大气环境质量评价资料

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课程名称环境检测与评价计划学

时

授课章节第17课大气环境质量评价

教学目的和要求：

了解大气环境质量评价的现状、大气质量的预测模型以及清楚大气环境影响评价的程序、等级划分等内容。掌握大气环境评的基本知识。

教学基本内容：

（1）大气环境现状评价；

（2）大气环境预测模型；

（3）大气环境影响评价。

教学重点和难点：

大气环境评价的预测模型，大气环境影响评价的程序等。

大气环境质量现状评价的数学方法。

授课方式、方法和手段：

采用多媒体与板书相结合的讲解、提问等方式、方法和教学手段。

作业与思考题：

什么是有效源高？怎样确定烟气抬升高度？

第十七课大气环境质量评价

一、大气环境质量现状评价

（一）大气污染监测评价

1．大气污染的形成：污染源向大气环境排放污染物（根源）——大气——在风和湍流的作用下向外输送扩散——当污染物积累到一定程度——改变了大气的化学组成和物理性状——对人类生产、生活甚至人群健康威胁——大气污染

2．影响污染物地面浓度的因素

（1）污染源：源的形态（点源、线源、面源）、源强、源的排放规律

（2）大气的稀释扩散能力

3．评价程序

（1）调查准备阶段：范围、污染源及主要污染物、制定检测规划、装备；

（2）污染物监测阶段：

（3）评价分析阶段：分析大气质量的时空变化规律、污染状况等

（4）成果运用阶段：根据评价结果，提出防治对策。

4．大气污染监测评价

（1）评价因子的选择：选择主要大气污染物，例行监测浓度较高的污染物、对人体健康已经有所影响的污染物；

目前，我国各地大气污染监测评价的评价因子包括4类：尘（降尘、飘尘、悬浮颗粒）、有害气体（SO2、氮氧化合物、CO、O3等）、有害元素（F、Pb、Hg、Cr、As等）、有机物（苯并[a]芘、总烃等）。

（2）评价标准的选择：根据不同目的选择标准

（3）监测：①布点：网格布点法、放射状——、功能分区——、扇形——。布点的原则：a：最好设置对照点；b：点的设置要考虑大气污染源的分布和地形、气象条件；c：能覆盖评价区域；d：大气监测布点图。②采样、分析法；③监测频率：一年4季，1、4、7、10月代表冬春夏秋；每个季节采样7天，一日数次，每次采20－40分钟，以一日的几次平均值代表日均值，以7天的平均值代表季日平均值；④同步气象观测：结合气象条件（气象资料）

（4）评价：对监测的数据进行统计、分析，选择适宜的大气质量指数模型求出大气质量指数。绘出大气质量分布图、主要污染源和污染物，进一步提出防治措施。

（二）大气环境质量现状评价的数学方法（P53－P59）

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．分级评价法

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（ORAQI ） 7．美国污染物指标指数 8．美国密特大气质量指数

二、大气质量预测模型

1．点源扩散的高斯模型

（1）静风（u 10<1.5m/s 10m 高处的风速）点源扩散模型 （2）连续点源烟流扩散公式

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(u ≥1.5m ／s)，可采用烟流扩散公式。设地面为全反射体：

()()

2(,,,)

22

2

2

2

exp 22.exp exp 22x y z H y z y e e z z Q

y C u z H z H πσσσσσ⎡⎤

=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦

⎧⎫⎡⎤⎡⎤-+⎪

⎪

-+⎢⎥⎢⎥⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣

⎦⎩⎭

扩散参数σy 、σz 通常表示成如下形式：

1

1y x ασγ= 2

2z x ασγ=

最大地面浓度Cmax 及出现距离：当

z

y

const σσ= m a x 22z e y Q C euH σπσ=⋅ max :2

2e

z x x H σγ== 当，

z

y

c o n s t σσ≠ 且11y x ασγ= 22z x ασγ= 则，m a x 21

2e Q

C e u H P π= 2

2

1

121max

221e H x αααγα-⎛⎫⎛⎫

=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

12

11122212

111111221221e

P H e

ααααααααγγαα-

⎛⎫+⎛⎫⎛⎫ ⎪-- ⎪ ⎪⎝⎭

⎝⎭⎝⎭

=

⎛⎫

+⋅⋅ ⎪⎝⎭

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 1—2 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 5—10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：

（1）当σz<1.6h

()

()()

2,,,22

2

2

2

exp 2222exp exp 22x y z H y z y e e n z z Q

y C u z H nh z H nh πσσσσσ∞

=-∞⎛⎫=-⋅

⎪ ⎪⎝

⎭⎧⎫⎡⎤⎡⎤-+++⎪

⎪

-+-⎢⎥⎢⎥⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣

⎦⎩

⎭

∑

n = - 4 ~ 4 即可达到足够的精度。

（2）当σz>1.6h

浓度在铅直方向已接近均匀分布，可按下式计算：

()

2,,2exp 22x y H y y Q

y C u h σπσ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝

⎭

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：

()22

,,2exp 221

exp 22f

f x y z yf yf f p Q

y C u z p dp σπσπ-∞

⎛⎫

=- ⎪ ⎪⎝⎭

⎛⎫⋅- ⎪⎝⎭

⎰

式中：

/8yf y e H σσ=+()/f e z

p z H σ=-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：

()22

,,exp 222.15f

f x y h yf yf f f e z

Q y C u h h H σπσσ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝

⎭

=+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，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：

(),,0

L

L x y z Q C fdl

u

=

⎰

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。 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