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文档简介
1、 概述 环境现状调查与评价 大气环境质量预测 大气环境影响评价 实例 概述 定量地评价拟建项目大气环境质量现状,对大气环境的哪些质量参数产生影响,建设项目 投产后大气污染指数的变化,污染物质在大气中的输送、扩散和变化的规律,建设项目污染源的控制 治理对策。 准备阶段 气象条件 污染源 环境质量现状 污染气象及大气扩散 规律 三、评价工作的分级 依据: 9 0 10 i i i c Q P 四、评价工作范围的确定 主要依据项目的评价级别确定 一般可为评价区的中心,以主导风向为轴, 按正方形或矩形划定评价区的范围。若无明显主导风向,可取 东西或南北为轴。 环境现状调查与评价环境现状调查与评价 自然
2、环境状况 社会环境状况 污染源调查 污染气象条件 大气环境质量现状调查与评价 主要包括评价区域的地理、地形概况,土地利用情况和 包括城市的总体发展规划、环境功能区划分以及评价区域内的环境敏感点的分布等 ,选择该项目较大的污染物为主要污染因子 ,考虑评价区域内已造成的污染物 一、二级评价项目:拟建项目污染源及评价区工业和民用污 染源; 三级评价项目:可只调查拟建项目的污染源 排放位置:污染流程图 排放强度: (技改项目“三本账”) 排放方式: 正常 非正常 无组织排放量 排放源排放量 点源 面源 n污染气象调查分析 地面气象资料 高空气象资料(1500m以下) 收集评价区内及其界外区各例行大气监
3、测点的近三年监测资料, 进行如下统计分析: 统计分析各点各取值周期的主要污染物浓度值; 评价长期浓度、短期浓度达标情况和变化趋势; 统计分析一定周期内,短期浓度的超标率情况 分析不同季节主要大气污染物污染水平的变化情况 :筛选出污染因子作为监测因子 : 原则:以功能区为主兼顾均布性 数量:一级,10个;二级,6个;三级,13 一级,不得少于二期(夏、冬);二级,可取一期不利季节,必要时 也应作二期;三级必要时一期监测。 每期监测时间:一级不少于7天;二、三级,全期至少监测5天。 目前采用比较直观、简单的单项评价指数法 i i i S C I 4.34.3大气环境影响预测大气环境影响预测 : 预
4、测小时平均和日平均的最大地面浓度和位置 不利气象条件下,评价区域内浓度分布及其出现的频率 评价区域年长期平均浓度分布图 模拟试验 高斯模式导则中推荐 假定条件: 污染物稳定且保守 地面全反射,没有沉降、吸收 流场均匀定常 平均风速不能太小 标记粒子在Y、Z方向上均满足正态分布 n预测模式及其适用条件 -y轴和z轴的扩散参数(即标准差) C(x、y、z)-下风向某点(x、y、z)处的污染物浓度 -平均风速(m/s); 式中: -源强(mg/s); 有很强的假定,限定条件多 未考虑地面、地形条件 气象条件仅考虑风速 污染源空间位置没有考虑等等 需要进行修正 ) 2 exp() 2 exp( 2 )
5、,( 2 2 2 2 zyzy zy u Q zyxC 2 )( exp 2 )( )exp 2 exp( 2 ),( 2 2 2 2 2 2 z e z e yzy HzHzy u Q zyxC y,z扩散参数 He有效排放源高 2 )2( exp 2 )2( exp 2 exp 2 )0,( 2 2 2 2 2 2 z e k kn z e yzy HnhHnh F F y u Q yxC (一)考虑源高条件下(一)考虑源高条件下 ) 2 exp()0,0,( 2 2 z e zy H U Q xC )2/(1 2 1 1 2 1 2 22 )1()( )/(2 e m m H x PUH
6、eQC (二)不考虑源高的条件下(二)不考虑源高的条件下(He=0) 1、空间任意一点P(x,y,z)的浓度分布 3、轴线上任意一点P(x,0,0)的浓度分布(z=0,y=0) 高斯模型适用的条件高斯模型适用的条件 扩散范围不超过20km; 地面是平坦、开阔、均匀的 地面10m高处的平均风速1.5m/s 在模拟的单元时间段里风向、风速、稳定度基本不变 1、薰烟模型 式中: Li:抬升中混合层的高度(大气边界层高度); LiH:混合层顶与烟云轴线的高差 :薰烟条件下的侧向扩散参数,据经验: 其模式为: 式中: u:为稳定层中的平均风速; Li:抬升中混合层的高度, tm为混合层自hs升到的时间差
7、; :10米高空上的风速小于0.5m/s 假设污染物在360范围内各个水平方向上等概率分布,在垂直方向上运 动与有风条件下的规律相同,它的模式为: 式中: r为离高架源的距离(m), u为平均的水平散布速度,一般u=0.4m/s。 排气筒排放的颗粒物粒径15m的污染物,地面10m高 处的平均风速1.5m/s,平坦地形,在模拟单元的时间段里 风向、风速、稳定度基本不变,污染物通过某种装置排放。 污染源资料:排放位置、源强以及排放方式 气象资料:风向、风速和稳定度 颗粒物扩散模式公式 五、高斯模型对不同形式源的应用 线源污染的预测 有限线源 无限线源 连续面源污染的预测 当平均风向与线源方向垂直,
8、地面浓度分布计算公式分别为: QL为线源单位长度的源强; 积分值能从正态概率表中查出。 ;地面浓度分布计算公式 为: 式中: QA-某面源单元的源强; X0 -等效点源的位置与面源中心的距离。 表2 主要污染气象观测方法及大气扩散模式 名称 方法与模式常用方法和模式 大气扩散参数 平衡球法、照相法、双向风标法、 激光雷达扫描法、风洞实验法、国标法 国标法、平衡球 大气稳定度 Ri 法、 rd法、MO法、uk法、PT法、 烟流形状法等 PT法 混合层高度 rd法、国标法、罗氏法 国标法 风廓线双经纬仪法、国标法、系留气球国标法、双经纬仪法 逆温低空探测仪法低空探测仪法(逆温) 有风模式高斯烟流模
9、式高斯烟流模式(有风) 面源模式箱模式、窄烟云模式、后退电源模式后退点源模式 静风模式烟团模式、360度均匀分布模式烟团模式 颗粒物模式 部分反射模式、源损耗模式、 倾斜烟云模式 倾斜烟云模式 非正常模式烟团模式烟团模式 山区模式峡谷模式、箱模式、艾根模式艾根模式 日平均浓度保证率法、典型日法、换算法典型日法 环境容量 AP法、烟团轨迹、ADMS城市、 ISCAERMOD、环评助手 AP法 六、高斯模型中计算参数的确定 烟气抬升高度的计算(P119-120) 大气扩散参数( y、z )(P115-118) q t t ytyt )( 1 2 12 hyhy5.01 23.1 其中q为时间稀释指
10、数,有下表可查(为取样时间): 适用时间范围适用时间范围(h)q 11001000.3 0.50.51 10.2 .4.4大气环境影响评价大气环境影响评价 计算评价指数和污染分担率 建设项目的厂址和总图布置的评价 污染源评价 分析超标时的气象条件 评价大气环境质量影响 确定分担率 环境保护对策 1 1、计算评价指数和污染分担率 评价指数Ii的定义如下: 式中: ci某种污染因子不同取样时间的浓度预测值,mg/m3 ; coi大气环境质量标准,mg/m3。 Ii1为超标,否则为未超标, 注: 应根据预测的各污染因子的浓度分布图,指明其超标区或Ii最大值区(未超标时) 的位置、面积、Ii的变化范围
11、和平均值,以及超标区的功能特点。 一次取样浓度超标时,应估计其季(期)或年的超标小时数或频率值。季(期)、 年按其平均浓度值是否超标计算。 1 1、计算评价指数和污染分担率(续) 污染分担率Kij 式中:ciji类污染因子的第j类(或个)源在同一接 收点上所产生的地面浓度,mg/m3; ci某种污染因子不同取样时间的浓度预测 值,mg/m3。 应给出各计算点(包括关心点)的Kij值以及超标区、各功能区和 全评价区的Kij平均值。 %100 i ij ij c c K 2 2、建设项目的厂址和总图布置的评价 根据建设项目各主要污染因子的全部排放源在评价区的超标区(或Ii值的最 大区域)中或关心点
12、上的污染分担率Kij,同时结合评价区的环境特点、工业 生产现状和发展规划,以及环境质量水平和可能的改造措施等因素,从大气 环保角度,对厂址选择是否合理,提出评价和建议。 根据建设项目各类(如点、面源;各分厂或车间等)和各个(点源)污染源 在评价区(主要指超标区和关心点)以及本项目的厂区、办公区、职工生活 区的污染分担率,同时结合环境、经济等其它因素,对总图布置从大气环保 角度提出评价和建议。 2 2、建设项目的厂址和总图布置的评价(续) 在该评价区内或, 则给出各种方案的预测结果(包括浓度分布图和污染分担 率),再结合环境、经济等方面的各种因素,全面权衡利弊, 从大气环保角度,。 3 3、污染
13、源评价 根据和在超标区或关心点上的 值,确定,以及各污染因子和污 染源对。 对污染物或主要污染源的(源高、源强、工艺 流程、综合利用措施和治理技术等)从大气环保角度, 。必要时,进行不同方案的预测和最佳方案的选择。 4 4、分析超标时的气象条件 根据分析的气象条件。给出其中的 以及这些因素的出现。 对于,如已有污染因子的监测数据,可结合同步观 测的气象资料,分析其超标时的气象条件。 5 5、评价对大气环境质量影响 根据评价或分析结果,结合调查中的各项资料,建 设项目(一种或几种)对评价区大气环 境质量的影响,并给出这一影响的。 6 6、确定分担率 如果条件具备,应在当地环保部门的主持下,根据建
14、设项目预计 的和及,评价区的 及其改造和长远,当地的和 等因素给出各污染因子的(该建设项目某一污染 因子 的允许最大地面浓度占该因子质量标准的百分比)。 对于评价项目,必要时应在对评价区及其界外区域进行更详 细的调查和预测之后,按的原则,提出比较 。 7、环境保护对策、环境保护对策 制定的环境保护对策力求建设项目对大气环境质量的 ,并使效益、效益、效益。 环境保护对策的内容,建议包括以下几个方面: 改变原燃料结构 改进生产工艺; 对重点污染源加强环保治理(应提出具体治理方案); 加强能源、资源综合利用; 重点污染源的合理烟囱高度选择; 7、环境保护对策(续)、环境保护对策(续) 无组织排放的控
15、制途径; 区域污染物排放的总量控制; 当地土地的合理利用或调整; 厂区及评价区的绿化,必要时可提出防护林带的设置方案; 环境监测大纲的建议,包括监测项目、监测布点方案、监测制度的确 定、监测资料的统计分析要点等; 关于生产管理制度的建议。 应用实例 某钢铁厂技改工程大气环境影响评价 工程概况 生产钢材能力由15万t/a增加到30万t/a 需完成转炉炼钢、电炉炼钢等系统的扩建和技术改造,废气排放量将增加 厂址位于城市东面,距城区中心7km,地形为河谷盆地,地质结构为风成黄土 属温带半干旱气候,干旱而寒冷,温差大、降水少 评价等级及范围的确定 技改工程主要污染物为TSP、SO2, TSP排放量为4
16、580t/a, SO2排放量为1210t/a 根据评价等级确定公式,计算得到PTSP= 1.74 109, PSO 2= 2.75 10 8,故评价级别为 评价范围根据级别及周围实际情况选择6 5km。 工程分析 电炉炼钢工艺流程:钢铁料、合金料 熔化 氧化 扒渣 还原 浇铸 在熔化、氧化、还原阶段均有废气排放,主要是烟尘、SO2、CO、CO2、氟化物等 转炉炼钢工艺流程:矿石、石灰、铁水、氧气 转炉炼钢 炼钢、炼铁阶段有废气外排,主要是烟尘、SO2、CO等 污染源情况 现有废气污染源废气排放总量14.43 108 m3/a,其中烟尘 5386t/a,SO2 707.17t/a,NOX123t
17、/a,CO 638t/a。 根据污染源调查,主要污染物为烟尘、 SO2,主要污染源是转 炉车间,其等标污染负荷分担率为36%,其次为电炉车间,分 担率为23%。 技改工程后,废气排放总量31 108 m3/a,由于改造布袋除 尘治理设施,烟尘排放量4580t/a,SO2 1210t/a。 大气环境质量现状 现状监测以转炉车间为中心,东西向各3km,南北向各2.5km范围内布点,设7个采样点,厂区2个,厂生 活区1个,市区3个,对照点1个, 监测项目:TSP、 SO2、CO、NOX、HF 采用GB3095-1996二级标准进行评价 结果表明厂区空气质量差,生活区、城区尚可 大气环境影响预测 预测
18、内容 1h和日平均取样时间地面最大浓度和位置 不利气象条件下,评价区域内浓度分布图及其出现频率 评价区年平均浓度分布图 预测因子:TSP、SO2 评价区网格化 以炼钢车间为中心5km 5km范围 500m 500m为1个计算网格 气象数据的处理 根据气象资料归纳出评价区年、季,风向、风速、稳定度联合频率分布 气象数据的处理及源项的处理 收集全年不利(逆温)气象条件参数 污染源处理 源高小于30m及无组织排放源作为面源 30m以上排气筒安高架源处理 预测模型及方法 采用高斯模式 扩散参数根据相关表格查得(导则) 有效源高:面源按冷排放考虑,高架源要考虑抬升,抬升高度按GB3840-83规定的方法
19、计算 预测结果:将短期浓度监测时的气象条件用于预测模型的计算,根据建设工程的污染源,计算出相同条件 下的预测浓度,与现状监测数据相叠加。 评价结果 需给出以下图件 主导风向下各大气稳定类型的大气环境质量状况短期预测分布图 月、季、年平均大气环境质量状况长期预测分布图 各大气稳定类型下主要评价因子TSP、SO2的最大落地浓度值及距离 季、年最大落地浓度的平均值及平均距离等 浓度等值线图 评价结果 技改后,评价区各测点SO2夏、冬季日平均浓度值达到GB3095-1996二级标准。 TSP总排放量减少,日平均值在评价区内较监测时降低0.18-0.31mg/m3。 但由于炼钢区本底TSP超标,项目技改
20、后仍将超标。 2021-4-2959 大气环境质量评价应用实例 某钢铁厂技改工程 大气环境影响评价 (简介) 2021-4-2960 内容提纲 1. 项目简介 2. 评价等级和范围 3. 工程分析 4. 环境调查 5. 影响预测 6. 影响评价 2021-4-2961 1.项目简介 某钢铁厂原生产钢材15万t/a,现计划扩展其生产能力到30万t/a。 预计需完成转炉炼钢、电炉炼钢等系统的扩建和技术改造。其废气 的排放量将增加,因而导致大气污染加重,所以进行该工程项目的 大气环境影响评价。 该厂地处一大城市的东面,厂区距城区中心7km,地形为河谷盆地, 地质结构为风成黄土。气候属温带半干早气候,
21、干旱而寒冷,温差 大、降水少,冬季较长。年平均气温69。 2021-4-2962 2.评价等级和范围 技改工程的主要污染物每年TSP排放量为4580t/a,SO2排放量为1201t/a。根据等标排放量Pi划分评价等 级,计算得评价等级为三级评价(PTSP1.3108),根据实际环境状况选定厂中心65km为评价范围。 2021-4-2963 3.工程分析 (1)工艺流程及排放的污染物 电炉炼钢工艺流程为:钢铁料、合金料熔化氧化扒渣还 原浇铸。 在熔化、氧化、还原阶段均有废气外排,主要是烟尘、SO2、CO、 CO2、氟化物等。 转炉炼钢工艺流程为矿石、石灰、铁水、氧气转炉炼钢。 炼钢、炼铁阶段有废
22、气外排,主要是烟尘、SO2、CO等。 2021-4-2964 (2)主要污染物、污染源及排放量 现有废气污染源废气排放总量为14.43108m3/a,其中烟尘排放 量为5386t/a,SO2排放量为707.17t/a,NOx排放量为123t/a, CO排放量638t/a。另据调查,主要污染物是烟尘、SO2,主要污 染源是转炉车间,其等标污染负荷分担率为36,其次是电炉车 间分担率为23。 根据工程初步设计方案,计算得技改工程投产后,废气排放总量 为31108m3/a,由于改造布袋除尘治理措施,烟尘排放量为 4580t/a(减少15),SO2排放量1210 t/a。 2021-4-2965 4.
23、环境调查 现状监测以转炉车间为中心东西向3km,南北向各2.5km的范 围布点,采用功能区与扇形布点相结合共设7个采样点,厂区2 个,厂生活区1个,市区3个,对照点1个(各监测点图)。评价 采用上海大气指数: I上= 评价标准采用GB30951996中的二级标准,并根据上海大气 质量指数分级标准(见下表)。目前,它是最通用的大气环境 质量现状评价的指数。 2021-4-2966 各监测点分布图 城 区 厂区 北 2021-4-2967 上海大气污染指数分级 分级分级清洁清洁轻污染轻污染中污染中污染重污染重污染极重污染极重污染 I上 上 5. 0 A、B、C0.110.060.150.0300
24、D0.260.340.230.100.130 E、F0.100.060.04000 2021-4-2971 另外,需收集全年不利(逆温)气象条件参数。污染源参数分类为 将评价区内30m以下的源及无组织排放作为面源处理,30m以上的 排气筒按高架源处理(数据略)。 (3)预测模型及方法 预测采用高斯模式。 扩散参数选取:查表求算(取样时间为0.5h)。 有效源高的确定:面源按冷排放考虑,忽略热力抬升高度;高架 源按热排放考虑,其有效排烟高度为: HeHH 式中:He有效源高,m; H烟囱几何高度,m; H抬升高度,m。 抬升高度按国标GB384083制定地方大气污染物排放标准的技 术原则和方法中
25、规定的模式计算。 2021-4-2972 (4)预测结果 工程建成后的大气中污染物浓度是:将短期浓度监测时的气象条件用于预测模型的计算,根据建设工程的污染源(转 炉、电炉炼钢车间等),计算出与现状监测相同条件下的预测浓度,再与监测点的现状监测数据叠加。即: Ci=Cpi+Cbi 2021-4-2973 评价需绘出的各种图有: 主导风向下各大气稳定类型的大气环境质量状况短期预测分布 图 月、季、年平均大气环境质量状况长期预测分布图 各大气稳定度类型下主要评价因子TSP、SO2的最大落地浓度值 和距离, 主要评价因子TSP、SO2季、年最大落地浓度的平均值和平均距 离 如下面两图(仅为部分略图)
26、2021-4-2974 D类稳定度下SO2小时预测浓度分布图(左) 冬季逆温E、F类稳定度下SO2小时预测浓度分布图(右) 2021-4-2975 6.影响评价 钢铁厂投产后,在评价区内各测点SO2夏、冬季的日平均值低于 “大气质量标准”二级标准限值,单项评价指数在0.090.44。 TSP因技改工程改造烟尘治理措施,总排放量减少,日平均值在 评价区内较监测时会降低0.180.31mg/m3。因炼钢区本底超 标,项目建成后此区TSP仍将超标,但总的结果是评价区内TSP 污染将减轻。 2021-4-2976 第五章大气环境影响评价 Air Environment Impact Assessmen
27、t 2021-4-2977 本章内容 大气环境污染与大气扩散 大气环境影响预测 开发行为对大气环境的影响识别 大气环境影响评价 2021-4-2978 第一节大气环境污染与大气扩散 一大气环境污染 二大气扩散过程 2021-4-2979 一.大气环境污染 1. 大气污染源(种类、污染物排放量与源强) 2. 大气污染物(种类、大气组成与空气污染物成分) 含硫化合物 含氮化合物 含碳化合物 卤代化合物 放射性物质和其他有毒物质 2021-4-2980 二.大气扩散过程 1. 大气湍流 2. 大气稳定度和污染 3. 影响大气污染的其他因素 风 辐射与云 天气形势 下垫面条件 2021-4-2981
28、2.大气稳定度 概念 指气层的稳定度,即大气中某一高度上 的气团在垂直方向上相对稳定的程度 受密度层结和温度层结共同作用 2021-4-2982 按照稳定度将大气分为: 稳定的大气:当大气中某一气块在垂直方向上有一个小的位移, 如果层结大气使气块趋于回到原来的平衡位置,则称层结是稳定 的,da 不稳定的大气:如果层结大气使气块趋于继续离开原来位置,则 称层结是不稳定的,da 中性的大气:介于上两者之间,d=a 研究大气垂直递减率用于判断,气块稳定情况,气体垂直混 合情况,考察污染物扩散情况。 2021-4-2983 未饱和空气三种不同稳定度 100 200 300 z/m 26 25 24 A
29、=0.8/100m d 26.2 25 23.8 2021-4-2984 环形 2021-4-2985 第二节大气环境影响预测 一大气扩散基本计算公式 二实用模拟预测方法 三平原局地空气质量模式 2021-4-2986 一.大气扩散基本计算公式 在大气环境影响评价的实际工作中,大气扩散计算通常以高斯 大气扩散公式为主。 高斯模式是一类简单实用的大气扩散模式。在均匀、定常的湍 流大气中污染物浓度满足正态分布,由此可导出一系列高斯型扩散 公式。 实际大气不满足均匀、定常条件,因此一般的高斯扩散公式应 用于下垫面均匀平坦、气流稳定的小尺度扩散问题更为有效。 2021-4-2987 1连续点源烟流扩散
30、公式 所有连续点源公式,包括应用于各种特殊条件下的变形公式, 仅适合于连续排放扩散物质且源强恒定的源。 当有风时(u1.5ms),可采用烟流扩散公式。设地面为全反 射体: 2 ( , ,) 2 22 22 exp 22 . expexp 22 x y z H yzy ee zz Qy C u zHzH 2021-4-2988 扩散参数y、z通常表示成如下形式: 1 1y x 2 2z x 最大地面浓度Cmax及出现距离: 当, z y c o n s t m ax 2 2 z ey Q C euH m a x : 2 2 e z xx H 2 /1 2 max 2 e H x 2021-4-2
31、989 当, 且 则, z y c o n s t 1 1y x 2 2z x m ax 2 1 2 e Q C euHP 22 11 2 1 max 22 1 e H x 1 2 1 11 2 22 12 1 1 11 112 2 1 2 2 1 e P He 2021-4-2990 2有混合层反射的扩散公式 大气边界层常常出现这样的铅直温度分布:低层是中性层结或 不稳定层结,在离地面几百米到 12 km 的高度中存在一个稳定 的逆温层,即上部逆温,它使污染物的铅直扩散受到抑制。观测表 明,逆温层底上下两侧的浓度通常相差 510倍,污染物的扩散实 际上被限制在地面和逆温层底之间。上部逆温层或
32、稳定层底的高度 称为混合层高度(或厚度),用h表示。 设地面及混合层全反射,连续点源的烟流扩散公式如下: 2021-4-2991 2021-4-2992 (1)当z1.6h 浓度在铅直方向已接近均匀分布,可按下式计算: 2 , , ,2 22 22 exp 22 22 expexp 22 x y z H yzy ee n zz Qy C u zHnhzHnh 2 , ,2 exp 22 x y H y y Qy C uh 2021-4-2993 3熏烟扩散公式 高架连续点源排入稳定大气层中的烟流,在下风向有效源高度 上形成狭长的高浓度带。当低层增温使稳定气层自下而上转变成中 性,或不稳定层结扩
33、展到烟流高度时,使烟流向下扩散产生熏烟过 程,造成地面高浓度。此时在熏烟高度zf以下浓度在铅直方向接近 均匀分布,地面浓度计算公式为: 2021-4-2994 式中: 2 2, 2 exp 22 1 exp 22 f fx y z yf yff p Qy C uz p dp /8 yfye H ()/ fez pzH 2021-4-2995 当稳定气层消退到烟流顶高度 hf 时,全部扩散物质已经向 下混合,地面浓度公式为: 2 2, exp 22 2.15 f fx y h yf yff fez Qy C uh hH 2021-4-2996 4连续线源公式 连续线源是指连续排放扩散物质的线状源
34、,其源强处处相等且 不随时间变化。在高斯型模式中,连续线源等于连续点源在线源 长度上的积分,其浓度公式为: 式中: Ql线源源强,其单位为单位时间单位长度排放的物质量; f表示连续点源浓度的函数,可根据源高及有无混合层反射等情况 选择适当的表达式。 , 0 L L x y z Q Cfdl u 2021-4-2997 对直线型线源等简单的情形则有: (1) 线源与风向垂直:取 x 轴与风向一致,坐标原点设于线源 中点,线源在 y轴上的长度为2y0。有地面全反射的浓度公式为: 2 1 22 ,0,0,2 21 expexp 2222 p l xH p z z QHp Cdp u 0 1 y y
35、p 0 2 y y p 2021-4-2998 (2) 无限长线源(线源与风成大于45度角)的地面浓度公式为: 为线源与风的夹角 2 , ,0,2 2 exp 22sin l x yH z z QH C u 2021-4-2999 5连续面源公式 源强恒定的面源称为连续面源。对面源扩散的处理方法主要有虚点 源法和积分法等。 虚点源法:设想每个面源单元上风向有一个“虚点源”,它所造成 的浓度效果与对应的面源单元相当。可以用虚点源的浓度公式计算 面源的浓度: 2 ,2 22 22 exp 22 expexp 22 z yy zz A x y z yz xx y xxxx ee zxxz xx Qy
36、 C u zHzH 2021-4-29100 2021-4-29101 式中: QA某面源单元的源强,在虚点源法中,其 单位与连续点源相同; x, y,z计算点的坐标,坐标原点位于面源中 心在地面的垂直投影点上; xy,xz虚点源向上风向的后退距离。 若有: L为面源单元的边长。应用同样的原理,也可以用虚点源 计算线源、体源造成的浓度。 1 1y x 2 2z x 12 1/1/ 12 / 2.15/ 4.3 , e yz HL xx 2021-4-29102 6长期平均浓度公式 长期平均浓度:在几天、几月或一年的长时段内,各种风向均可 能出现。此时表示短时间烟流横向散布的y已不重要,可以用风
37、 向频率计算水平浓度公式。 (1)简单的扇形公式:在任意角宽度为2n 的扇形区内,连续点 源的地面公式是: 1/2 1/2 2 2 2 exp 22 e zz HnfQ C ux 式中:f在所平均的时段内该扇形区风向所占的成数。 u, z应取平均时段内平均风速和铅直扩散参数的平均值(例如,取D类稳定度的z)。 2021-4-29103 (2)联合频率计算公式:在长时间内,不同风速和稳定度影响浓度的 权重并不相等。更精确的计算,应该按照每一种风向、风速和稳定 度的频率加权平均,此时的浓度公式为: 式中:k、m、l风向、稳定度和风速等级的下标; ck、m、l在每一个给定风向、稳定度和风速时的浓度,
38、可 取相应的高斯扩散公式计算; k、m、l 风向、稳定度和风速的相对联合频率,即有: ,k m lk m l kml Cc , 1 k m l kml 2021-4-29104 7.扩散参数的选择与计算 Pasquill(帕斯奎尔)分类法(最常用的方法) 帕斯奎尔根据大量常规观测资料,首先总结出了根据云量、云状、太阳辐射状况和地面风速等常规气象 资料,划分大气稳定度。他把大气对污染物的扩散能力用A、B、C、D、E、F六个稳定级别来表示(表5- 3)。 2021-4-29105 使用该表应注意: 稳定度级别中,A极不稳定;B不稳定;C弱不稳 定;D中性;E弱稳定;F稳定。从AF表示大气 扩散能力
39、逐渐减弱。 稳定度级别AB 表示按A和B级别数据内插。 夜间(夜晚)定义为日落前1小时至日出后1小时的时段。 不论何种天气状况,夜间前后各1小时算作中性,即D级稳定度。 强太阳辐射对应于碧空下太阳高度角大于600的条件,弱太阳辐 射相当于碧空下太阳高度角从150一350。 2021-4-29106 帕斯奎尔划分稳定度的方法对于开阔乡村地区能给出较可靠 的稳定度,但城市地区是不大可靠的。这种判别主要是由于城 市较大的地面粗糙度及热岛效应对城市稳定度的影响。最大的 差别出现在静风晴夜,这样的夜间,在乡村地区大气状态是稳 定的,但在城市,在高度相当于建筑物的平均高度几倍之内是 微不稳定或近中性的,它
40、上面有一个稳定层。 稳定度级别划分表见表5-3。这种划分稳定度的方法不严格, 多数人有改进。见表5-4和5-5。 2021-4-29107 扩散参数y、z的确定 扩散参数y、z与水平距离x关系可用函数表示 (表5-6和5-7): yr1x1 z= r2x2 2021-4-29108 例题1 在C级大气稳定度条件下,求在高架点源下风向800m处的扩散参 数。 mxr rx r C mxr rx r C a z z a y y 25.49800106803.0 800 106803.0917595.0 0)2( 43.85800177154.0 800 177154.0924279.0 m1000
41、0)1( :7/65m800 917595.0 2 22 22 924279.0 1 11 11 2 1 值值计计算算得得:和和及及查查得得的的将将 , 栏栏,得得:级级稳稳定定度度、下下风风距距离离值值查查 值值计计算算得得:和和及及查查得得的的将将 , 栏栏,可可得得:级级稳稳定定度度、下下风风距距离离值值查查 )表表处处的的扩扩散散参参数数计计算算(查查解解:下下风风 2021-4-29109 8.烟气抬升公式 烟气抬升对高速或热量很大的烟气排放而言是非常重要的因素。 因为污染物落地浓度的最大值与烟气有效高度的平方成反比, 烟气抬升高度有时可达烟囱本身高度的数倍,从而极显著地降 低了地面
42、污染物的浓度。 烟气抬升公式很多,总的来说可以分为两大类:一类是通过对 抬升机理的研究而得到的理论公式,另一类是通过实验观测得 到的经验公式。以下主要介绍HJ/T2.293所推荐的计算公式, 它是在综合多种研究结果的基础上而提出的一种半经验公式。 2021-4-29110 烟囱的有效源高由几何高度Hs和烟气抬升高度H组成。Hs是烟囱的实体 高度,H是指烟气在排出烟囱口之后因动力抬升和热力浮升作用继续上升 的高度,这个高度可达数十米至上百米,对减轻地面的大气污染有很大作 用。 抬升后的烟气高度称为有效高度He(烟囱的有效高度),可用下式表达: HeHsH 式中:Hs排气筒几何高度,m; H抬升高
43、度,m, 其计算方法如下: (1)有风时,中性和不稳定条件:当烟气热释放率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35 K时, 2021-4-29111 TTsTa 式中:no烟气热状况与地表状况系数; n1烟气热释放率指数; n2排气筒高度指数,no、nl、n2具体数值见表5-9; Qh烟气热释放率,kJ/s; H排气筒距地面几何高度,m;超过240 m时,取Hs240 m; Pa大气压力,kPa; Qv实际排烟率,m3/s; T烟气出口温度与环境温度差,K; Tt烟气出口温度,K; Ta环境大气温度,K; u排气筒出口处平均风速,m/s。 1 0 21 uH
44、QnH nn h t vah T T QPQ 5.3 2021-4-29112 当1700 kJ/sQh2100 kJ/s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; H2与(式5-16)中的定义相同。 当Qh 1700kJ/s或者T35K时, 1 2 1.50.010.0481700 shh v DQQ H uu 2 1.50.01 sh v DQ H u 400 1700 )( 121 h Q HHHH 2021-4-29113 (2)在有风且稳定条件时,建议按下列计算烟气抬升高度H (m): 式中:dTa/dZ排气筒几何高度以上的大气温度梯度,K/m。 (3
45、)静风(u108,即至少需要输入8 个不同时次一次浓度所需的模式输入参数。所不同的是,还需 输入所有污染源和计算点的坐标和每个计算时次的风向值。 2021-4-29141 计算日均浓度的关键在于如何用比较简单的方法求取对各 种典型气象条件具有代表性的值,以及如何求得法规需要的最 大日均浓度。 (1)逐日计算法:在逐时计算法的基础上可以得到一年内任意 24小时的平均浓度。这种方法的优点是信息量大,可以得到每 个计算点最大的日均浓度和日均浓度的概念分布等对大气环境 规划和排污总量控制等非常有价值的信息。当然,它需要的基 础数据量和计算量都比较大,一般不易办到。 2021-4-29142 (2)典型
46、日(控制日)法:所谓“典型日”,是指与模拟区典型空气质 量状况相对应的有代表性的“气象日”。若能通过某种方法找出若 干组典型日的气象条件,则能避免逐时、逐日计算之苦。 气象分析法: 这是单纯利用气象资料寻求“典型日”气象参数 的方法,并不考虑污染源的状况,甚至不考虑污染源是否存在。它 仅根据模拟区的气象资料和大气扩散规律,分析并归纳出代表该地 区一般的、有利和不利的日均大气扩散稀释条件,必要时可作一些 计算试验,以确定各种典型日的模式输入参数。孤立源与浓度场的 响应关系最简单,用这种方法更有效,对于拟建项目的预测计算则 是必由之路。 2021-4-29143 综合分析法:这是利用平行观测的气象
47、和浓度资料综合确定 典型日计算条件的方法。在多源情况下,模拟区的空气质量不 仅取决于气象条件,还和污染源的布局以及二者的相互关系有 关。一般需要积累二年以上的平行观测资料才能总结出比较可 靠的典型日条件。 (3)保证率法: 由于日均浓度的计算条件由 8 个以上的一次浓 度计算条件所组成,此时可能的气象条件组合数多不胜数,要 求出与浓度相对应的概率分布将十分困难,同时还要考虑污染 源分布的影响,难度就更大,我国已有这方面的探索和研究。 2021-4-29144 4长期平均浓度计算 平均时间超过24h的浓度称为长期平均浓度。 在已计算逐时、逐日平均浓度的情况下,可以进一步求取 一年内任意时段的长期
48、平均浓度,除此之外,一般都采用联合 频率法计算长期平均浓度,其要点是: 需要用地理坐标系以便计算不同风向浓度分布的迭加; 长期平均浓度公式代表每一对源和计算点之间的相应关系, 每一个计算点上的浓度等于所有源在该点长期平均浓度之和; 利用一年以上的资料可以统计模拟区大气稳定度、风速和风 向的联合频率。 2021-4-29145 第三节开发行为对大气环境的影响识别 一、大气环境影响的类型 1按影响时段划分 (1)建设阶段影响 (2)运行阶段影响 (3)服务期满后的影响 2按影响方式划分 (1)直接影响 (2)间接影响 2021-4-29146 二、建设项目的大气环境影响识别 对大气环境产生影响的工
49、业部门主要包括: l 能源工业 l 交通运输业 l 钢铁工业 l 有色金属冶炼工业 l 化学工业 l 石油化学工业 l 制浆和造纸工业等 2021-4-29147 1交通运输建设项目的大气环境影响识别 交通运输业的影响要注意几个特殊性: (1) 汽车排气量虽小,但汽车数量多,尾气成分复杂。 (2)汽车尾气排气口高度接近与人的呼吸高度。在一定范围内,污染物的地面浓度与距离的平方成反比。 (3)汽车的体积小,流动性大。汽车尾气污染具有流动性、不确定性。 2021-4-29148 2能源建设项目对大气环境影响的识别 火力发电厂建成后对大气环境的影响主要来自煤炭燃烧后的排放。 (1)排放量都大 (2)
50、一般都以高架点源的形式排放污染物。 (3)影响范围大。 2021-4-29149 第四节大气环境影响评价 一、工作程序、评价等级和评价标准 1基本内容和工作程序 弄清建设项目概况,进行工程的大气环境影响因素分析,获得有 关源参数(排污种类、源强、源高、排放方式、排放温度、排烟速 度等)资料,进行污染源评价。 大气环境现状监测与评价,取得本底浓度值,进行评价区的环境 现状评价。 评价区地形和气象资料的收集和观测,取得环境预测所必须的气 象条件和地形条件资料。 2021-4-29150 评价区大气扩散规律的研究,取得评价区的大气扩散参数, 并选择适用于评价区的烟气抬升高度模式及大气扩散模式。 评价
51、区污染浓度预测。模拟计算工程投产后将造成的长期和 短期环境浓度分布,得到影响浓度值。将本底浓度值与影响浓 度值迭加,得到浓度分布预测值,并绘制环境质量变化图。 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。 2021-4-29151 2021-4-29152 2 评价等级划分 环境影响评价技术导则大气环境(HJT2.2 93),将大气环境影响评价分为三级。不同级别的评价工作要 求不同,一级评价项目要求最高,二级次之,三级较低。 3评价标准 在环境空气质量标准(GB30951996)中环境空气 质量划分为三类功能区: 相应的环境空气质量标准分为三级: 一类区执行一级
52、标准; 二类区执行二级标准; 三类区执行三级标准。 2021-4-29153 补充知识:评价等级确定方法 等标排放法 Pi(m3/h) 地形地形 Pi2.51092.5109Pi2.5 108Pi 2.5108 复杂地形复杂地形一一二二三三 平原平原二二三三三三 9 3 0 3 10 )/( )/( :)/( mmgC htQ P hmP i i i i 等等标标排排放放量量 评价工作等级 2021-4-29154 2021-4-29155 注意事项 环境空气质量标准(GB3095-1996)中未规定的参数则采用TJ3679中 的一次最高容许浓度值;在上列标准中未规定的项目可选用国外标准,但
53、必须征得环保部门批准。 对一个拟建项目,通过初步工程分析,可以确定13个污染物为主要污染 物,然后计算其Pi值,取其中最大者,确定评价级别。 可以根据项目规模及其周围的环境情况,以及当地大气污染程度,对评价 工作的级别作适当调整,但调整幅度上下不应超过一级。对于三级评价项 目,如果Pi2.5 107,其评价内容可按有关规定进一步从简。调整或从 简结果应征得环保主管部门同意。 2021-4-29156 工业企业设计卫生标准(TJ36-79) 编号编号物质名称物质名称 最高容许浓度(最高容许浓度(mg/m3) 一次一次日平均日平均 1一氧化碳一氧化碳3.001.00 2乙醛乙醛0.01 3二甲苯二
54、甲苯0.30 4二氧化硫二氧化硫0.500.15 2021-4-29157 例题 题目:某拟建化工厂位于平原地区,排放的三种主要污染物量为: 硫酸雾40kg/h,氮氧化物10kg/h,硝基苯1kg/h;该厂排气筒 高拟定为H=60m。问该项目的评价等级。 已知:按GB3095-1996,氮氧化物的1h平均浓度 C0NOx=0.15mg/m3;该标准缺其他两项,因此查TJ36-79的值: C0H2SO4=0.30mg/m3,硝基苯C0NB=0.01mg/m3。 答案:Pimax=P0H2SO4=1.31082.5108。故该项目定为三级评 价项目。 2021-4-29158 二、大气污染源调查和
55、现状评价 目的:找出影响评价区域大气质量的主要污染源和主要污 染物,为确定大气环境现状监测因子和大气环境影响评价因子 提供依据。 1污染源调查内容 (1)工艺流程:按生产工艺流程或按分厂、车间分别绘制污染流 程图。 (2)排放量: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。 2021-4-29159 (3)对改扩建项目的主要污染物排放量:应给出现有工程排放量, 新扩建工程排放量,以及预计现有工程经改造后污染物的削减量, 并按上述三个量计算最终排放量。 (4)毒性较大的物质:除调查统计主要污染物的正常生产的排放量 外,对于毒性较大的物质还应该估计其非正常排放量。如点火开
56、炉、 设备检修、原燃料中毒性较大成分含量波动、净化措施达不到应有 效率的设备及管理事故等。除极少数要求较高的一级评价项目外, 一般只对上述各项中排放量显著增加的非正常排放进行统计。 2021-4-29160 (5)污染物排放方式:可将污染源划分为点源和面源,面源包括 无组织排放源和数量多、源强源高都不大的点源。可根据污染 源源强和源高的具体分布状况确定点源的最低源高和源强。厂 区内某些属于线源性质的排放源可并入其附近的面源,按面源 排放统计。 2021-4-29161 (6)点源调查统计内容: 排气筒底部中心坐标及分布平面图; 排气筒高度(m)及出口内径(m); 排气筒出口烟气温度(K); 烟
57、气出口速度(m/s); 各主要污染物正常排放量(t/a,th或kgh); 毒性较大物质的非正常排放量(kgh); 排放工况,如连续排放或间断排放,间断排放应注明具体排放 时间、时数和可能出现的频率: 2021-4-29162 (7)面源调查统计内容:将评价区在选定的坐标系内网格化。可 以评价区的左下角为原点,分别以东(E)和北(N)为正x轴和正y 轴。网格的单元,一般可取11 km2,评价区较小时,可取 500 500 m2,建设项目所占面积小于网格单元面积时,可取 其为网格单元面积。然后,按网格统计面源下述参数: 主要污染物排放量t(hkm2); 面源排放高度(m),如网格内排放高度不等时,
58、可按排放量加 权平均取平均排放高度; 2021-4-29163 面源分类:如果面源分布较密且排放量较大,当其高度差较 大时,可酌情按不同平均高度将面源分为23类。 (8)对排放颗粒物的重点点源:除排放量外,还应调查其颗粒物 的密度及粒径分布。 (9)风面源:原料、固体废物等堆放场所产生的扬尘可作为“风 面源”处理,应通过试验或类比调查,确定其起动风速和扬尘 量。 对于规模较小的建设项目,污染源调查内容可适当从简。 2021-4-29164 对于评价区内其他工业污染源的调查内容,可参照上述建 设项目污染源调查的有关内容进行。一般可直接从近期的“工 业污染源调查资料”中收集,对于 “工业污染源调查
59、资料”中 有明显错误的和重点污染源,应进行校对和核实。 民用污染源调查,主要污染因子可限二氧化硫、颗粒物二 项,其排放量可按全年平均燃料使用量估算,对于有明显采暖 和非采暖期的地区,应分别按采暖期和非采暖期统计。 界外区域较大点源的调查内容,可参照评价区内工业污染 源调查内容进行。 2021-4-29165 2调查方法 对于新建项目可通过类比调查或根据设计资料确定污染源 资料;对于改扩建项目的现有工业污染源调查,可以现有的 “工业污染源调查资料”为基础,再对变化情况进行核实、调 整。 评价区内其他工业污染源的调查,一般可直接取近期的 “工业污染源调查资 料”。对于重点污染源,必要时应进行核 实
60、。 核实污染物排放量一般有三种方法: (1)现场实测:对于有组织排放的大气污染物(如烟囱排放的 SO2、NOx和烟尘等),可根据实测的废气流量和污染物浓度, 依下式计算: 2021-4-29166 Qi=QNi10-6 式中:Qi 废气中污染物i的排放量,kgh; QN 废气体积流量,m3h; i 废气中污染物i的浓度实测值,mgm3。 (2)物料衡算法: 对一些无法实测的污染源,可采用此种算法 计算污染物的排放量,其通式如下: G投入G产品+G流失 式中:G投入 投人物料量总和; G产品 所得产品量总和; G流失 物料或产品流失总和。 2021-4-29167 (3)经验估算法:对于某些特征
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