时，ORAQI100。橡树岭国家实验室按ORAQI的大小，将大气质量分为六级(表37,美国橡树岭国家实验室 （Oak Ridge National Laborato

12、ry,ORAQIOak Ridge Air Quality Index,7) 美国污染物标准指数评价法（PSI） 污染物标准指数是美国在1976年公布的通用指数，按六个参数对大气环境质量进行分级：SO2,颗粒物,CO,O3,NOx,SO2与颗粒物的乘积。方法是在已知各污染物浓度后查PSI分级表，用内插法计算个污染物的分指数,表3-8 PSI污染物浓度分级,分段函数PSI=aC+b，a,b为常数，C表示浓度,颗粒物浓度在375-625 g/m3间的分段函数：PSI=0.4C+50,200=375a+b,300=625a+b,以颗粒物为例,a=0.4,b=50,美国污染物标准指数PSI,颗粒物浓度

13、在375-625间的分段函数PSI=0.4C+50，颗粒物浓度600，则PSI=290；SO2浓度为800，则PSI值 为200；CO浓度30 mg/m3，介于PSI值200-300，其分段函数：PSI=5.88C+100， CO浓度30 mg/m3对应的PSI值为276.4； 对于O3，PSI在50-100之间，分段函数：PSI=0.42C，浓度为160，则PSI值=67.2； NO2浓度1000，低于警戒水平不报分指数。从以上污染物的PSI值看，最大PSI值为290（颗粒物），即大气污染水平接近于警报水平，心脏病肺病加剧，运动耐力降低，健康人群中普遍出现症状,8)空气污染指数API,空气污

14、染指数（Air Pollution Index, 简称 API）是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的指数值形式，并用于分级表征空气污染程度和空气质量状况。这种方法适于城市短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数的分级标准是： （1）空气质量指数 API 50 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；（2）API 100 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；（3）API 更高值段的分级对应于各种污染物 对人体健康产生不同影响时的 浓度限制。 API对应的污染物 是该区的首要污染物。API小于 50，不报告首要污染物,空气污染指数分级标准 （2000年4月27日发布,空气

15、污染指数API的计算方法,将监测点的各项污染物浓度日均值与各自的分级标准限值相比较，确定对应于该浓度值时API所在的API指数区间，再按照分段函数法计算该污染物浓度的API值,例3-3：某监测站点某日的二氧化硫日均浓度值为 80g/Nm3，二氧化氮日均浓度值为75g/Nm3，当日测得的可吸入颗粒物浓度值是200g/Nm3，计算API并指明空气质量等级和主要污染物,查表2，SO2日均浓度 80g/m3，介于50-100间，其线性函数为API=0.5C+25，80g/m3对应的API=0.580+25=65 NO2日均浓度值为75g/Nm3低于国家一级标准80g/Nm3，API50 可吸入颗粒物浓

16、度值200g/m3介于100-200之间，这段线性函数: API=0.5C+25，因此200g/Nm3对应的API=0.5200+25=125 因此最大的分指数API=125 首要污染物为可吸入颗粒物,1)植物监测的机理 不同植物对同一污染物可以作出不同的反应，而同一种植物对不同污染物也可以作出不同反应，根据植物在各种大气污染物的不同浓度影响下的生态反应和生化指标来鉴别大气污染的性质和程度,三）大气污染生物学评价,表3-9 SO2对不同敏感度植物产生受害的阈值浓度（单位：mg/m3,监测O3的指示植物,对主要污染物敏感的植物及其反应浓度,2）植物监测：根据植物对污染物的反应和植物中污染物积累的

17、浓度，鉴别大气污染的性质和污染物浓度。 1.植物可见症状的应用 2. 用地衣作为生物监测器 3.以植物体内污染物含量作为监测指标 优点：（a）经济方便；（b）可提供相对的大气浓度； (c)同时监测多种污染物,植物监测可反映环境污染的总体水平，它可作为仪器监测的助手，有助于来了解全面污染状况。同时还可发现污染物所产生的潜在生态危害，为环境评价提供依据，这是仪器监测所不能达到的,3）样品的采集 以木本植物作为采样对象，采集多以叶片为主，收集的季节以叶片定型的季节为好，北方一般在9月份,采样注意：采取枝条的着生位置和方位应一致 ；叶片在枝条的上的着生位置应一致叶龄一致，多年生植物还应注意采用在年龄相

18、同的枝条上生长的叶片 ；叶片成熟度应一致 ；采样季节一致,样品的制备(前处理,干样品分析：适于叶片、根、茎等,洗净 晾干或擦干 烘干（6070） 粉碎（粉碎前应剔除粗大叶脉） 过筛（一般4060目） 广口瓶中保存备用,鲜样品分析：适于蔬菜、水果类的样品,洗净 晾干或擦干 切碎、混合均匀 捣碎（捣碎机） 分析,4)评价方法 1应用植物的可见症状进行评价 2根据植物的长势和生产量进行评价 3根据植物的生理生化指标进行评价 4. 根据植物叶片中污染物质的含量进行评价 5根据低等敏感植物的种群结构进行评价 6根据综合生态指标进行评价,定性的评价方法和步骤,a）根据植物伤害症状及受害植物种类来鉴别污染物种类，并初步评价即时大气污染水平 SO2:症状出现在叶脉上，全叶黄化，伤斑颜色多为土黄色和红棕色。 HF：伤斑分布在叶间和叶缘 臭氧：大多为叶面散布细密点状斑，棕色或黄褐色 (b)根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，划分评价等级,大