环境影响评价9-大气预测

环境影响评价
5.2大气环境影响预测 5.2.1大气环境影响预测
湍流扩散与正态分布的基本理论:气体污染物进入大气后，一面随大气整体飘移，同时由于湍流混合，使污染物从高浓度区向低浓度区扩散稀释，其扩散程度取决于大气湍流的强度。

大气污染的形成及其危害程度在于有害物质的浓度及其持续时间，大气扩散理论就是用数理方法来模拟各种大气污染源在一定条件下的扩散稀释过程，用数学模型计算和预报大气污染物浓度的时空变化规律。

研究物质在大气湍流场中的扩散理论主要有三种：梯度输送理论、相似理论和统计理论。

针对不同的原理和研究对象，形成了不同形式的大气扩散数学模型。

由于数学模型建立时作了一些假设，以及考虑气象条件和地形地貌对污染物在大气中扩散的影响而引入的经验系数，目前的各种数学模式都有较大的局限性，应用较多的是采用湍流统计理论体系的高斯扩散模式。

采用统计学方法研究污染物在湍流大气中的扩散模型。

假定从原点释放出一个粒子在稳定均匀的湍流大气中飘移扩散，平均风向与x 轴同向。

湍流统计理论认为，由于存在湍流脉动作用，粒子在各方向（如图中y 方向）的脉动速度随时间而变化，因而粒子的运动轨迹也随之变化。

若平均时间间隔足够长，则速度脉动值的代数和为零。

如果从原点释放出许多粒子，经过一段时间T 之后，这些粒子的浓度趋于一个稳定的统计分布。

湍流扩散理论（K 理论）和统计理论的分析均表明，粒子浓度沿y 轴符合正态分布。

5.2.1.1 连续点源烟流扩散公式
有风时( )点源扩散模式
假定：烟羽中污染物浓度分布在水平方向和垂直方向都遵循高斯分布。

3.411y
a y a X +=γσ
15.222H
X a z +=γσ c(x,y,z) ---- 空气污染物浓度, mg/m3; He----有效排放高度， 和 分别为烟囱的几何高度和抬升高度。

Q ---- 污染物源强, 即释放率, mg/s;
u ---- 排气筒出口处的平均速度, m/s; p 为风速高度指数， 为10m 高度的年均风速 σy 、σz ---- 分别为水平方向和垂直方向扩散参数 γ1、α1、γ2、α2 ----称为扩散系数, 与大气稳定度有关. X---- 距排气筒下风方水平距离, m p 为风速高度指数，为10m 高度
A. 下风向地面处（z=0）浓度：
B. 下风向地面轴线浓度：
最大落地浓度及出现距离： 式中， ──稀释系数
]}2)(exp[]2)({exp[)2exp(2),,(2
22222
z
e z e y z y H z H z y u Q z y x C σσσσσπ+-+--⋅-⋅⋅=H H H s
e
∆
+=s
H H ∆10u )2exp()]2(exp[)(),,(2
2
22z
y z y He Y U Q
z y x c σσσσπ-⋅-=
z e z y H
u Q x C σσσπ-⋅⋅=
P uH e Q C e m ⋅=
πz
y P σσ= z q
z e m P H x =
小风和静风扩散模式：
小风：1.5m/s>0.5m/s 静风：<0.5m/s
假设： ， ， ，Q ＝常数，u ＝常数 v ＝w ＝0， ，则污染物地面浓度 为 ：
式中，
熏烟模式： 海岸线熏烟模式： 丘陵、山区扩散模式： 干沉积（颗粒物）模式： 湿沉积及化学迁移的修正： 线源、面源、体源模式： 长期浓度和日均浓度计算公式：
烟气抬升公式：
(1) 有风时，中性和不稳定条件 >2100kJ/s ， >35K
式中， n0 ──烟气热状况及地表状况系数；
n1 ──烟气热释放率指数； n2──烟囱高度指数； Qh ──烟气热释放率，kJ/s ；
H ──烟囱几何高度，m ，若>240m ，取H ＝240m ； pa ──大气压力； Qv ──实际排烟率，m3/s ； ──烟气出口温度与环境温度差， ──烟气出口温度，K ；
T a ──环境大气温度，K ；
u ──烟囱出口处平均风速，m/s 。

多源排放模式：
如果需要评价的点源数多于一个，计算地面浓度时应将各个源对接受点浓度的贡献进行叠加。

在评价区内选一原点，以平均风的上风方为正X 轴，评价区内任一地面点（x ，y ）的浓度可按各点源对（x ，y ）点的浓度贡献的叠加，其公式形式与前相同但应注意对应坐标的变换。

根据污染源下风向任一点的大气污染物地面浓度估计方程
面源模式： 点源后置法
T x
γσ=T y γσ=T z
γσ= t t T -= y x C L h Q T ∆
-=∆u H Q n H n
n h T ∆a
s T T T -=∆s T 3
.41
1y
y X αγσα+
=
H
X z +
=αγσ
风向频率玫瑰图：全年
1997～1999年风向频率玫瑰图(%)：
冬季春季
夏季秋季
例题：
1. 华北平原某厂一供热锅炉二氧化硫排放量10Kg/h，其烟囱几何高度为30m，已知在中性稳定度情况下烟羽抬升高度为35m，计算中性稳定度、地面风速2m/s的情况下，距源下风向500m处轴线二氧化硫的地面浓度（不考虑混合层反射）
2. 一个工厂在高度为H处以20g/s的排放量排放二氧化硫。

风速为3m/s。

在下风向1km处，σy 和σz 的值分别为30m和20m。

求烟羽中心的二氧化硫的浓度以及中心线一侧60m下方20m处的污染物浓度。

风的形成：
5.3开发行为对大气环境的影响识别
5.3.1 大气环境影响的类型：
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
按影响方式划分：
（1）直接影响
（2）间接影响
5.3.2 建设项目的大气环境影响识别
5.3.2.1 交通运输建设项目的大气环境影响识别
（1）汽车尾气污染的特殊性，决定了交通运输业对大气影响的严重性。

汽车排气量虽小，一般为100m3/h，但汽车数量多，尾气成分复杂，至少有100种，但主要的有以下几种：
燃料完全燃烧产物：二氧化碳、水蒸汽、苯并芘；
燃料不完全燃烧产物：一氧化碳、氢气；
燃料分解产物：碳氢化合物、碳烟；
燃料中间产物：醛、乙醇、酚醛、有机酸；
空气氧化产物：氮氧化物、氨；
燃料及润滑油的添加剂及有毒物质：氧化铅、硫化物、磷化物、金属化合物等。

汽车尾气排气口的高度接近人的呼吸高度。

汽车体积小，流动性大。

5.3.2.2 能源建设项目对大气环境影响的识别
对大气环境有影响的能源建设项目主要包括煤、石油、天然气等开发利用。

以火电建设项目为例。

（1）排放量都大。

以120万kW的发电机组为例，锅炉蒸发量为4000t/h，耗煤量为660t/h。

若煤的含硫量0.49%，则排二氧化硫约为5.3t/h。

（2）一般都以高架点源的形式排放污染物。

为提高扩散能力，根据发电容量和当地的地质和气象条件烟囱高度从60m到240m。

（3）影响范围大。

由于高架点源排放，虽然污染物被稀释扩散，但影响的范围大。

有时会造成跨区域的影响，如酸雨的形成及其造成的影响。

二氧化硫和酸雨总量控制区
两控区控制目标为：到2000年，排放二氧化硫的工业污染源达标排放，并实行二氧化硫排放总量控制；有关直辖市、省会城市、经济特区城市、沿海开放城市及重点旅游城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境质量标准，酸雨控制区酸雨恶化的趋势得到缓解。

到2010年，二氧化硫排放总量控制在2000年排放水平以内；城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境质量标准，酸雨控制区降水pH值小于4.5的面积比2000年有明显减少。

禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井，建成的生产煤层含硫份大于3%的矿井，逐步实行限产或关停。

新建、改造含硫份大于1.5%的煤矿，应当配套建设相应规模的煤炭洗选设施。

现有煤矿应按照规划的要求分期分批补建煤炭洗选设施。

城市燃用的煤炭和燃料重油的含硫量，必须符合当地城市人民政府的规定。

新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施。

现有燃煤含硫量大于1%的电厂，要在2000年前采取减排二氧化硫的措施，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他具有相应效果的减排二氧化硫的措施。

两控区范围：一般将pH值小于5.60的降水叫酸雨, 将年均降水pH值小于5.60的地区叫酸雨地区。

酸雨控制区：上海市, 重庆市和江苏, 浙江, 安徽, 福建, 江西,湖北, 湖南, 广东, 广西, 四川, 贵州, 云南等省的部分城市地区
二氧化硫污染控制区：北京, 天津, 河北, 山西, 内蒙, 辽宁, 吉林, 江苏, 山东, 河南, 陕西, 甘肃, 宁夏和新疆等省市、自治区的部分城市地区
5.4 大气环境影响评价
1. 基本任务：搞清建设项目排放的主要气载污染物对大气环境带来的环境影响程度和范围。

2. 特点：
空间范围大，具有较大的自然净化能力
流动性，具有复杂的运动规律，评价难度大。

3. 技术工作程序：
(1) 准备阶段：确定评价工作等级、编制评价大纲
(2) 正式工作阶段：调查（污染源、气象条件和环境质量）、预测、评价
(3) 报告书编制阶段：给出结论
5.4.1工作程序、评价等级和评价标准
工作程序：
大气环境影响评价工作大致可分为三个阶段：
（1）准备阶段，主要工作是研究有关文件，进行初步的工程分析和环境现状调查，确定评价工作等级和编制评价大纲；
（2）主体工作阶段，主要包括现状调查、影响预测和影响评价三部分，其中现状调查主要针对评价区大气污染源、污染气象条件和环境质量现状等三方面内容；
（3）报告书编制阶段，主要是总结工作成果，提出环保措施建议和要求，阐明评价结论，完成环境影响报告书中大气环境影响部分（章节或专题）的编写。

评价等级：三个等级
(1)判别参数：
式中，Pi──评价等级判别参数，亦即等标排放量，m3/h；
Qi──第i类污染物单位时间排放量，t/h；
C0i──第i类污染物空气质量标准，mg/m3。

注：C0i按“环境空气质量标准”（GB3095－1996）二级，1小时平均值计算
评价工作级别（一、二、三级）
*当排放的主要污染物多于一种，则应按Pi值中最大者计算。

5.4.1.3 评价标准
《环境空气质量标准》（GB3095-1996）。

其中规定了10类污染物：S O2，TSP（总悬浮颗粒物）, PM10（可吸入颗粒物），NOX，NO2, CO, O3, Pb, B[a]P（苯并[a]芘），F。

标准分三级，核心是对人的影响程度：
一级：不影响
二级：不伤害
三级：不中毒
空气质量功能区分三类：
一类为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，执行一级标准。

二类为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区，执行二级标准。

三类为特定工业区，执行三级标准。

5.4.1.4 评价因子
Pi较大的污染物；评价区内严重的污染物。

5.4.1.5 评价范围
决定于建设项目的级别。

通常可将建设项目的主要污染源作为评价区的中心，以主导风向为主轴，按正方形或矩形划定评价区的范围。

如无明显主导风向，可取东西向或南北向为主轴。

一级：边长16～20km
二级：边长10～14km
三级：边长4～6km
5.4.2.1 污染因子的筛选
原则：
Pi较大的污染物, 评价区内严重的污染物
例如，火力发电厂：烟尘，SO2，NOX，CO, B[a]P（苯并[a]芘）
5.4.2.2 调查对象
拟建项目污染源（对改、扩建项目包括新、老污染源）
评价区内工业及民用污染源
5.4.2.3 调查方法
类比法, 现场实测, 物料衡算法, 经验估计法
5.4.2.3 调查内容
污染流程图, 主要污染物排放量
统计点源和面源分布情况：面源包括无组织排放源和数量多、源强源高都不大的点源. 可根据污染源强和源高的具体分布状况确定点源的最低源高和源强.
点源调查和面源调查：
(1)点源调查统计内容：
a.排气筒底部中心坐标（一般按国家坐标系）及分布平面图；
b.排气筒高度（m）及出口内径(m)；
c.排气筒出口烟气温度（K）；
d.烟气出口速度（m/s）；
e.各主要污染物正常排放量（t/a,t/h或kg/h）；
f.毒性较大物质的非正常排放量（kg/h）；
(2)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和正Y轴。

网格和单无，一般可取1×1(krn2),评价区较小时，可取500×500(m2),建设项目所占面积小于网格单无,可取其为网格单无面积。

然后，按网格统计面源的下述参数：
a.主要污染物排放量［t/(h.km2)］；
b.面源排放高度（m），如网格内排放高度不等时，可按排放量加权平均取平均排放高度；
c.面源分类，如果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2~3类。

5.4.3 大气环境现状调查与评价
5.4.3.1. 自然环境与社会环境调查
(1) 收集地理地形图
(2) 自然环境调查
重点调查当地的长期气候特点：气压、气温、降水、湿度、日照、蒸发量、风速、风向等。

(3) 社会环境调查
城镇、村落分布，工业、农、牧、林业结构，风景区及名胜古迹分布，城市发展规划，环境规划等。

5.4.3.2大气环境质量现状监测
(1) 现有例行监测资料分析
(2) 大气质量现状监测
A. 监测范围：评价范围
B. 监测项目：主要评价因子
C. 监测布点：
a. 点数：一级，≥10个；二级，≥6个；三级，1～3个
b. 布点原则：具有较好的代表性，反映大气污染水平和规律。

监测点周围开阔，没有局地污染源，离建筑物高度2.5倍距离。

c. 布点方法：网格布点法；心圆多方位布点法；配对布点法；功能分区布点法；敏感点布点法
D. 监测时间和频率：
一级：每年≥两期（夏季、冬季），每期≥7天，每天≥6次（02，07，10，14，16，19）
二级：每年≥一期不利气象季节，每期≥5天，每天≥4次（02，07，14，19）
三级：每年≤一期，每期≥5天，每天≥4次（02，07，14，19）
E. 采样及分析方法：按照《空气和废气监测分析方法》（1990年执行）
F. 监测数据的统计分析：
《数据的统计处理和解释：正态样本异常值的判断和处理》（GB4885－85）
1h平均浓度, 日均浓度, 年日平均浓度
数据表达：算术平均值±95％置信区
监测数据的有效性检验：剔除异常值，未检出值按检出限的一半代之。

监测数据的统计：计算数据的集中趋势和离散指标，包括浓度范围、日均浓度、一次及日均值的超标率、最大污染时日等。

平均值：算术平均、几何平均
监测数据的分析：污染物浓度的时空分布特征周期性变化；污染物浓度与气象条件的相关性。

G. 大气质量现状的初步评价：单因素指数法：Ii=Ci/C0i；综合指数法
5.4.4 大气环境影响评价内容
5.4.4.1 评价内容：
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；
环境经济损益分析；环境保护对策
5.4.4.2 评价要点：
建设项目对区域环境的影响范围和程度
提出污染物总量控制措施和污染削减方案
提出清洁生产工艺备选方案
论证排气烟囱设计高度的合理性
环境经济损益分析
提出污染防治措施
预测内容（导则）
7.2.1.1 一次(30min)和24小时取样时间的最大地面浓度和位置。

7.2.1.2 不利气条件下，评价区域内的浓度分布图及其出现的频率。

不利气象条件系指熏烟状态以及对环境敏感区或关心点易造成严重污染的风向、风速、稳定度和法纪合层高度等条件*也可称典型气象条件）。

熏烟状态可按一次取样计算，其它典型气象条件可酌情按一次取样或按日均值计算。

7.2.1.3 评价区域季（期）、年长期平均浓度分布图。

5.4.5 大气污染总量控制
大气环境容量：对于一定地区，根据其自然净化能力，在特定的污染源布局和结构条件下，为达到环境目标值，所允许的大气污染物最大排放量。

总量控制：控制和调整一个地区的大气污染源排出的污染物总量，使其不超过该地区的环境容量，这一约束该地区总排放量的办法，称之为总量控制法。

技术工作流程：准备工作→模式校验和预测→初步削减→模式计算→削减→给出最佳方案→制定常规监控制度
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