本科生环境影响评价学.pptx

Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论大气的组成地球周围有一层很厚的气体，称之为大气，这一层气体称为大气圈。大气的上界至少应高于1200km处。大气层中和我们关系最密切的是低层大气。从地球表面向上，大约到90Km高度，大气的主要成分氧和氮的组成比例几乎无什么变化，具有这样特性的大气层叫均质大气层（简称均质层）。在均质层以上和外围空间的大气层，其气体的组成随高度升高有很大变化，这个圈层叫非均质层。在均质层中，根据气体的温度沿地球表面垂直方向的变化分为：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层。第1页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论各层大气的特点：1 对流层：）位于大气的最低层，集中了约75的大气质量和90以上的水气质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为1718km，在中纬度地区平均为1012km，极地平均为89km；夏季高于冬季。在这一层中除了有纯净的干空气以外，还含有一定量的水蒸气，适度的温度对人和动植物的生存起到重要的作用。）一般情况下，温度自地表面向高空递减，0.65/上升100米。在对流层中，由于太阳的辐射以及下垫面特性和大气环流的影响，使得在该层中出现极其复杂的自然现象，有时形成易于扩散的气象特征，有时形成对生态系统产生有危害的逆温气象条件，雨、雪、霜、雾、雷电等自然现象也都出现在这一层。）大气有较强的对流运动，大气污染也主要发生在这一层，特别是在靠近地面1-2Km的近地层(称为行星边界层或者摩擦层)更易造成污染。近地层的大气污染物的扩散能力主要取决于当时的气象条件。）温度、湿度等各要素水平分布不均匀。第2页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论2 平流层：）在这一层里气体的温度差随高度上升有缓慢的增加，30-35Km，T=-55。然后上升（气温）较快，这是因为在该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线所致。）几乎不存在水蒸汽和尘埃，一般处于平流运动。）大气很干燥，没有云、雨等现象，是飞机理想的飞行区域。3 中间层：气温随高度增加迅速降低，有强烈的垂直对流运动。4 电离层：气温随高度增加迅速上升，空气处于高度电离状态，发电报是靠这层反射回来。5 散逸层：气体温度很低，气体粒子能克服地球引力而逸向星际空间。星际空间内每立方米空间有数十个离子存在。研究重点：对流层，平流层第3页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论第4页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论第5页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论低层大气中的气体组分可分为两部分：一部分是气体组分比例基本上不随时间、空间而变，称为不变气体组分。它以氮、氧、氩为主。一部分是气体组分比例随时间、空间而变化，称为可变气体组分。除氮、氧、氩以外的清洁空气的其它组分为可变气体组分。它以水蒸气、二氧化碳、臭氧为主，其中变化最大的是水蒸气。大气中水蒸气含量是不稳定的，它随着时间、地点、气象条件（如温度、风、云等）的不同而有较大的变化，其变化范围在04之间。观测表明，在1.5-2.0km高度上，空气中的水蒸气含量已减少为地面的一半，在5km高度上则减少为地面的十分之一，再向上就更少了。因此，水蒸气沿铅直方向上分布是不均匀的。水蒸气含量随着纬度的增加而减少，最大水蒸气含量出现在低纬度洋面上。同一地区的水蒸气含量，夏季大，冬季小。大气中的水蒸气含量虽然很小，它却是水在自然界大循环中的重要链条；它还是天气变化中的一个重要角色。它导演出了云、雾、雨、雪等复杂的天气现象。如果空气中没有水蒸气就不会发生这些现象。第6页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论第7页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论二氧化碳和水蒸气对太阳短波辐射吸收能力很弱，对地面的长波辐射吸收能力很强，同时还能发射长波辐射。这对地面和大气保持一定的温度，使日温差不致过大，起着重要作用。臭氧是高空氧分子被高能量光量子撞击离解出的氧原子，氧原子再与其它氧分子结合的产物。大气中的臭氧含量很少，大约为10-6%，而且随高度分布不均匀。近地层臭氧含量极少，从510km开始逐渐增加，1215km以上含量增加特别显著，202025km25km处达到最大值处达到最大值(所谓的臭氧层所谓的臭氧层)，再向上又逐渐减少，到5560km高度上臭氧含量就极少了。因此，在12-35km处形成了臭氧层。大气中臭氧的含量虽少，但在大气中起着很大的作用。臭氧能吸收波长短于0.29um的紫外线部分，这就保护了动植物有机体免受过量紫外线照射的危害。描述大气的物理量气象要素主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、云量、能见度、降水、蒸发量、日照时数、太阳辐射、地面及大气辐射等。第8页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论.气温 气象上讲的地面气温一般是指离地面1.5m高处在百叶箱中观测到的空气温度。气温一般用摄氏温度()表示，理论计算常用热力学温度(K)表示。.气压 是指大气作用在某面积上作用力与其面积的比值。度量大气压力的单位有毫米汞柱(mmHg)、标准大气压(atm)、巴(bar)、毫巴(mbar)、帕斯卡(Pa)，现在气象上以帕斯卡为法定单位，它们之间的关系如下：1atm=1.013105 Pa=1013 mbar=760 mmHg。.气湿 空气湿度简称气湿。它是反映空气中水汽含量多少和空气潮湿程度的一个物理量。常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气分压力、比湿、混合比、相对湿度、饱和差、露点等。其中以相对湿度应用普遍，它是空气中的水蒸气分压力与同温度下饱和水汽压的比值，以百分数表示。.风 气象上把空气质点的水平运动称为风。空气质点的铅直运动称为升、降气流。风是一个矢量，用风向和风速描述其特征。第9页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论风向指风的来向。例如，风人东方吹来，称东风；风向南边吹去，称北风。风向的表示方法有两种，一种是方位表示法，一种是角度表示法。风向的方位表示可用8个方位或16个方位来表示。8个方位为N、NE、E、SE、S、SW、W、NW；16个方位为N、NNE、NE、ENE、E。风向也可以用角度来表示。规定北风为0，正东风为90，正南风为180，正西风为270。海洋和高空的风较稳定，常用角度来表示。风速是指空气在水平方向上移动的距离与所需时间的比值。风速的单位一般用m/s、km/h，也有用涅时的。如粗略估算风速，可依自然界的现象来判断它的大小，即以风来表示。风力就是风作用到物体上的力，它的大小常以自然界的现象来表示。蒲福在1805年根据自然现象将风力分为13等级(0-12级)。根据蒲福制定的公式，也可粗略地由风级算出风速。第10页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论第11页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论.云 云是大气中水汽凝结现象，它是由飘浮在空中的大量小水滴或小冰晶或两者混合物构成的。云的生成、外形特征、量的多省、分布及其演变不仅反映了当时大气的运动状态，而且预示着天气演变的趋势。云状是云的形状。它是多种多样的。根据1932年国际云学委员会出版的国际云图，按云的高度和云的形状将云分为三族十属几十种。具体分类可查有关参考书。云量是云的多少。我国将视野能见的天空分为10等分其中云遮蔽了几分，云量就是几。例如，碧空无云，云量为零；阴天云量为10。总云量是指不论云的高低或层次，所有的云遮蔽天空的分数。低云量是指低云遮蔽天空的分数。我国云量的记录，规范规定以分数表示，分子为总云量，分母为低云量。低云量不应大于总云量。如总云量为8，低云量为3，记作8/3。国外将天空分为8等分，其中云遮蔽了几分，云量就是几。第12页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论第13页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论.能见度 在当时的天气条件下，正常人的眼睛所能见到的最大水平距离，称为能见度（即水平能见度）。所谓能见就是能把目标物的轮廓从它们的天空背景中分辨出来。为了要知道能见距离的远近，事无必须选择若干固定的目标物，量出它们距测点的距离，例如山头、塔、建筑物等，作为能见度的标准。在夜间，必须以灯光作为目标物来确定能见度。能见度的单位常用米或千米。能见度的大小反映了大气的混浊程度，反映出大气中杂质的多少。第14页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.1.概论大气环境影响评价的基本任务为建设项目的厂址选择、污染源设置、制定大气污染防治措施以及其他有关的工程设计提供科学依据或指导性意见。所谓建设项目既包括新建项目也包括改、扩建项目。第15页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.2.评价等级的划分评价等级的划分目的和判据划分评价等级的目的是为了区别对待不同的评价对象，在保证评价工作质量的前提下，尽可能节约经费和时间。区别的原则主要有两点：对环境质量的影响大小；评价工作的难易程度。综上所述，决定Pi的主要独立因子只有Qi、C0i和地形特征三项。考虑到地形特征不宜定量，其对见的影响可通过列表考虑，故式（3.2-2）可归结为：Pi=(QiC0i)109式中Pi评价等级判别参数，亦即通常所谓的等标排放量，m3/h；Qi第i类污染物单位时间的排放量，th；C0i第i类污染物空气质量标准，mgm3。C0i按“环境空气质量标准”（GB 30951996）二级、一小时平均值计算。对于该标准未包括的项目，可参照TJ 3679中的相应值选用；如已有地方标准，应选用地方标准中的相应值。第16页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.2.评价等级的划分如表3.2-1所示，可将大气环境影响评价工作划分为一、二、三级。表中的复杂地形系指：丘陵、山区、沿海以及大、中城市的城区。如所排放的主要污染物多于一种，则应按Pi值中最大者计算。可以根据项目的性质、总投资和产值、周围地形的复杂程度、环境敏感区的分布情况，以及当地大气污染程度，对评价工作的级别作适当调整。调整的幅度上下不直超过一级。对于三级评价项目，如果Pi Pi2.5108Pi2.5108复杂地形一二三平 原二三三第17页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.2.评价等级的划分不同评价等级的评价范围评价范围应根据建设项目对大气环境质量影响的范围确定。这一影响范围主要决定于建设项目的级别。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。各种等级的评价范围边长可根据表3.21中Pi的级间限制值确定。根据Pi和该污染物的C0i，由式（3.21）可得Qi；利用排放标准，可由C0i和Qi得出烟囱有效高度He；按制定标准的惯例，取稳定度为中性，由He可以计算出某一浓度限值的下风距离。一、二、三级评价项目的评价范围边长分别不应小于1620km、1014km、46km。平原地区取上限，复杂地形条件取下限。对于某些等标排放量较大的一、二级项目，评价范围应适当扩大。考虑到界外区对评价区的影响，对于排放高度、排放量较大的点源以及地形、地理特征的调查，还应扩大到界外区域。和上述确定评价范围的道理一样，各方位的界外区的边长大致为评价区边长的0.5倍。如果界外区域包含有环境保护敏感区，则应将评价区扩大到界外区。如果评价区包含有荒山、沙漠等非环境保护敏感区，则可适当缩小评价区的范围。核设施的大气环境影响评价范围一般是以该设施为中心、半径为80km的圆形地区。对于新建项目应以项目建议书批准的内容为准，按最终规定的规模做出完整的评价；对于改、扩建项目既要评价改、扩建工程也应评价现有工程。第18页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.3.大气污染源调查污染因子的筛选及大气污染源调查对象1.污染因子的筛选在污染源调查中，应根据评价项目的特点和当地大气污染状况对污染因子（即待评价的大气污染物）进行筛选。首先应选择该项目等标排放量Pi较大的污染物为主要污染因子，其次，还应考虑在评价区内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，如钢铁企业，其污染因子数可适当增加。2.大气污染源调查对象大气污染源调查应包括拟建项目污染源（对改扩建工程应包括新、老污染源）和评价区内工业及民用污染源；三级评价项目的调查内容可适当从简。第19页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.3.大气污染源调查大气污染源调查方法核实污染物排放量一般有以下三种方法。1.现场实测法对于有组织排放的大气污染物，例如，由烟囱排放的SO2、NOx或颗粒物等，可根据实测的废气流量和污染物浓度，按相应公式计算。（略）废气体积流量及浓度的测量方法见国家环保局1990年编的“空气和废气监测和分析方法”。2.物料衡算法物料衡算法是对生产过程中所使用的物料情况进行定量分析的一种科学方法。对一些无法实测的污染源，可采用此法计算污染物的源强，公式略。该法既适用于整个生产过程的总物料衡算，也适用生产过程中任何一个步骤或某一生产设备的局部衡算。不论进入系统的物料是否发生化学反应，或化学反应是否反应完全，都是可以应用的。3.经验估计法对于某些特征污染物排放量，可依据一些经验公式（例如，燃煤排放的SO2），或一些经验的单位产品的排污系数来计算。第20页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.3.大气污染源调查建设项目环境空气污染源调查内容1.一级评价项目污染源调查内容(1)按生产工艺流程或按分厂、车间分别绘制污染流程图。(2)按分厂或车间统计各排放源和无组织排放源的主要污染物排放量。(3)对改扩建项目的主要污染物排放量应给出三本帐。(4)除调查主要污染物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。(5)将污染源按点源和面源进行统计。(6)点源调查内容。(7)面源调查内容。(8)对排放颗粒物的重点点源，还应调查其颗粒物的密度及粒径分布。(9)原料、燃料及固体废弃物等堆放场所，有风时，易产生扬尘，这类问题可按“风面源”处理。采2.二、三级评价项目污染源调查内容二级评价项目的调查内容可参照中的1节的内容进行，但可适当从简；三级评价项目可只调查中1节的（3）、（5）、（6）、（7）、（8）等条内容。第21页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.4.评价区大气环境质量状况调查现有例行监测资料分析如果评价区内及其界外区已设有常规大气监测站、点，应尽可能收集和充分利用这些站、点的例行监测资料，统计分析各点各季的主要污染物的浓度值、超标量、变化趋势等。环境空气质量现状监测环境空气质量现状监测除为预测和评价提供背景数据外，其监测结果还可用于以下两个方面：(1)结合同步观测的气象资料和污染源资料验证或调试某些预测模式；(2)为该地区例行监测点的优化布局提供依据。监测范围主要限于评价区内。需要监测的项目可按大气污染源调查中筛选的主要污染因子确定。第22页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.4.评价区大气环境质量状况调查一个完整的监测方案由以下四个要素构成：监测项目、监测范围、监测制度和监测点位。由于监测项目与监测范围在前面已经讲述过，这里主要介绍监测布点和监测制度。1.监测布点大气环境监测中，采样点位置和数量的确定是一个关键的问题，它对所测数据的代表性和实用性具有决定性的作用。(1)监测点设置数量监测点设置的数量应根据拟建项目的规模和性质，区域大气污染状况和发展趋势，功能布局和敏感受体的分布，结合地形、污染气象等自然因素综合考虑确定。对于一级评价项目，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13个点进行监测。(2)监测点位置的设置原则监测点的位置应具有较好的代表性，设点的测量值能反映一定地区范围的大气环境污染的水平和规律。设点时应考虑自然地理环境、交通和工作条件，使测点尽可能分布比较均匀，同时又便于工作。监测点周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30；测点周围应没有局地污染源，并应避开树木和吸附能力较强的建筑物。原则上应在20m以内没有局地污染源，在1520m以内避开绿色乔、灌木，在建筑物高度的2.5倍距离内避开建筑物。第23页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.4.评价区大气环境质量状况调查(3)监测点位置的布设方法监测点位置的布设方法大致有如下五种：网格布点法。这种布点法，适用于待监测的污染源分布非常分散（面源为主）的情况。具体布点方法是：把监测区域网格化，根据人力、设备等条件确定布点密度。条件允许，可以在每个网格中心设一个监测点。否则，可适当降低布点的空间密度。同心圆多方位布点法。该布点法适用于孤立源及其所在地区风向多变的情况。其布点方法是：以排放源为圆心，画出16个或8个方位的射线和若干个不同半径的同心圆。同心圆圆周与射线的交点即为监测点，在实际工作中，根据客观条件和需要，往往是在主导风的下风方位布点密些，其他方位疏些。确定同心圆半径的原则是：在预计的高浓度区及高浓度与低浓度交接区应密些，其他区疏些。扇形布点法。该布点法适用于评价区域内风向变化不大的情况。其方法步骤如下：沿主导风向轴线，从污染源向两侧分别扩出45、22.5或更小的夹角（视风向脉动情况而定）的射线。两条射线构成的扇形区即是监测布点区。再在扇形区内做出若干条射线和若干个同心圆弧。圆弧与射线的交点即为待定的监测点。配对布点法。该方法适用于线源。例如，对公路和铁路建设工程进行环境影响评价时，在行车道的下风侧，离车道外沿0.51m处设一个监测点，同时在该点外沿100m处再设一个监测点。根据道路布局和车流量分布，选择典型路段，用配对法设置监测点。功能分区布点法。该方法适用于了解污染物对不同功能区的影响。通常的作法是按工业区、居民稠密区、交通频繁区、清洁区等分别设若干个监测点。此外，通常应在关心点、敏感点（如居民集中区、风景区、文物点、医院、院校等）以及下风向距离最近的村庄布置取样点。往往还需要在上风向（即最小风向）适当位置设置对照点。第24页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.4.评价区大气环境质量状况调查2.监测制度监测时间和频率的确定，主要考虑当地的气象条件和人们的生活和工作规律。我国大部分地区处于季风气候区，冬、夏季风有明显不同的特征，由于日照和风速的变化，边界层温度层结也有较大的差别。在北方地区，冬季采暖的能耗量大，扩散条件差，大气污染比较严重。而在夏季，气象条件对扩散条件有利，又是作物的主要生长季节。所以环境影响评价技术导则大气规定：一级评价项目不得少于二期（夏季、冬季）；二级评价项目可取一期不利季节，必要时也应作二期；三级评价项目必要时可作一期监测。由于气候存在着周期性的变化，每个小周期平均为7天左右。在一天之中，风向、风速、大气稳定度都存在着日变化，同时人们的生产和生活活动也有一定的规律。为了使监测数据具有代表性，所以环境影响评价技术导则，大气环境规定：每期监测时间，一级评价项目至少应取得有季节代表性的7天有效数据，每天不少于6次（北京时间02、07、10、14、16、19时，其中10、16时两次可按季节不同作适当调整）。对二、三级评价项目，全期至少监测5天，每天至少4次（北京时间02、07、14、19时，少数监测点02时实施确有困难者可酌情取消）。第25页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.4.评价区大气环境质量状况调查环境空气质量现状分析1.监测结果的统计及分析监测结果应能说明评价区内大气污染物监测浓度范围、平均值、超标率等。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。(1)监测数据的有效性检验(2)监测数据的统计(3)监测数据的分析2.环境空气质量现状的初步评价大气环境质量的全面评价应在预测之后进行。对于拟建项目主要大气污染物背景值较高的地区，可考虑在上述调查和分析的基础上，对大气环境质量现状进行适当的初步评价。评价方法可参照3.10.进行。第26页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查污染气象要素系指与大气污染或大气自然净化有关的那一部分气象要素。大气是通过三种机制达到自然净化的，即平流输送、湍流扩散和清除机制。清除机制是指因沉积和转化等物理、化学等方面的作用对大气污染物的清除。对于大多数评价项目，主要是调查与前两种自然净化机制有关的污染气象要素，即地面和大气边界层平均场气象要素及湍流扩散参数。根据大气温度在垂直于下垫面（地球表面）方向上的分布状况，可以把大气分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。第27页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查对流层是指由下垫面开始，到平均高度为12km的一层大气。空气污染主要发生在这一层。对流层高度随纬度和季节而变化，热带平均1718km，温带平均1012km，两极地区89km，夏季高于冬季。对流层具有下述5个特点：1.气温随高度增加而降低，每升高100米，约降低0.65度；2.有强烈的对流运动，低纬度强。进行空气质量、热量交换，使大气趋于均匀；3.空气密度最大，虽然很薄，但集中了大气质量的75%；4.又可以分为摩擦层（或者称为行星边界层）和自由大气两层。自下垫面至12km这一层为摩擦层，受地面影响最大；5.气象要素水平分布不均匀，特别是冷热气团的过渡区，即所谓的锋区，是复杂天气现象（寒潮、梅雨、暴雨、大风等）的多发区。第28页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查建设项目所在地附近气象台站现有常规气象资料的统计分析1.确定气象资料的使用价值 根据气象台（站）距建设项目所在地的距离以及二者在地形、地貌和土地利用等地理环境条件方面的差异确定该气象台（站）的气象资料的使用价值。2.调查期间一级评价项目为最近三年；二、三级评价项目为最近一年。第29页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查3.地面气象资料调查内容 一级评价项目应至少包括以下各项：a年、季（期）地面温度，露点温度及降雨量；b年、季（期）风玫瑰图；c月平均风速随月份的变化（曲线图）；d季（期）小时平均风速的目变化（曲线图）；e年、季（期）的各风向、各风速段。各类大气稳定度的联合出现频率；风速段可分为 5档，即7ms。段数可适当增减，稳定度可按或其他符合该建设项目实际并与扩散参数配套的方法划分。二、三级评价项目至少应进行上述b和e两项的调查。4.高空气象资料的调查内容 如果符合1中规定的气象台（站）有高空探空资料，对于一、二级评价项目可酌情调查下述距该气象台（站）地面1500m高度以下的风和气温资料。第30页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查5.温度层结和干绝热直减率温度层结 温度随高度的分布情况，它影响了大气中垂直方向的流动情况。温度层结类型：1）温度随高度的增加而降低，一般情况是这种规律，如下图中的a；2）温度梯度等于或近似于1/100m，称为中性，如下图中的b；3）温度随高度的升高而升高，称为逆温，如下图中的c；4）温度不随高度变化，称为等温，如下图中的d。气温随高度的变化常以气温垂直递减率表示，对于标准大气来说，整个对流层的气温递减率平均值为0.65/100m。温度变化的实质是内能的变化，在逆温条件下大气处于稳定状态，湍流被抑制，污染物不易扩散。第31页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查第32页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查气温的干绝热直减率d：气块在垂直运动方向上做绝热上升（或下降）每100米其温度降低（或升高）1，此数值被称为干绝热直减率。根据热力学第一定律：在绝热过程中系统的状态变化及向外作功靠的是系统的内能，大气中垂直运动的空气块向外膨胀或受到外界压力所引起的温度变化要比和外界交换热量所引起的温度变化大得多，根据理论和实践证明，对一个干燥或未饱和的湿空气气团在大气中绝热上升每100米要降温0.98摄氏度，通常近似取为1。混合层高度可按下述方法确定：把高空探空资料中各层的气温和高度按纵横坐标在直角平面坐标纸上绘图，再与以干绝热递减率d为斜率的直线比较，当探空曲线斜率d和=d时，大气分别为不稳定和中性状态。混合层高度指不稳定和中性状态时，从地面算起至第一层逆温层底的高度。任一时间的地面温度和d绘制的直线与北京时间07点探空曲线的交点（或切点）可作为该时间的混合层高度。日最高地面温度和d绘制的直线与北京时间07点探空曲线的交点（或切点）即日混合层最大高度。计算时可取d=0.0098m。第33页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查温度层结在一天中的变化趋势如下图所示。第34页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查大气边界层平均场和大气湍流扩散资料的收集和统计大气边界层平均场参数的观测大气边界层平均场参数的观测主要针对复杂地形地区的一、二级评价项目。复杂地形地区的三级评价项目可适当减少本条所规定的工作量。平原地区的评价项目可参照中叙述的原则和方法执行。1.观测站点的选择2.观测期间 3.地面观测内容和要求4.低空探测(1)测出距地面1.5 km高度以下的风速、风向随高度的变化关系，并按大气稳定度分类，给出其数学表达式。根据混合长理论和室内、外实验结果，距地面200m高度以下可用幂律表示，即第35页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查表 3.5-1 各稳定度等级下的P值(2)求出各级大气稳定度的混合层高度并分析其各季的日变化规律（参阅），分析逆温的变化规律（逆温出现的频率、层次，各层顶部和底部的高度及平均厚度，各层的强度以及生消时间等）。5.观测方法与要求 第36页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查湍流扩散试验1.试验目的、内容及有关事项湍流扩散试验的主要目的是给出预测时需要的大气扩散参数或有关的其他湍流参数。有的湍流扩散试验还可用以验证大气扩散模式（示踪剂法），或用以模拟气流轨迹（平移球法或放烟照相法）。大气扩散参数是指一般正态模式中的x、y、z；有关的其他湍流参数主要指湍流（脉动）速度标准差u、v、w和Lagrangian时间尺度TLx、TLy、TLz，它们用于数值模式或新一代的法规大气扩散模式。对于热释放率较大的污染源，还可酌情进行烟气抬升高度（H）的测量。平原地区的大气扩散参数已比较成熟，一般不需要再做扩散试验。因此，湍流扩散试验主要用于少数复杂地形条件下的一、二级评价项目。扩散参数的测量高度大致在估算的主排气筒有效高度附近，其他湍流参数的测量高度范围由所选用的仪器设备性能而定。试验场地应选择在评价项目的主排气筒附近，并能覆盖评价区域内关心的部分。测量周期，一般可只做一期，有效天数约20天左右，以在不同大气稳定度（不稳定、中性和稳定）条件下，能获取足够的统计样本数为原则。常用的测量方法有：示踪剂法（如 SF6）；平移球法（等容球或平衡球）；放烟照相法（平面或立体照相）；固定点测量法（脉动风速仪或风温仪）；其他遥感方法（如激光测烟雷达）以及室内模拟试验（环境风洞）等。第37页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查2.示踪剂法示踪剂法的作法大致如下：首先在大气中释放一定数量的示踪物质；再测量示踪物质在空间的浓度分布；最后利用正态模式或标准差的定义反推出扩散参数。示踪剂法是一种公认较好的测量大气扩散参数方法。通常也用这种方法验证预测模式。3.平移球法平移球法是用轻于空气的气体注入气球使该气体与气球的平均密度与某一高度上空气的密度相等，以便模拟单个空气粒子（气块）随时间改变在空中的运动规律。这种方法可直接研究流体运动的Lagrangian特性，测出空气粒子的运动轨迹和湍流扩散参数。平移球有两种：一种是平衡气球；另一种是等容气球。4.放烟照相法放烟照相法是利用照相技术拍下所释放的烟羽或烟团的轮廓随下风距离或扩散时间的变化图像，然后用正态模式反推出扩散参数x、y、z。放烟照相法比较简单易行，适于对小风条件下的烟团照相，但可测的距离较近，不适于夜间或能见度差的天气条件，在垂直方向平面照相较困难。第38页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查5.固定点测量法固定点测量法是指利用设置在固定点的瞬时风速仪测量的脉动风速资料，确定大气扩散参数或其他湍流参数的方法。前面介绍的三种方法所模拟的过程，同实际的扩散过程基本上是一致的，同属于一个系统（Lagrangian系统）。从直观也可看出，固定点测量法所测量的过程和实际的扩散过程是不同的，它属于另一个系统（Eulerian系统）的问题。特殊气象场观测特殊气象场主要指复杂地形条件下引起的局地环流和某些其他不利于污染物扩散的气象场。常见的有：山谷风、城市热岛环流、背风涡和下洗、熏烟、海岸线熏烟以及海陆风环流等。在这些特殊气象场内的污染物浓度最大值可高出一般条件时的几倍，可见，这是评价时一个值得考虑的问题。对于一些目前尚难以用数学方法模拟或可以模拟但需要提供某些参数的特殊气象场，必要时，还不得不采用现场观测或室内模拟的手段。第39页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查1.山谷风(坡风)因山坡和谷地受热不均匀而引起以一日为周期的方向相反的地方性风系(如下图：山谷风示意图)。白天山坡上因太阳辐射而增温使与其接触的空气较谷地上同高度空气温度高空气受热膨胀在水平气压梯度力的作用下上空空气由山坡水平流向谷地然后下沉至低层又由谷地向山坡流动再沿山坡上升形成低层由谷地吹向山坡的谷风和谷风环流。夜间山坡上的空气由于山坡辐射冷却而降温较快谷中同高度的空气降温较慢形成风从山坡吹向谷地的山风和山风环流。如果只有一面山坡则形成坡风。由于白天山坡受热所造成的温差大于夜间辐射冷却造成的温差故谷风风速大于山风风速。山谷高差愈大山谷地形愈完整地面愈裸露山谷风愈大。第40页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查第41页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查2.热岛效应在目前很多大都市(Mega-Cities)，比如：北京、上海、东京等城市中都十分明显。市区气温往往可以比周围高出5摄氏度以上。在市区中心形成气旋式上升气流，影响环境空气的正常风场，并造成能见度降低。第42页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查第43页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查第44页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.5.污染气象调查3.背风涡大量实验已经证实了下述事实：当气流流过山体（或障碍物）时，在山的背风面将出现所谓“背风波”、“背风涡”以及“下洗”等现象。背风波只在有逆温的层结天气条件下出现。对污染物浓度影响较大的是背风涡和下洗（或尾迹）。图为背风涡及下洗示意图。第45页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.6.大气环境影响预测大气环境影响预测的目的1.了解建设项目建成后对大气环境质量影响的程度和范围。2.比较各种建设方案对大气环境质量的影响。3.给出各类或各个污染源对任一点污染物浓度的贡献（污染分担率）。4.优化城市或区域的污染源布局以及对其实行总量控制。大气环境影响预测方法1.预测方法概述预测方法大体上可分经验方法和数学方法两大类。迄今为止，在工程上最普遍应用是正态模式（即Gauss模式）。正态扩散模式之所以一直被应用主要因为它有以下优点：(1)物理上比较直观，其最基本的数学表达式可从普通的概率统计教科书或常用的数学手册中查到；(2)模式直接以初等数学形式表达，便于分析各物理量之间的关系和数学推演，易于掌握和计算；(3)对于平原地区、下风距离在10km以内的低架源，预测结果和实测值比较一致；(4)对于其他复杂问题（例如，高架源、复杂地形、沉积、化学反应等问题），对模式进行适当修正后，许多结果仍可应用。第46页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.6.大气环境影响预测但是在应用时应当注意，常用的正态烟羽扩散模式实质上已假定：流场是定常的，不随时间变化；同时在空间是均匀的。均匀意味着：平均风速、扩散参数随下风距离的变化关系到处都一样，在空间是常值。2.法规大气扩散模式所谓法规（Regulatory）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。这种模式通常是用初等数学形式表达，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。例如，我国已颁布的大气排放标准及大气环境影响评价导则中推荐的模式以及美国EPA所推荐的一系列关于大气扩散方面的模式。第47页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.7.大气扩散模式根据物质守恒原理和梯度传输理论，不考虑污染物的物理沉降、吸附、化学和生物变化时，污染物质在大气或者水体中的运动规律可以写成如下的污染物在流体中扩散的二阶三维变系数偏微分方程(3.7-1)：各个部分的物理意义如下：(1)污染物浓度C随时间变化的变化率；(2)污染物浓度C在推流或对流作用下的变化率；(3)污染物浓度C在分子扩散和湍流作用下的变化率；(4)污染物的源和汇。第48页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.8.常用的大气影响预测模型有风连续点源的高斯扩散模式在环境影响评价中，将地面风速u10进行了风速段划分，当u10大于等于1.5m/s时称之为有风条件；当u10大于等于0.5m/s并且u10小于1.5m/s时称之为小风条件；当u10小于0.5m/s时称之为静风条件。对于污染物扩散的基本模型(3.7-1)进行如下假设：1.假定大气的流动是稳定的，有主导风向的；2.假定污染物在大气中只有物理运动，无化学和生物学运动；3.假定所要预测的范围内大气中没有其他同类的污染源和汇；4.在有主导风的情况下，主导风向上风对污染物的推流输送作用远远大于湍流运动引起的污染物的弥散；5.硬性规定ky与y无关，kz与z无关；6.给定上述方程的定解条件1：当x=y=z=0时，浓度c为无穷大；7.给定上述方程的定解条件2：当x=y=z为无穷大时，浓度c为0。第49页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.8.常用的大气影响预测模型再根据物质守恒定律：，即单位时间内排出的污染物量等于空间内单位时间内移动的空气的体积乘以浓度，则导出的模型为：第50页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.8.常用的大气影响预测模型注意本模式中无地面的概念，描述的是空间中一个点源在主导风的作用下扩散的模型，模型在y、z方向上对称。第51页/共108页Email:Tel:理化理化C C区区5375373.8.常用的大气影响预测模型有风连续高架点源的高斯扩散模式1.排气筒下风向空间某一点污染物浓度值预测模型如果连续点源是在一个平坦的地面上的高架点源，用像源法，假想地平线为一镜面，在其下方有一与真实源