五大气环境影响评价课件

第五章大气环境影响评价

第一节概述一、重要法规和标准大气污染防治法（2000.4）大气污染防治法实施细则地方环境规划中有关大气污染源指标的规定环境空气质量标准（GB3095-1996）及其修改单（2000）工业企业设计卫生标准（TJ36-79）·居住区大气中有害物质的最高允许浓度大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）大气污染物行业排放标准和地方排放标准制定地方大气污染物排放标准的技术方法（GB/T13201-91）环境影响评价技术导则——大气环境（HJ/T2.2-2008）第一节概述二、大气环境影响评价的任务从保护环境的目标出发，通过调查、预测等手段，对项目在建设施工期和建成后运营期所排放的大气污染物对环境空气质量影响的程度、范围和频率进行分析、预测和评估，为建设项目的厂址选择、排污口设置、大气污染防治措施制定以及其他有关的工程设计、项目实施环境监测等提供科学依据或指导性意见。三、大气环境影响评价技术工作程序第一阶段：包括研究有关文件、环境空气质量现状调查、初步工程分析、环境空气敏感区调查、评价因子筛选、评价标准确定、气象特征调查、地形特征调查、编制工作方案、确定评价工作等级和评价范围。第二阶段：包括污染源的调查与核实、环境空气质量现状监测、气象观测资料调查与分析、地形数据收集和大气环境影响预测与评价等。第三阶段：包括给出大气环境影响评价结论与建议、完成环境影响评价文件的编写等。第一节概述四、大气环境影响评价等级和范围（一）评价等级的划分（1）根据项目的初步工程分析结果，选择1—3种主要污染物，分别计算每一种污染物的最大地面浓度占标率Pi(第i个污染物)，及第i个污染物的地面浓度达标限值10%时所对应的最远距离D10%,其中Pi定义为：Pi=Ci/C0i*100%式中：Pi-第i个污染物的最大地面浓度占标率；Ci-采用估算模式计算出的i个污染物的最大地面浓度，mg/m3;c0i-第i个污染物的环境空气质量标准，mg/m3，一般选用GB3095-1996中1小时平均取样时间的二级标准的浓度限值；对于没有小时浓度限值的污染物，可取日平均浓度限值的三倍值；该标准中未规定的参数则采用TJ36-79一次最高允许浓度值；在上列标准中未规定的项目可选用国外标准。表5-1大气环境影响评价工作级别第一节概述如果评价范围内包含一类环境空气质量功能区、或者评价范围内主要评价因子的环境质量已接近或超过环境质量标准、或者项目排放的污染物对人体健康或生态环境有严重危害的特殊项目，评价等级一般不低于二级。对于以城市快速路、主干路等城市道路为主的新建、扩建项目，应考虑交通线源对道路两侧的环境保护目标的影响，评价等级应不低于二级。对于公路、铁路等项目，应分别按项目沿线主要集中式排放源（如服务区、车站等大气污染源）排放的污染物计算其评价等级。第一节概述（二）评价范围的确定（1）根据项目排放污染物的最远影响范围确定项目的大气环境影响评价范围。即以排放源为中心点，以D10%为半径的圆或2D10%为边长的矩形作为大气环境影响评价范围；当最远距离超过25km时，确定评价范围为半径25km的圆形区域或边长50km的矩形。（2）评价范围的直径或边长一般不应小于5km。（3）对于以线源为主的城市道路等项目，评价范围可设定为线源中心两侧各200m的范围。第二节大气污染源调查一、污染因子的筛选选择建设项目等标排放量较大的污染物为主要污染因子。在评价区已造成严重污染的污染物。污染源调查中的污染因子数，一般不宜多于5个。对某些排放大气污染物数目较多的企业，如钢铁、化工企业，其污染因子可适当增加。第二节大气污染源调查三、污染源调查的基本内容1.一级评价项目污染源调查内容（1）污染源排污概况调查在满负荷排放下，按分厂、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。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，并计算最终排放量。除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估计其非正常排放量。对于周期性排放的污染源，还应给出周期性排放系数，取值为0-1。第二节大气污染源调查（2）点源调查内容排气筒底部中心坐标，以及排气筒底部的海拔高度（m）；排气筒几何高度（m）排气筒出口内径（m）；烟气出口速度（m/s）；排气筒出口处烟气温度（K）；各主要污染物正常排放量（g/s），排放工况，年排放小时数（h）；毒性较大物质的非正常排放量（g/s），排放工况，年排放小时数（h）；第二节大气污染源调查（3）面源调查内容面源起始点坐标，以及面源所在位置的海拔高度（m）；面源初始排放高度（m）；各主要污染物正常排放量（g/s.m2），排放工况，年排放小时数（h）；矩形面源：初始点坐标，面源的长度（m），面源的宽度（m），与正北方向逆时针的夹角；多边形面源：多边形面源的顶点或边数以及各顶点坐标；近圆形面源：中心点坐标，近圆形半径（m），近圆形顶点或边数。第二节大气污染源调查（5）线源调查内容第二节大气污染源调查2.二级评价项目污染源调查内容参照一级评价项目执行，可适当从简。3.三级评价项目污染源调查内容只调查污染源排污概况，并对估算模式中的污染源参数进行核实。第三节污染气象参数调查大气污染物浓度是由污染物排放量和污染气象条件共同决定的，污染气象条件的好坏反映了当地大气自净能力的高低。大气的自净能力，是指由于大气自身的运动而使大气污染物输送、稀释扩散，从而起到对大气的自净作用，包括平流输送、湍流扩散和清除机制（主要包括干沉降和湿沉降）。第三节污染气象参数调查（一）大气稳定度大气稳定度系指整层空气的稳定程度，是大气对其中作垂直运动的气团是加速、遏制还是不影响其运动的一种热力学性质。定性描述：外力使气块上升或下降气块去掉外力气块减速，有返回趋势，稳定气块加速上升或下降，不稳定气块停在外力去掉处，中性大气不稳定，湍流和对流充分发展，扩散稀释能力强。第三节污染气象参数调查定量判断

则有判据：

第三节污染气象参数调查第三节污染气象参数调查大气稳定度的确定方法：常用Pasquill法（帕斯奎尔法）Pasquill法用太阳高度角、云量（总云量、低云量）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。分类时，首先由云量与太阳高度角查出太阳辐射等级，再由太阳辐射等级与地面风速查找稳定度等级。第三节污染气象参数调查第三节污染气象参数调查（二）薰烟逆温：指气温随高度增加的现象。逆温表征为非常稳定的气层，阻碍空气上升运动的发展，形成污染物扩散的阻挡层，使得近地层的污染物质不容易穿透逆温的屏障向上扩散，而只能在逆温层下部有限空间内聚积，当逆温破坏时，地面形成高浓度，也就是常说的薰烟污染。第三节污染气象参数调查（二）薰烟研究逆温，应研究逆温的强度（每上升100m气温的增加）、逆温的底、顶高度、逆温的厚度（逆温的底、顶高度之差）、逆温的频率（出现逆温的次数占总的观测次数的百分比）、逆温的生消规律（逆温的生成、消退时间以及逆温持续时间）、逆温的种类等。同时，还应分析逆温与污染源高度之间的相互关系，以计算有逆温存在时的污染物浓度分布，特别是“封闭性”扩散和薰烟型污染时的浓度。第三节污染气象参数调查（三）大气混合层高度如果下层空气湍流强，上部空气湍流弱，中间存在一个湍流特征不连续界面。污染气象学把湍流特征不连续界面以下的大气称为混合层，其高度就是混合层高度。大气混合层厚度（或高度）实质上是表征污染物在垂直方向被热力湍流稀释的范围，即低层空气热力对流与湍流所能达到的高度，它与大气稳定度有密切关系，而风速则直接影响动力湍流的发展。大气混合层高度的确定方法有干绝热法、罗氏法、查法等。第三节污染气象参数调查（四）联合频率所谓联合频率是指由风向、风速、大气稳定度构成的组合频率。即统计不同风速、风向和大气稳定度出现几率。通常取１７个方位，稳定度分六级，风速分５档，即＜１．５ｍ／ｓ，１．５～３ｍ／ｓ，３．１～５ｍ／ｓ，５．１～７ｍ／ｓ，＞７ｍ／ｓ。风向、风速、稳定度联合频率（%）举例风向、风速、稳定度联合频率（%）举例第三节污染气象参数调查（五）风场风向：指风的来向，用16个方位表示。风速：空气在单位时间内移动的水平距离，通常以m/s表示。风频：吹某一风向的风的次数，占总的观测统计次数的百分比，称为该风向的风频。风频表征下风向受污染的几率。风频最大的风向，称为主导风向，其下风向即位污染几率最大的方位。风向玫瑰图：在其坐标中按16个风向标出其频率的大小。局地风：海陆风、山谷风、过山气流、城市热岛环流等。第三节污染气象参数调查海陆风山谷风城市热岛环流第三节污染气象参数调查（六）大气边界层大气边界层是指由于受下垫面影响而湍流化的低层大气。通常为距地面1~2km以下高度的大气层。大气边界层平均场参数的观测主要针对复杂地形的一、二级评价项目，包括地面观测和低空探测。地面观测内容包括地面大气温度、湿度、气压、总云和低云量；距地面10m高的风向、风速；复杂地形条件下的山谷风、海陆风、城市环流等出现的频率、时段和风速阈值，并尽可能观测出这些局地风所涉及的空间范围；在山区要注意背风涡和下洗现象，观测其出现的气象条件、频率、空间范围以及下洗程度等。低空探测应至少有一个低空探测点（一般在气象中心站）。根据地形的复杂程度，还应适当增加探空点。第三节污染气象参数调查表5-5各稳定度下的P值稳定度等级地区ABCDE、F城市0.100.150.200.250.30乡村0.070.070.100.150.25第三节污染气象参数调查（七）大气湍流指气流在三维空间内随空间位置和时间的不规则涨落，伴随着流动的涨落，温度、湿度、风乃至大气中各种物质的属性的浓度及这些气象要素的导出量都呈无规则涨落。换言之，空气的无规则运动，谓之大气湍流。大气湍流对大气中污染物的扩散起着重要作用，湍流扩散是空气污染局地扩散的主要过程，是污染物浓度降低的主要原因。大气湍流的主要效果是混合，它使污染物在随风飘移过程中不断向四周扩展，不断将周围清洁空气卷入烟气中，同时将烟气带到周围空气中，使得污染物浓度不断降低。常用的测量方法：示踪剂法，平移球法，放烟照相法，固定点测量法（脉动风速仪或风温仪），遥感方法以及室内模拟试验（环境风洞）等。第三节污染气象参数调查（八）大气扩散系数大气湍流扩散参数的测量方法：主要有示踪剂法、平移球法、放烟照相法、固定点脉动风速仪或风温仪、环境风洞模拟试验等。示踪剂法和平移球法主要适用于水平扩散参数的测量。平面照相法作为前两种方法的补充，用以测量垂直扩散参数。第三节污染气象参数调查有风时扩散参数的确定第三节污染气象参数调查（八）大气扩散系数平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法：对于A、B、C级稳定度，直接由表4-6和表4-7查算；对于D、E、F级稳定度，则需向不稳定方向提半级后由表查算，采样时间为30min。工业区域城区中的点源，其扩散参数选取办法:A、B不提级，C级提到B级，D、E、F级向不稳定方向提一级，再查表计算。丘陵山区的农村或城市，其扩散参数选取方法同工业区。第三节污染气象参数调查第三节污染气象参数调查第三节污染气象参数调查第三节污染气象参数调查（九）气象观测资料调查内容1.地面气象观测资料观测资料的常规调查项目：时间（年、月、日、时）、风向（以角度或按16个方位表示）、风速、干球温度、低云量、总云量。根据不同评价等级预测精度要求及预测因子特征，可选择调查的观测资料内容：湿球温度、露点温度、相对湿度、降水量、降水类型、海平面气压、观测站地面气压、云底高度、水平能见度等。第三节污染气象参数调查（九）污染气象分析的基本内容2.常规高空气象探测资料观测资料的时次：一般应至少调查每日1次（北京时间08点）的距地面1500米高度以下的高空气象探测资料。观测资料的常规调查项目：时间（年、月、日、时）、探空数据层数、每层的气压、高度、气温、风速、风向（以角度或按16个方位表示）。第三节污染气象参数调查（十）常规气象资料分析内容1.温度温度统计量：统计长期地面气象资料中每月平均温度的变化情况，并绘制年平均温度月变化曲线图。温廓线第三节污染气象参数调查2.风速风速统计量：统计月平均风速随月份的变化和季小时平均风速的日变化。风廓线3.风向、风频风频统计量：统计所收集的长期地面气象资料中，每月、各季及长期平均各风向风频变化情况。年、季风玫瑰图第四节大气环境影响预测预测内容：按评价等级确定评价内容预测工作的准备：评价区域网格概化、气象参数的处理、污染源分类、预测模式的选择及参数确定预测模式及参数确定：选择模式时应结合模式的适用范围和对参数的要求进行合理选择。预测成果表达

一、预测内容1.一级评价项目预测内容2.二级评价项目预测内容：为一级评价项目预测内容中的a、b、c、d项内容。3.三级评价项目可不进行上述预测。二、预测准备工作1.评价区域网格化（定义座标系）地形图准备（1/50000或其他比例尺）将评价区域划分网格将拟建工程置于图的中心位置计算点的确定：环境空气敏感区、预测范围内的网格点以及区域最大浓度点。各计算点的相对高程的确定预测对象为点源时可不划分网格二、预测准备工作2.气象参数的处理重要参数：风速廓线指数、稳定度的确定、混合层高度、联合频率及其统计方法（多年平均）等。3.污染源数据分类点源面源线源体源（三）预测模式及参数确定1.估算模式（三）预测模式及参数确定2.进一步预测模式（1）AERMOD模式系统（三）预测模式及参数确定2.进一步预测模式（2）ADMS模式系统（三）预测模式及参数确定2.进一步预测模式（3）CALPUFF模式系统（三）预测模式及参数确定3.大气卫生防护距离计算模式：基于估算模式开发的计算模式，主要用于确定无组织排放源的大气环境防护距离。（四）大气环境影响预测分析与评价（四）大气环境影响预测分析与评价第五节大气环境影响评价拟建项目选址、总图布置的合理性和科学性污染源的排放强度与排放方式避免、消除和减轻负面环境影响的对策设计阶段施工阶段运行阶段大气环境防护距离设置污染物排放总量控制指标的落实情况评价结论一、拟建项目选址、总图布置规划要求（城镇总规、环境规划、产业规划等）环境功能区限制大气环境影响的程度和范围（重大性）敏感点影响程度特殊项目的选址规定（如危险废物处置、重污染行业）方案比选（选址及总图）公众意见二、污染源的排放强度与排放方式根据大气环境影响预测结果，比较污染源的不同排放强度和排放方式（包括排气筒高度）对区域环境的影响，并给出优化调整的建议。三、避免、消除和减轻负面环境影响的对策1.设计阶段生产工艺的清洁生产评价污染防治措施及其技术经济可行性分析总图布置调整区域污染治理的支持2.施工阶段施工阶段的环境影响（场尘、尾气）施工组织及监察

3.运行阶段生产设备的正常运行污染治理技术及设施的正常运行企业环境管理及环境监测计划四、大气环境防护距离设置根据大气环境防护距离计算结果，结合厂区平面布置图，确定项目大气环境防护区域。若大气环境防护区域内存在长期居住的人群，应给出相应的搬迁建议或优化调整项目布局的建议。五、污染物总量控制指标的落实情况评价项目完成后污染物排放总量控制指标能否满足环境管理要求，并明确总量控制指标的来源。六、大气环境评价专题的结论1.项目概况、最终选择建设方案、大气环境影响因素及源强项目建设内容及规模方案比选结果大气环境影响因素及污染源强区域污染治理的支持2.评价区环境空气质量现状及主要问题

3.大气环境影响程度、范围及重大性判断4.大气环境影响减缓措施及可行性分析结论5.项目选址可行性（大气环境影响角度）6.项目的最终推荐方案及其环境影响可行性结论（三）预测模型及参数确定1.点源扩散高斯模式（1）座标系以排放点（无界点源或地面源）或高架源排放点在地面的投影点为原点，平均风向为x轴，y轴在水平面内垂直于x轴，y轴的正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面，向上为正方向，即为右手坐标系。（2）适用条件污染物的浓度在y、z方向上的分布是正态的（双正态假设）,在x方向只考虑迁移，不考虑扩散；有风，同一稳定度；连续性排放，污染物浓度不随时间变化；在扩散过程中污染物质量是守衡的。高斯模模型的座标系及假设（3）无限空间连续点源的高斯模式

由污染物正态分布假设有：由概率统计理论写出的方差表达式：由污染物正态分布假设有：上述四式组成方程组，解得：最后解得：（4）高架连续点源高斯模式（半边界）由高斯模型的假设（4），像源法求污染物在空气中的分布。（4）高架连续点源高斯模式（半边界）实源贡献：像源贡献：叠加后：高架点源高斯模型的不同关心点的浓度计算公式（5）烟气抬升高度烟气有效源高度H=烟囱几何高Hs+烟气抬升高度ΔH与烟气抬升有关的烟囱和环境条件参数基本参数烟囱出口内径、出口烟气温度、烟气流量、烟气流速、出口处环境温度、出口处风速、大气压力等。烟气热释放率（kJ/s

）单位时间内向环境释放的热量：ΔT：烟气温度与环境温度的差值QN：烟气折合成标准状态时的体积流量（Nm3/s）CP

：标准状态下的定压热容(=1.298kJ/度.Nm3)。烟气以实际出口温度Ts゜K时的排烟流量Qvm3/s表示时：

Pa：大气压力，（KPa

）。

Holland公式：适用于中性大气条件（稳定时减小，不稳时增加10％～20％）

Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。烟气抬升高度计算——霍兰德(Holland)公式烟气抬升高度计算—布里吉斯（Briggs）公式Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件

烟气抬升高度两个公式的比较某城市电厂有一座高100m的烟囱，烟囱出口内径5m，烟囱出口烟流速度17.42m/s，烟囱出口工况烟气流量342m3/s，烟气温度100℃，大气温度20℃，烟囱出口处平均风速4m/s，试用霍兰德和布里吉斯公式计算0.9和1.3km处阴天时的抬升高度。解：热释放率为：

烟气抬升高度计算——中国

（6）地面最大浓度

由地面轴线浓度公式可知：式中前一项随x而减小，后一项随x而增大，两项共同作用的结果，必然在某一距离

x处出现浓度C的最大值。另一方面，地面最大污染物浓度出现的位置和数值，与高架污染源在空中的位置有关，空中的位置则是以有效源高表现。因此还要考虑气象因素。给定风速条件下地面最大浓度

点源高斯模型中的标准差σy、σz可表示成下列幂函数形式：式中γ1、γ2、α1、α2均为常数。将上两式代入地面轴线浓度公式，对x求导，并令其等于零，便可取得地面最大污染物浓度的模式Cmax

和出现的位置Xm。当α1＝α2

时，上述式子可化简成为下列常用形式：危险风速条件下地面绝对最大浓度

以上高架连续点源的地面最大浓度计算式是在风速不变的情况下导出的。当风速变化时，风速增大时地面最大浓度应该减小；另一方面，有效源高H中隐含着风速增大时烟流抬升高度减小的影响，使地面最大浓度增大。因此，在某一风速下定会出现地面最大浓度的极大值，称为地面绝对最大浓度，此风速称为危险风速。将烟气抬升高度写成：地面绝对最大浓度Cmax为：（7）特殊点源模型封闭型扩散模式熏烟型扩散模式小风和静风时的点源扩散模式封闭型扩散模式有上部逆温时的扩散称为封闭型扩散

封闭型扩散模式污染物的浓度可看成是实源和无穷多对像源作用之和

h—混合层高度（m）K—计算的反射次数熏烟型扩散模式假设：D换成hf（垂向均匀分布）；q只包括进入混合层部分，则仍可用上面公式

熏烟型扩散模式适用条件：主要用于计算日出以后，贴地逆温从下而上消失，逐渐形成混合层（厚度为hf）时，原本积聚在这一层的污染物所造成的高浓度污染。小风和静风时的点源扩散模式

在小风（1.5m/s＞u10≥0.5m/s）和静风（u10＜0.5m/s)条件下，顺风向（x轴方向）扩散不能忽略，必须考虑三个方向的湍流扩散作用。

Φ(s)为误差函数，可根据S由数学手册查得γ01、γ02分别是横向和铅直向扩散参数的回归系数（σx=σy=γ01T，σz=γ02T），T为扩散时间(s)。

（8）点源多源模式

当需要预测评价区域内多个点源对某一接受点的浓度贡献时

（xi，yi）污染源座标（x，y）接受点座标C（x，y，0）=∑Ci（Xi，Yi，0）Xi=x-xi

Yi=y-yi

点源扩散浓度预测计算实例

例5：某地（P=100kPa）两工厂烟囱在城市的位置以下图中的平面坐标表示A(15,15)、B(150,150)（以m计），高度分别为100m和80m，SO2排放量分别为180g/s和130g/s；TSP排放量分别为340g/s和300g/s；烟气温度均为100℃，当地平均气温冬季为-10℃，春秋季节为15℃；其烟气流量分别为135m3/s和124m3/s。

（1）分别求两污染源在风速与X方向平行，C稳定度和相应情况的热排放率Qh,危险风速，地面绝对最大浓度值及发生部位（以平面坐标表示）。（2）若在接受点C(950,110)，风向平行X，地面风速2.5m/s，C稳定度，考虑叠加效果。（3）若在接受点C(950,110)，地面风速0.8m/s,其他条件同上，考虑叠加效果。

点源扩散浓度预测计算实例点源扩散浓度预测计算实例例6：某城市远郊区有一高架源，烟囱几何高度为100m，实际排烟率为20m3/s,烟气出口温度为200摄氏度，求在有风不稳定条件下，环境温度为10摄氏度，大气压力为1000hpa，10m高度处风速为2.0m/s情况下，烟囱的有效源高。点源扩散浓度预测计算实例例7：某城市工业区一点源排放的主要污染物为SO2，其排放量为200g/s，烟囱几何高度为100m。求在不稳定、10m高度处风速为2.0m/s、烟囱有效源高为200m情况下，下风向距离800m处的地面轴线浓度（扩散参数可不考虑取样时间的变化）。点源扩散浓度预测计算实例例9：城市某工厂锅炉耗煤量为600kg/h，S%=1%，脱硫效率为50%，烟囱几何高度为100m。求在大气稳定度为强不稳定，10m高度处风速为1.5m/s，烟囱抬升高度为50m情况下，SO2最大地面浓度。（9）点源扩散浓度预测小结2.线源扩散模型1.无限长线源扩散模式

2.有限长线源扩散模式风向与线源垂直

风向和线源交角ф>45°线源扩散模型举例例10：在阴天（D级稳定度）情况下，风向与公路垂直，平均风速为4m/s，最大交通量为8000辆/h，车辆平均速度为64km/h，每辆车排放CO量为2×l0-2g/s，试求距公路下风向300m处的CO浓度。

解：把公路当作一无限长线源，源强为：D级稳定度300m处σz=12.1m；（三）预测模型及参数确定3.长期平均模式（三）预测模型及参数确定（三）预测模型及参数确定（三）预测模型及参数确定4.面源扩散模式主要的面源扩散模式有后退点源模式（或称虚点源模式）、窄烟云模式（或称ATDL模式）、箱模式等。前者主要用于计算小面源，后两者主要用于较大面源。（三）预测模型及参数确定（三）预测模型及参数确定5.体源排放模式（三）预测模型及参数确定6.颗粒物模式（三）预测模型及参数确定7.日平均浓度计算典型气象条件是指对环境敏感区或关心点易造成严重污染的风向、风速、稳定度和混合层高度等的组合条件