第六章 大气环评

刘文华主讲第六章

大气环境影响评价目录第一节大气污染物的扩散第二节大气环境现状调查与评价第三节大气环境影响预测第四节大气环境影响评价第一节大气污染物的扩散大气——环绕地球的全部空气的总和。环境空气——指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气。一、大气环境污染大气污染——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，即超过了空气的稀释、扩散能力，使大气质量恶化，给人类和生态环境带来了直接和间接的不良影响。1、大气污染源大气污染源：

自然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源，如火山、闪电产生的气体、尘埃。

人为源：人类生产和生活活动所形成的污染源。可分为点源（连续点源、瞬时点源）、面源、线源、体源。

源参数——指污染源排放污染物的数量、组成、排放方式、排放源的密集程度及位置等。它是影响大气污染的重要因素。决定了进入大气的污染物的量和所涉及的范围。大气污染源接污染源几何形状分接污染源排放时间分接污染源排放形式分接污染源几何高度分点源线源面源体源连续源瞬时源间歇源有组织排放源无组织排放源高架源低架源2、大气污染物常规大气污染物GB3095中所规定的二氧化硫（SO2）、颗粒物（TSP、PM10）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）等污染物。特征污染物指项目排放的污染物中除常规污染物以外的特有污染物，主要指项目实施后可能导致潜在污染或对周边环境空气保护目标产生影响的特有污染物。二、大气扩散过程大气扩散——排放到大气中的空气污染物，在大气湍流的作用下迅速地分散开来的现象。污染气象要素——指与大气污染或大气自然净化有关的那一部分气象要素。1、大气湍流大气湍流——大气的无规则运动。风速的脉动（或涨落）和风向的摆动就是湍流作用的结果。按其形成原因可分为热力湍流和机械湍流两种。热力湍流：温度分布不均引起机械湍流：风速分布不均及地面粗糙度引起2、大气稳定度和污染①波浪型：大气不稳定，γ-γd>0，污染物扩散良好；②锥型：大气为中性条件，γ-γd≈0，烟流呈园锥型，污染物扩散比较迅速，仅次于不稳定条件；③扇型型(也称平展)：出现于大气稳定条件，γ-γd<-1，此时湍流受抑制，烟流垂直方向扩散很小，烟流象一条带子飘向远方；④屋脊型（爬升型或城堡型）：这种烟流的下部是稳定的大气，上部是不稳定的大气。⑤漫烟型（熏烟型）：这种烟流下部大气不稳定而上部大气稳定。与爬升型正好相反，即烟流下部γ-γd>0，上部γ-γd<-1，污染物向下扩散，造成地面的强烈污染，这种情况如持续时间长，会出现严重污染事件。波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）

3、影响大气污染的其他因素（1）风①气象上把水平方向的空气运动称为风，风是矢量，有方向（风向）和大小（风速）。当污染物排入大气后，风向决定了污染物的移动方向；风速大小反映了大气对污染物稀释扩散能力的强弱。②辐射与云太阳辐射是地球大气的主要能量来源。地面及大气的热状况。温度的分布和变化化制约着大气运动状态，影响着云和降水的形成，对空气污染起着一定的作用。③天气形势天气现象和气象状况都是在相应的天气形势背景下产生的。如气压高低、云量多少、逆温状况、降水、雾等天气形势都对空气污染有影响。④下垫面条件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。如山区地形（山谷风）、水陆界面（海陆风）、城市热岛效应就是典型的下垫面影响大气污染的例子。

第二节

大气环境现状调查与评价

一、大气污染源调查与评价

（一）大气污染源一个能够释放大气污染物到大气中的装置、设备和场所统称为大气污染源。在大气环境影响评价中，通过15m及以上高度排气筒排放划定为有组织排放，凡不通过排气筒或通过15m高度以下排气筒排放属无组织排放。（二）污染因子筛选与大

气污染源调查对象污染因子筛选：根据评价项目的特点和当地大气环境质量状况对污染因子进行筛选。①项目等标排放量P较大的污染物；②特征污染物；③评价区内已造成严重污染的污染物。工业污染源调查：可直接取自近期的“污染源调查资料”和从当地环保部门取得相关资料，必要时对重点污染源进行核实。民用污染源调查：可根据全年平均燃料使用量估算二氧化硫、颗粒物的排放量。（三）大气污染源调查方法1、现场实测法监测废气流量、排放污染物浓度。按下式计算：Qi=Qn·Ci×10-6式中：Qi——废气中i类污染物的源强，kg/h；Qn——废气体积（标准状态）流量，m3/h；Ci——废气中污染物i的实测浓度值，mg/m3。2、物料衡算法∑G投入＝∑G产品＋∑G流失

或∑G流失＝∑G投入－∑G产品式中：∑G投入——投入物料量总和；∑G产品——所得产品量总和；∑G流失——物料和产品流失量总和。3、经验估计法对于某些特征污染物排放量，可依据①一些经验公式（例如：燃烧排放的SO2：二氧化硫＝耗煤量×含硫×2×80%）计算；②一些经验的单位产品的排放系数来计算；③万元产值排放系数法（城市综合产值排放系数、行业综合产值排放系数等）计算。（四）大气污染源调查内容一级评价调查内容: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对改扩建项目应给出：现有排放量、扩建工程排放量、以及现有工程经改造后的污染物预测削减量（三本账）。并按上述三个量计算最终排放量；③对于毒性较大的污染物还应估计其非正常排放量；④对于周期性排放的污染源，还应给出周期性排放系数，周期性排放系数取值为0~1，一般可按季节、月份、星期、日、小时等给出周期性排放系数(表C.3)。⑤点源调查内容：A：排气筒底部中心坐标及排气筒底部的海拔高度；B：排气筒几何高度及出口内径；C：烟气出口速度；D：排气筒出口烟气温度；E：各主要污染物正常排放速率（g/s），排放工况，年排放小时数（h）；F：毒性较大物质的非正常排放速率（g/s），排放工况，年排放小时数（h）；G：点源（包括正常排放和非正常排放）参数调查清单见表C.4⑥面源调查内容：A：面源起始点坐标及面源所在位置的海拔高度（m）；B：面源初始排放高度（m）；C：各主要污染物正常排放速率[g/(s.m2)]，排放工况，年排放小时数（h）；D：矩形面源:初始点坐标，面源长度（m），面源宽度（m），与正北方向逆时针的夹角；E：多边形面源:多边形面源的顶点数和边数（3~20）以及各顶点坐标；F：近园形面源:中心点坐标，近园形半径，近园形顶点数和边数；G：各类面源参数调查清单见表C.5、C.6、C.7⑦体源调查内容：A：体源中心点坐标及体源所在位置的海拔高度（m）；B：体源高度（m）；C：体源排放速率(g/s)，排放工况，年排放小时数（h）；D：体源的边长:（把体源划为多个正方形的边长）E：初始横向扩散参数（m），初始垂直扩散参数（m）；F：体源参数调查清单见表C.8⑧线源调查内容：A：线源几何尺寸（分段坐标），线源距地面高度（m），道路宽度（m），街道街谷高度（m）；B：各种车型的污染物排放速率[g/（km.s)]；C：平均车速（km/h），各时段车流量（辆/h），车型比例；D：线源参数调查清单见表C.9⑨对排放颗粒物的重点点源，应调查颗粒物的粒径(

m)及分级(最多不超过20级)，颗粒物的质量密度(g/cm3)以及各级颗粒物所占的质量比（0~1）；二、三级评价调查内容:二级评价项目调查内容参照一级评价项目执行，可适当从简，三级评价项目可只调查污染源排污概况，即一级评价中的①②③④项，并对估算模式中的污染源参数进行核实。二、污染气象调查与分析

（一）污染气象调查内容（1）、气候区划分及其主要气候参数。（2）、地面常规气象资料的统计分析。包括风场特征，风玫瑰，温度场特征，大气稳定度频率分布，风向、风速、大气稳定度联合频率。（3）、大气扩散参数。（4）、大气边界层风场和温度场特征，重点是逆温特征和风速随高度的变化。对于二、三级评价，至少应当包括风玫瑰和联合频率。（二）常规气象资料的统计分析：1、常规气象资料获取（1）对于一、二级评价项目，如果气象台（站）在评价区域内，且和该建设项目所在地的地理条件基本一致，则其大气稳定度和可能有的探空资料可直接使用，其他地面气象要素可作为该点的资料使用。对于三级评价，可直接使用距建设项目所在地距离最近的气象台（站）资料。（2）对于气象站位于评价区外或建设地与气象站地形差异明显，则建设项目所在地附近的气象台（站）资料，必须在与现场观测资料进行相关分析后方可考虑其使用价值。（3）当常规气象资料不能满足评价工作需要时，应当进行污染气象现场观测。现场污染气象观测的主要内容如下：①大气边界层风向风速廓线。②大气扩散参数。③大气边界层温度廓线。④烟气抬升。2、调查期常规气象资料的调查期，对于一级评价项目，至少应为最近三年；二、三级评价项目，至少应为最近一年。3、地面气象资料调查内容一级评价项目至少应包括：①年、季（期）地面温度、露点温度、降雨量；②年、季（期）风玫瑰图；③月平均风速变化图；④季（期）小时平均风速日变化；⑤年、季（期）风向、风速、大气稳定度联合频率图。二、三级评价项目至少应进行上述②和⑤两项的调查。4、低空探空资料一、二级评价项目酌情调查1500m以下的风和气温资料：①规定时间的风向、风速随高度的变化；②年、季（期）规定时间的逆温情况；③规定时间各级稳定度的混合层高度；④日混合层最大高度及对应的大气稳定度。5、拟建项目周围下垫面条件如平原地形；山区地形；水陆界面；城市热岛效应；局地环流；山谷风；海陆风等。（三）大气稳定度及其分级大气稳定度可以理解为某一气层或气团保持其空间位置相对稳定的能力或程度。即当气层受到扰动，气块受任何方向扰动，返回原位置的程度。P－T法根据地面风速（U10）、日照量和云量把大气稳定度分为六类，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。P－T法需要参数：太阳高度角h0、当地纬度φ、当地经度λ、进行观测时的北京时间t、太阳倾角σ。P－T法步骤：①收集判定稳定度的气象参数；②计算太阳高度角；③由云量和太阳高度角判定太阳辐射等级数；④由地面风速和太阳辐射等级数判定大气稳定数。三、大气环境质量现状调查与评价大气环境质量现状调查与评价的目的，是通过收集现有大气环境监测资料和布点监测，查清评价区大气环境质量现状，为大气环境影响预测和评价提供背景数据，主要内容包括；获取现有监测资料，开展现状监测，根据监测数据分析评价当地大气环境质量现状。（一）现有监测资料的调查与分析从相关环境监测机构和评价机构收集评价区及界外区例行大气监测资料（至少三年的监测数据）统计分析各点各期的主要污染物的浓度值、超标率、随时间的变化规律等。如果没有例行大气监测资料，或为了获取符合该项目评价要求的详细监测数据，则要在评价期间对大气环境质量现状进行监测。（二）大气环境现状监测1、大气监测布点方法监测点的位置应具有较好的代表性和实用性，监测布点通常采用极坐标布点法，按不同评价等级在约00、450、900、1350、1800、2250、2700、3150、等方位布点，并在下风向加密，也可根据地形条件、风频分布特征及环境功能区、保护目标所在方位作适当调整。监测布点原则见表4。一级评价项目，监测点不应少于10个；二级评价项目监测点数不应少于6个；三级评价项目，如果评价区内已有例行监测点可不再安排监测，否则，可布置2－4个点进行监测。2、监测因子和范围监测因子根据国家规定的表征大气环境质量的常规污染物、当地大气中的主要污染物以及建设项目的特征污染物综合确定。监测范围应根据建设项目可能影响的范围确定。3、监测时间和采样分析方法

监测时间及频率应根据当地气象条件、评价等级及各项污染物数据统计的有效性规定综合确定。一般一级评价应在冬、夏两季各进行一期监测；二级评价可取一期不利季节，必要时也应作二期监测；三级评价项目可不作监测，必要时应作一期监测。由于气候存在着7天左右的短周期变率，因此每期监测至少应取得有季节代表性的7天有效数据，监测频率应满足《环境空气质量标准》规定的要求，采样分析方法按《环境监测技术规范》进行。（三）大气环境现状分析与评价1、监测数据统计与分析对监测结果的统计在说明评价区内大气污染物监测浓度范围、平均值、超标率的同时，还应进行浓度时空分布特征分析和浓度变化与污染气象条件的相关分析。一般包括：各点各期各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；一次值及日均值超标率；不同功能区浓度变化特点及平均超标率；浓度日变化及季节变化规律；浓度与地面风向、风速的相关性分析等。2、大气环境质量现状评价大气环境质量现状评价一般采用指数法，环境质量指数包括单项指数和综合指数。设某污染物实测浓度为Ci（mg/m3），其评价标准为Coi（mg/m3），则单项指数Ii为：

Ii=Ci／Coi

Ii为第i种污染物质量指数，Ii≤1，清洁；Ii＞1，污染。根据评价结果，确定评价区域主要污染物；对于超标，要分析超标原因。

综合指数是以诸评价因子的单指数为基础，通过各种数学关系式综合运算而得，一般采用单项指数的求和、平均等。综合指数虽然定量地评价了某一环境要素，但如果有几种污染物浓度很低，就可能把某个污染物浓度很高的情况掩盖，事实上任何一种污染物浓度较高时都可能引起较大的危害，显然，用综合指数表征大气环境质量的优劣往往与实际情况有差距，因此实际工作中较少使用。

第三节大气环境影响预测

一、概述

（一）预测目的及操作过程主要目的是为评价提供可靠和定量的基础数据，具体包括以下几个方面：⑴了解建设项目建成后对大气环境影响的程度和范围；⑵比较各种建设方案对大气环境质量影响；⑶给出各类或各种污染源对任一点污染物浓度的贡献（污染分担率）；⑷优化城市和区域的污染源布局以及对其实行总量控制。大气环境影响预测的操作过程包括：⑴选择适合项目工程特征及项目所在地地形、气象特征的扩散模式；⑵确定预测因子；⑶确定预测范围；⑷确定源参数和模式参数；⑸大气环境影响预测；⑹模式验证；⑺预测结果整理。

（二）预测方法通常采用模式预测法，即大气扩散模式进行大气环境影响预测。所谓大气扩散模式，就是以大气扩散理论和实验研究结果为基础，将各种污染源、气象条件和下垫面条件模式化，从而描述污染物在大气中输送、扩散、转化的数学模式。实际的环境影响预测，通常采用法规大气扩散模式。所谓法规大气扩散模式是指由政府部门颁布实施，在工程上普遍应用的大气扩散模式，其中需要给定的输入参数，可由常规气象参数、物理常数或经验数据求出。我国已颁布的现有法规大气扩散模式基本上都属于正态模式类型（如高斯模式）。法规大气扩散模式法规大气扩散模式法规大气扩散模式法规大气扩散模式（三）预测内容⑴1小时平均和24小时取样时间的最大地面浓度和位置；⑵不利气象条件下（如熏烟状态），评价区域内的浓度分布图及出现的频率；⑶评价区域季（期）、年长期平均浓度分布图；⑷可能发生的非正常排放条件下相应于⑴~⑶各项的浓度分布图。一级评价项目必要时，还应预测施工期的大气环境质量，三级评价可只进行⑴~⑶项所规定的预测内容。二、常用大气扩散模式及应用条件

（一）瞬时单烟团正态扩散模式式中：X、Y、Z——预测点的空间坐标；X0、Y0、Z0——烟团初始空间坐标；X’、Y’、Z’——烟团中心在t~t0期间的迁移距离，m；

T、t0——预测时间和初始时间，s；u、v、w——烟团中心在x、y、z方向上的速度分量，m/s；ρ——预测点烟团瞬时浓度，mg/m3；Q——烟团的瞬时排放量，mg/s；σx、σy、σz——x，y，z方向的扩散参数，m。（二）有风点源扩散模式

1、有风点源扩散模式（u10≥1.5m/s）式中：Q——单位时间排放量，mg/s；µ——排气筒出口处的平均风速，m/s；σy——横向扩散参数，m；σz——垂直扩散参数，m。He——排气筒有效高度：He=H+ΔH；H——排气筒距地面几何高度，m；ΔH——烟气抬升高度，m。扩散参数：

式中：α1——横向扩散参数回归指数；α2——铅直扩散参数回归指数；γ1——横向扩散参数回归系数；γ2——铅直扩散参数回归系数；x——距排气筒下风向水平距离，m。污染源下风向任一点地面（z=0）浓度计算模式：：污染源下风向轴线上任一点地面（y=0、z=0）浓度计算模式：

有混合层反射的扩散模式:式中：h——混合层高度，m；k——反射次数，一、二级评价项目取k=4已足够，三级评价项目可取k=0。

2、单源扩散的地面轴线最大浓度对于有风正常排放点源扩散模式，其地面轴线最大浓度ρmax及其距排气筒的距离Xm采用下式计算：（三）小风（0.5m/s≤u10<1.5m/s）和静风

（u10<0.5m/s）扩散模式γ01、γ02分别是小风静风时横向和铅直向扩散参数的回归系数，Ф（s）是正态分布函数，可要据s由数学手册查得。（四）熏烟扩散模式当稳定气层消退到烟流顶高度hf（He+2.15σz）时（五）长期平均浓度公式①简单扇形公式（常用于计算典型日的平均浓度）

②联合频率计算公式式中：k、m、l——风向、稳定度、风速等级的下标;ρk.m.l——在每一个给定风向、稳定度、风速时的浓度，可取相应的高斯扩散公式计算;φk.l.m——风向、稳定度、风速的相对联合频率。（六）线源扩散模式式中：QL——线源强度，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。（七）连续面源模式式中：Q——源强，mg/s；x0——向上风向后退的距离，m。（八）非正常排放模式1、有风情况（u10≥1.5m/s）2、小风（0.5m/s≤u10<1.5m/s）和静风（u10<0.5m/s）情况（九）尘（颗粒物）模式粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算，粒径大于15μm的颗粒物：由倾斜烟流模式计算：式中：α——尘粒子的地面反射系数；Vg——尘粒子的沉降速度，m/s；d——尘粒子的直径，

m；ρ——尘粒子的密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2；μ——空气动力粘性系数，pa

s。三、模式中参数选取与计算

（一）风速u模式中风速u（m/s）为排气筒出口处风速，除实测外，可按下式求算：式中:u2——z2高度处平均风速，m/s；u1——邻近气象台（站）z1高度五年平均风速，m/s；z1——相应气象台（站）测风仪所在高度（常为10m），m；z2——烟囱出口处高度，m；m——风速廓线幂指数，m取值可按GB/T13201-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》的规定选取。（二）大气扩散参数σy

、σz在高斯模式中，σy

、σz是表示大气湍流扩散能力的核心参数。σy、σz的确定目前常用的是帕斯奎尔（Pasquill）分类方法。本课程介绍的σy

、σz的确定方法是国家标准GB/T13201—91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》中规定的方法，同时也是《环评导则》的方法。即：该方法先按太阳高度角和云量确定太阳辐射等级（见书P116表5—4），再由辐射等级和地面风速确定稳定度级别（见书P117表5—5）。然后由稳定度级别确定α1、α2、γ1、γ2

（见书P117—118表5—6和表5—7），即可由上式确定σy

、σz。①0.5h取样时间（u≥1.5m/s)★平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法如下：A、B、C级稳定度直接由横向扩散参数和垂直扩散参数幂函数表达式数据表查算（见书P117—118表5—6和表5—7），D、E、F级稳定度需向不稳定方向提半级后再由上述数据表查算（见书P117—118表5—6和表5—7）。★★工业区或城区中的点源、其扩散参数选取方法如下：A、B级不提级；C级提到B级；D、E、F级向不稳定方向提一级，再按横向扩散参数和垂直扩散参数幂函数表达式数据表查算（见书P117—118表5—6和表5—7）。★★★丘陵山区的农村或城市，其扩散参数选取方法同工业区②大于0.5h取样时间（u≥1.5m/s)垂直方向扩散参数σz不变，横向扩散参数σy及时间稀释指数q满足（A）式，式σy

的回归指数α1不变，回归指数γ1满足（B）式。式中:σyτ1、σyτ2——对应取样时间为τ1、τ2时的横向扩散系数，m；γ1τ1、γ1τ2——对应取样时间为τ1、τ2时的横向扩散系数回归系数，m；q——时间稀释指数，由下表确定。适用时间范围/hq1≤τ<1000.30.5≤τ<10.2③小风和静风时扩散参数(0.5小时取样时间)的确定小风（1.5m/s>u10≥0.5m/s)：静风(u10<0.5m/s)：

式中：系数γ01、γ02由书P118表5-8查取；T——烟羽扩散时间（s）。（三）有效源高1、烟囱有效高度He

2、△H的计算方法⑴有风、中性、不稳定条件：①Qh≥2100kJ/s，△T≥35k

②1700kJ/s<Qh<2100kJ/s

③Qh≤1700kJ/s或△T<35k

⑵有风、稳定条件：⑶静风和小风条件：式中：大气温度梯度dTa/dZ取值宜小于0.01k/m.第四节大气环境影响评价

一、概述

⑴大气环境影响评价基本概念大气环境影响评价就是从保护环境的目的出发，通过调查、预测等手段，分析、判断建设项目在建设施工期和建成后生产期所排放的大气污染物对大气环境质量可能带来的影响程度和范围，为建设项目的厂址选择、总图布置、制定大气污染防治措施及其他有关的工程设计提供指导性意见，为决策者合理安排生产、生活活动提供依据。大气环境影响评价按对象，可分