第三章---大气环境质量评价优秀PPT.ppt

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1、第一节第一节 大气环境概述大气环境概述一、基础学问一、基础学问 1 1、大气的组成、大气的组成 干洁空气干洁空气 气溶胶气溶胶 污染物质污染物质干干洁洁空空气气水水汽汽固体固体N2O2其它其它低层大气的组成低层大气的组成干洁空气的组成干洁空气的组成2 2、大气的垂直分布、大气的垂直分布 依据大气圈垂直方向上温度、化学成分、荷电等物理性质差异和大气运动状态，可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层等五个圈层。3 3 主要气象要素主要气象要素 与大气扩散亲密相关的气象要素称为污染气象要素或与大气扩散亲密相关的气象要素称为污染气象要素或扩散气象要素。扩散气象要素。气温气温 气压气压 湿度

2、湿度 风风 云云 能见度能见度4 4、大气边界层的温度场、大气边界层的温度场 1 1）干绝热温度递减率（）干绝热温度递减率（rdrd）干空气或未干空气或未饱和的湿空气块温度变更的数值叫干绝热递饱和的湿空气块温度变更的数值叫干绝热递减率。减率。干绝热递减率是指气团绝热上升时，会因干绝热递减率是指气团绝热上升时，会因四周气压的削减而体积膨胀，用内能抗拒外四周气压的削减而体积膨胀，用内能抗拒外力，因此，它的温度就下降。力，因此，它的温度就下降。2 2）温度层结与烟羽形态）温度层结与烟羽形态正常正常 烟羽形态为波浪型（翻烟羽形态为波浪型（翻卷型）卷型）中性中性 烟羽形态为圆锥型（翻烟羽形态为圆锥型（翻

3、卷型）卷型）等温等温逆温逆温 烟羽形态为长带型烟羽形态为长带型 上扬型烟羽上扬型烟羽 出现在日落前后。出现在日落前后。熏烟型烟羽熏烟型烟羽 出现在日出后。出现在日出后。3 3）逆温）逆温 辐射逆温辐射逆温 下沉逆温（压缩逆温）下沉逆温（压缩逆温）湍流逆温湍流逆温 锋面逆温锋面逆温 平流逆温平流逆温5 5、大气边界层的风场、大气边界层的风场 1）风的形成）风的形成 2）风速廓线）风速廓线 风速随高度变更的曲线称为风速廓线。风速随高度变更的曲线称为风速廓线。我国常用幂函数风速廓线模式：我国常用幂函数风速廓线模式：u2=u1(z2/z1)p 式中式中u2表示烟囱出口处环境空气平均风速（米表示烟囱出口

4、处环境空气平均风速（米/秒），秒），z1代表邻近气象站测风仪所在的高度（米，通常为代表邻近气象站测风仪所在的高度（米，通常为10米）米），u1表示相应的气象站表示相应的气象站z1高度高度5年平均风速，年平均风速，z2代表烟囱出口处高度。代表烟囱出口处高度。3 3）地方性风场）地方性风场 在局部地区由于在局部地区由于地形的影响会形成空地形的影响会形成空间和时间尺度上都比间和时间尺度上都比较小的地方性风。较小的地方性风。山谷风山谷风 发生在山区发生在山区的山风和谷风的总称。的山风和谷风的总称。是以是以2424小时为周期的小时为周期的局部环流局部环流。海陆风海陆风 海风和海风和陆风的总称，发陆风的总

5、称，发生在海陆交界地生在海陆交界地带，以带，以2424小时为小时为周期，也会发生周期，也会发生在内陆湖泊、江在内陆湖泊、江河的水陆交界处，河的水陆交界处，但其活动范围较但其活动范围较小。小。城市热岛环流城市热岛环流 由城乡温度差由城乡温度差引起的局地风。引起的局地风。城乡温度差异城乡温度差异的主要缘由是：城市的主要缘由是：城市人口密集、工业集中，人口密集、工业集中，使得能耗水平高；城使得能耗水平高；城市建筑水泥路面等市建筑水泥路面等的热容量大；城市上的热容量大；城市上空覆盖着烟雾和空覆盖着烟雾和CO2CO2，使地面有效辐射减，使地面有效辐射减弱。弱。二、污染气象参数调查二、污染气象参数调查1

6、1、一般污染气象参数、一般污染气象参数 调查内容由各种不同类型的环境调查内容由各种不同类型的环境影响评价的性质和要求以及评价等级确定，影响评价的性质和要求以及评价等级确定，一般包括：地面气象资料、高空气象资料、一般包括：地面气象资料、高空气象资料、调查的时间跨度、气象资料的统计分析。调查的时间跨度、气象资料的统计分析。2 2、大气平均场参数和湍流扩散参数的调查、大气平均场参数和湍流扩散参数的调查地面观测参数地面观测参数 地面大气温度、湿度、气压、地面大气温度、湿度、气压、总云和低云量、距地面总云和低云量、距地面1010米高的风速、风米高的风速、风向、山谷风、海陆风、城市环流等的频率向、山谷风、

7、海陆风、城市环流等的频率和空间范围。和空间范围。低空观测参数：距离地面低空观测参数：距离地面1515米以下风向、风米以下风向、风速随高度的变更关系，并按大气稳定度分速随高度的变更关系，并按大气稳定度分类。类。三、大气污染概述三、大气污染概述1 1、大气污染类型、大气污染类型 1 1）还原型（煤炭型）：常发生在以运用煤）还原型（煤炭型）：常发生在以运用煤炭和石油为燃料的地区。主要污染物是炭和石油为燃料的地区。主要污染物是SO2SO2、CO2CO2和颗粒物和颗粒物 2 2）氧化型（汽车尾气型）：大多发生在以）氧化型（汽车尾气型）：大多发生在以运用石油为燃料的地区，污染物的主要来运用石油为燃料的地区

8、，污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。产。2 2、大气污染源和污染物、大气污染源和污染物1 1）污染源）污染源工业企业工业企业生活炉灶与采暖锅炉生活炉灶与采暖锅炉交通运输交通运输2 2）污染物）污染物颗粒物颗粒物硫氧化物硫氧化物碳氧化物碳氧化物氮氧化物氮氧化物碳氢化合物碳氢化合物其次节其次节 大气环境质量现状评价大气环境质量现状评价一、大气污染指数评价法（主要方法）一、大气污染指数评价法（主要方法）用大气污染监测结果和大气用大气污染监测结果和大气环境质量标准定义的一种数量尺度，并环境质量标准定义的一种数量尺度，并以些作依据来评定现实的大气环

9、境质量以些作依据来评定现实的大气环境质量对人类社会发展须要的满足程度。对人类社会发展须要的满足程度。常用的大气环境质量指数包常用的大气环境质量指数包括：括：、均值型指数、均值型指数 式中式中例如：例如：南京南京 ）（也用公式（也用公式 计算各环境要素的质量。）计算各环境要素的质量。）北京北京 ，分分级标级标准准2 2、上海型大气质量指数、上海型大气质量指数 上海第一医学院，姚志麒教授提出，认为用Pi作指数，若两地选择参数不同，无法进行比较，若接受均值型指数，可能掩盖了高浓度的污染物的危害状况。所以提出，形式为：分级标准分级标准例，例，欲欲进进行某区行某区环环境影响境影响评评价，价，监测监测数据

10、如下：数据如下：C CTSPTSP=0.38mg/m=0.38mg/m3 3，C CSO2SO2=0.20 mg/m=0.20 mg/m3 3，C CNOxNOx=0.08 mg/m=0.08 mg/m3 3，大气，大气质质量量执执行国家二行国家二级标级标准，即准，即S STSPTSP=0.3 mg/m=0.3 mg/m3 3,S,S SO2 SO2=0.15=0.15 mg/mmg/m3 3,S,SNoxNox=0.10 mg/m=0.10 mg/m3 3。试试分析分析评评价区大气价区大气质质量状况。量状况。解：解：I ITSPTSP=0.38/0.3=1.267,I=0.38/0.3=1.

11、267,I SO2 SO2=0.2/0.15=1.333,=0.2/0.15=1.333,I INOxNOx=0.08/0.10=0.8,=0.08/0.10=0.8,所以所以Imax=1.333,Iaver=(1.267+1.333+0.8)/3=1.133Imax=1.333,Iaver=(1.267+1.333+0.8)/3=1.133=（1.333*1.1331.333*1.133）1/21/2=1.229=1.229所以大气所以大气质质量量为为中等中等污污染水平。染水平。3 3、分级评价法、分级评价法 环境质量评价专业委员会曾建议用此方法。据中华人民共和国大气质量标准将大气质量分为5

12、级，1、2、3级相当于爱护多数人健康和城市一般植物，4、5级相当于污染和重污染水平。4个参数：降尘，颗粒物，（xy、总氧化剂）用百分制分级评分，分越高，大气质量越好。首先求各参数的评分值，再求和，在20100之间。单单因子因子评评分及分分及分级标级标准准 留意：分留意：分级级表与大气表与大气质质量量标标准不完全相同，准不完全相同，应应据大气据大气质质量量标标准准进进行修正；行修正；因子有因子有变变更更时时，分，分值值也也应进应进行行调调整。整。分分级标级标准准4 4、沈阳大气质量指数、沈阳大气质量指数 参数：参数：,xy，飘尘，铅，飘尘，铅I沈沈=1.12*10-5-0.4-0.4浓度浓度=背

13、景，背景，I I沈沈=100=100，浓度浓度=标准，标准，I I沈沈=60=60，浓度浓度=明显危害，明显危害，I I沈沈=20=20分分级标级标准准 5 5、美国污染物标准指数评价法、美国污染物标准指数评价法()参数参数:，颗粒物，颗粒物,x xy,(y,(颗粒物颗粒物)。与个参数是分段线性函数关系。与个参数是分段线性函数关系。以分指数最大者报告为。以分指数最大者报告为。PSIPSI将大气质量分为五级：将大气质量分为五级：0 05050为良好；为良好；5151100100为中等；为中等；101101200200为不健康；为不健康；201201300300为很不健康；为很不健康；301301

14、500500为危急。为危急。污污染物染物标标准指数（）与各准指数（）与各污污染物的染物的浓浓度关系及的分度关系及的分级级注：注：浓浓度低于警戒水平，不度低于警戒水平，不报报告此分指数；告此分指数；一一级标级标准年平均准年平均浓浓度度6 6、美国格林大气污染综合指数（、美国格林大气污染综合指数（19661966）参数参数:,烟尘浓度烟尘浓度（间接测定空气中颗粒物质含（间接测定空气中颗粒物质含量的量的烟雾系数烟雾系数表示）表示）分为分为期望、警戒和极限期望、警戒和极限三级水平，污染指数分别为三级水平，污染指数分别为2525、5050和和100100。污染指数污染指数=a1sb1=84.0s0.43

15、1，污染指数污染指数=a2cb2=26.6c0.576综合指数综合指数 I=1/2(I1+I2)=0.5(84.0S0.431+26.6C0.576)7 7、美国橡树岭大气质量指数、美国橡树岭大气质量指数()（19711971）参数：参数：,xy,氧化剂氧化剂,颗粒物。颗粒物。=式中式中i为污染物小时平均浓度。为污染物小时平均浓度。尺度：尺度：浓度相当于本底时浓度相当于本底时=10，浓度达标准时，浓度达标准时=100。橡树岭大气质量分级橡树岭大气质量分级8、加拿大大气质量指数（三个指数组成）、加拿大大气质量指数（三个指数组成）1 1）特定污染物指数：）特定污染物指数：参数：，参数：，x,x,，

16、氧化剂，颗粒物质，烟雾系，氧化剂，颗粒物质，烟雾系数（）数（）6 6个分指数。个分指数。计算程序：月平均指数计算程序：月平均指数年平均指数年平均指数 各站指数各站指数全市年平均指数。全市年平均指数。2 2）城际大气质量指数（区域性大气质量指数）城际大气质量指数（区域性大气质量指数regreg），评价市），评价市区四周的大气质量。区四周的大气质量。式中式中vava：某地机场的平均能见度，：某地机场的平均能见度，vn vn：基准的平均能见度（远离城市，受污染少）：基准的平均能见度（远离城市，受污染少）3 3）工业排放量指数：评价大工厂旁边地区的）工业排放量指数：评价大工厂旁边地区的大气质量。（，）

17、（大气质量。（，）（ieie）工业排放量（考虑和颗粒工业排放量（考虑和颗粒物质）：指全国的排放是减去各城市地区的物质）：指全国的排放是减去各城市地区的排放量。各省相加求平均，再计算全国的排放量。各省相加求平均，再计算全国的ieie。4 4）大气质量综合指数：）大气质量综合指数：9 9、厌恶指数（、厌恶指数（MURCMURC）参数参数：烟雾系数。：烟雾系数。MURC=70（COH）0.7分分级标级标准准10、白勃考大气污染综合指数、白勃考大气污染综合指数（Pindex）（）（1970）参数：参数：粉尘，粉尘，,xy，CO，CxHy，氧化剂，氧化剂Pindex=PM+S+N+CO+HC+O+SYN

18、，式中式中PM为粉尘的指数，为粉尘的指数，S为为的指数，的指数，N为为xy的指数，的指数，CO为为CO的指数，的指数，HC为为CxHy的指数，的指数，为氧化剂的指数，为氧化剂的指数，SYN为粉尘与为粉尘与的协同作用，在的协同作用，在S和和PM中选小的。中选小的。例，例，设某市的粉尘设某市的粉尘=143.0=143.0微克微克/立方米，立方米，=123.0=123.0微克微克/立方米，立方米，=156.0=156.0微克微克/立方米，立方米，CO=7250CO=7250微克微克/立方米，立方米，HC=2157.0HC=2157.0微克微克/立方米，立方米，3 3=43.2=43.2微克微克/立方

19、米。立方米。耐受浓度耐受浓度（1 1小时平均）为粉尘小时平均）为粉尘=375=375微克微克/立方米，立方米，=1430=1430微克微克/立方米，立方米，=514=514微克微克/立方米，立方米，CO=4000CO=4000微克微克/立方米，立方米，HC=19300HC=19300微克微克/立方米，立方米，3 3=214=214微克微克/立方立方米。米。解：解：PM=0.381PM=0.381，S=0.086S=0.086，N=0.204N=0.204，CO=0.181CO=0.181，HC=0.111HC=0.111，O=0.363O=0.363，SYN=0.086SYN=0.086，所以

20、所以P Pindexindex=1.41=1.411111、密特大气质量指数（、密特大气质量指数（MAQIMAQI）这是美国密特公司在美国环境质量委员会托付下探讨的一种指数，它以五项污染物为参数，接受美国大气质量二级标准作为计算依据。MAQI是五项分指数的综合计算结果，计算式为：MAQI=式中：MAQI是密特大气质量指数 Ic、Is、Ip、In、Io分别代表CO、SO2、颗粒物、NO2、氧化剂这五种污染物的分指数。I IC C=I Is s=I Ip p=I In n=I Io o=各分指数按下式计算：各分指数按下式计算：式中：式中：Cc、Cs、Cp、Cn、Co分别为各污染物的实测浓度分别为各

21、污染物的实测浓度 Sc、Ss、Sp、Sn、So为与各污染物相对应的标准为与各污染物相对应的标准 下角下角a代表年平均，代表年平均，24、8、3、1分别代表所指浓度的平分别代表所指浓度的平均时间（小时）均时间（小时）1、2、3、4为系数，当与此系数相乘的项（为系数，当与此系数相乘的项（Ci/Si）21时，时，i=1。Csa、Cna分别表示分别表示SO2和和NO2年平均浓度，年平均浓度，Cpa代表实测颗粒物几何年平均浓度，代表实测颗粒物几何年平均浓度，其他实测浓度其他实测浓度Ci均为某平均时间的实测最大浓度。均为某平均时间的实测最大浓度。该指数用于评价大气质量的长期变更，但须要具备较完该指数用于评

22、价大气质量的长期变更，但须要具备较完善的监测手段，并驾驭全年完整的监测数据。善的监测手段，并驾驭全年完整的监测数据。二、大气污染生物评价法二、大气污染生物评价法 从生物学的角度来评价受污染的大气环境从生物学的角度来评价受污染的大气环境给植物生长带来的影响，且据这种影响反映大给植物生长带来的影响，且据这种影响反映大气环境污染程度。气环境污染程度。具有长期和综合的特点具有长期和综合的特点：污染引起的症污染引起的症状缺乏唯一性，状缺乏唯一性，不同植物对同一污染物的反不同植物对同一污染物的反应不一样。应不一样。这种方法也有其固有的局限性这种方法也有其固有的局限性（专一性差，（专一性差，定量测定困难，费

23、时等）。定量测定困难，费时等）。1 1、各种有害气体对植物损害症状的鉴别、各种有害气体对植物损害症状的鉴别据污染源的排放特征及其位置进行推断据污染源的排放特征及其位置进行推断 据植物叶片上出现的症状进行推断据植物叶片上出现的症状进行推断 据叶片内部形态变更及含污量鉴定。据叶片内部形态变更及含污量鉴定。据受害植物种类的不同来推断污染物种类（敏感植物）据受害植物种类的不同来推断污染物种类（敏感植物）。植物在污染环境中的受害症状植物在污染环境中的受害症状 SO2污染的危害症状污染的危害症状 叶脉间产生不整齐的变色斑块（俗称烟斑）。硫叶脉间产生不整齐的变色斑块（俗称烟斑）。硫酸雾危害症状则为叶片边缘光

24、滑，受害较轻时，叶面上呈现分散的浅黄酸雾危害症状则为叶片边缘光滑，受害较轻时，叶面上呈现分散的浅黄色透光斑点；受害严峻时则成孔洞。色透光斑点；受害严峻时则成孔洞。NOx污染时危害症状污染时危害症状 在叶片上出现密集的深绿色水浸蚀斑痕，随后这在叶片上出现密集的深绿色水浸蚀斑痕，随后这种斑痕渐渐变成淡黄色或青铜色。损伤部位主要出现在较大的叶脉之间，种斑痕渐渐变成淡黄色或青铜色。损伤部位主要出现在较大的叶脉之间，但也会沿叶缘发展。但也会沿叶缘发展。氟化物污染的危害症状氟化物污染的危害症状 先在植物的特定部位呈现伤斑，起先这些部位先在植物的特定部位呈现伤斑，起先这些部位发生萎黄，然后颜色转深形成棕色斑

25、块。发生萎黄，然后颜色转深形成棕色斑块。大气污染指示植物的选择大气污染指示植物的选择 指示植物在受到污染物的侵袭后，应有明显地指示植物在受到污染物的侵袭后，应有明显地显示，包括明显的损害症状、生长和形态的变更、显示，包括明显的损害症状、生长和形态的变更、果实或种子的变更及生产力或产量的变更等。果实或种子的变更及生产力或产量的变更等。SO2污染指示植物污染指示植物 紫花苜蓿、棉株、元麦、大麦、紫花苜蓿、棉株、元麦、大麦、小麦、大豆、芝麻、荞麦、辣椒、菠菜、胡萝卜、小麦、大豆、芝麻、荞麦、辣椒、菠菜、胡萝卜、烟草、百日菊、麦杆菊、红花鼠尾草、玫瑰、中国烟草、百日菊、麦杆菊、红花鼠尾草、玫瑰、中国石

26、竹、苹果树、雪松、马尾松、白杨、白桦、合欢、石竹、苹果树、雪松、马尾松、白杨、白桦、合欢、杜仲、腊梅杜仲、腊梅 氟化物污染指示植物氟化物污染指示植物 唐菖蒲、金荞麦、葡萄、玉唐菖蒲、金荞麦、葡萄、玉簪、杏梅、榆树叶、郁金香、山桃树、金丝桃树、簪、杏梅、榆树叶、郁金香、山桃树、金丝桃树、慈竹、池柏、南洋楹慈竹、池柏、南洋楹NO2污染指示植物污染指示植物 烟草、番茄、秋海棠、向日葵、菠菜烟草、番茄、秋海棠、向日葵、菠菜 O3的指示植物的指示植物 烟草、矮牵牛花、马唐、花生、马铃薯、烟草、矮牵牛花、马唐、花生、马铃薯、洋葱、萝卜、丁香、牡丹洋葱、萝卜、丁香、牡丹Cl2的指示植物的指示植物 白菜、菠菜

27、、韭菜、葱、番茄、菜豆、繁白菜、菠菜、韭菜、葱、番茄、菜豆、繁缕、向日葵、木棉、落叶松缕、向日葵、木棉、落叶松氨的指示植物氨的指示植物 紫藤、小叶女贞、杨树、悬铃木、杜仲、紫藤、小叶女贞、杨树、悬铃木、杜仲、枫树、刺槐、棉株、芥菜枫树、刺槐、棉株、芥菜 过氧乙酰硝酸酯（过氧乙酰硝酸酯（PAN）的指示植物）的指示植物 繁缕、早熟禾、矮繁缕、早熟禾、矮牵牛花等。牵牛花等。垂柳垂柳 吸取二氧化硫的植物吸取二氧化硫的植物雪松雪松 对二氧化硫和氟化氢敏感的植物对二氧化硫和氟化氢敏感的植物紫紫花花苜苜蓿蓿苹果监测氯污染苹果监测氯污染 监测方法监测方法 盆栽植物监测法盆栽植物监测法 先将指示植物在没有污染的

28、环先将指示植物在没有污染的环境中盆栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点，境中盆栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点，观测它们受害症状和程度。观测它们受害症状和程度。现场调查法现场调查法 选择监测区域现有植物作为大气选择监测区域现有植物作为大气污染的指示植物。该方法需先通过调查和试验，确定污染的指示植物。该方法需先通过调查和试验，确定现场生长的植物对有害气体的抗性等级，将其分为敏现场生长的植物对有害气体的抗性等级，将其分为敏感植物、抗性中等植物和抗性较强植物三类。包括：感植物、抗性中等植物和抗性较强植物三类。包括：植物群落调查法植物群落调查法 调查地衣和苔藓法调查地衣和苔藓法 调查树木的年轮

29、调查树木的年轮2 2、综合生态指标、综合生态指标据植物种据植物种类类和生和生长长状况状况选择选择一些一些综综合性的指合性的指标标作作为评为评价因子。价因子。3 3、评评价中价中值值得留意的得留意的问题问题 区分大气区分大气污污染染对对植物的植物的损损害与其他因素害与其他因素对对植植物的物的损损害。害。判判别别途径：途径：调查污调查污染源；染源；视视察叶子受害症状；察叶子受害症状；视视察植物受害方式与察植物受害方式与风风向、向、污污染源的距离的关染源的距离的关系；叶片系；叶片污污染物含量分析。染物含量分析。三、大气污染经济学评价方法三、大气污染经济学评价方法 1 1、大气污染经济损失估算的程序、

30、大气污染经济损失估算的程序 弄清费用效益的对象弄清费用效益的对象 大气环境功能分析大气环境功能分析 制定大气质量目标制定大气质量目标 估算规划方案的费用估算规划方案的费用 费用与效益的比较费用与效益的比较2 2、大气污染经济损失参数的确定、大气污染经济损失参数的确定 1）大气污染对人体健康造成损失的估算参数）大气污染对人体健康造成损失的估算参数 用人力资本法计算损失费用：患病者的预防费用人力资本法计算损失费用：患病者的预防费用、死亡者的丧葬费用、患病者的住院和养息用、死亡者的丧葬费用、患病者的住院和养息误工费用、死亡者对社会贡献的损失。误工费用、死亡者对社会贡献的损失。2）大气污染造成农业损失

31、的估算参数）大气污染造成农业损失的估算参数 用用“市场价值法市场价值法”估算损失费用估算损失费用 3）大气环境污染对居民舒适性的经济损失估算参数）大气环境污染对居民舒适性的经济损失估算参数 用用“投标搏弈法投标搏弈法”估算估算第三节第三节 大气质量预料模型大气质量预料模型一、大气环境影响预料的目的、方法、内容一、大气环境影响预料的目的、方法、内容 1、预料的目的、预料的目的了解建设项目建成以后对大气环境质量影响了解建设项目建成以后对大气环境质量影响的程度和范围。的程度和范围。比较各种建设方案对大气环境质量的影响；比较各种建设方案对大气环境质量的影响；给出各类或各个污染源对任一点污染物浓度给出各

32、类或各个污染源对任一点污染物浓度的贡献（污染分担率）。的贡献（污染分担率）。优化城市或区域的污染源布局以及对其实行优化城市或区域的污染源布局以及对其实行总量限制。总量限制。从景观生态与人文生态的敏感对象上，预料从景观生态与人文生态的敏感对象上，预料和评估其可能发生的风险影响及出现的频和评估其可能发生的风险影响及出现的频率与风险程度，寻求最佳预防对策方案。率与风险程度，寻求最佳预防对策方案。2 2、预料的方法、预料的方法 阅历方法阅历方法 在统计、分析历史资料的基础上，结在统计、分析历史资料的基础上，结合将来的发展规划进行预料。合将来的发展规划进行预料。数学方法数学方法 利用数学模式进行计算或模

33、拟。利用数学模式进行计算或模拟。大气环境影响预料的数学方法主要是利用大气大气环境影响预料的数学方法主要是利用大气扩散模型。目前在我国大气环评中的主要大气扩散扩散模型。目前在我国大气环评中的主要大气扩散模型都以正态扩散模式（即模型都以正态扩散模式（即GaussGauss模式）为基础。模式）为基础。正态扩散模式成立的前提是假定污染物在空间的概正态扩散模式成立的前提是假定污染物在空间的概率密度是正态分布，概率密度的标准差亦即扩散参率密度是正态分布，概率密度的标准差亦即扩散参数。数。3 3、大气环境影响的预料内容、大气环境影响的预料内容一级评价项目一级评价项目 一次一次(30min)和和24小时取样时

34、间的最大地小时取样时间的最大地面浓度和位置。面浓度和位置。不利气条件下，评价区域内的浓度分布不利气条件下，评价区域内的浓度分布图及其出现的频率。图及其出现的频率。评价区域季评价区域季(期期)、年长期平均浓度分布、年长期平均浓度分布图。图。可能发生的非正常排放条件下相应于可能发生的非正常排放条件下相应于1）3）各项的浓度分布图。）各项的浓度分布图。必要时还应预料施工期间的大气环境质必要时还应预料施工期间的大气环境质量。量。二、三级评价项目二、三级评价项目 可只进行可只进行1）3）各项所规定的预料）各项所规定的预料内容。内容。二、大气扩散模型二、大气扩散模型 1、湍流与湍流扩散理论、湍流与湍流扩散

35、理论 1）湍流）湍流 风的这种强度与方向风的这种强度与方向随时间不规则的变更形成的空气运随时间不规则的变更形成的空气运动称为大气湍流。动称为大气湍流。湍流运动是由多数结构紧密的流湍流运动是由多数结构紧密的流体微团体微团湍涡组成，其特征量的湍涡组成，其特征量的时间与空间分布都具有随机性，但时间与空间分布都具有随机性，但它们的统计平均值仍旧遵循确定的它们的统计平均值仍旧遵循确定的规律。规律。机械湍流机械湍流 热力湍流热力湍流 烟气在大气中的烟气在大气中的扩散特征取决于是否存在湍流扩散特征取决于是否存在湍流以及湍涡的尺度以及湍涡的尺度(直径直径)。2 2）湍流扩散与正态分布的基本理论）湍流扩散与正态

36、分布的基本理论 大气扩散理论就是用数理方法来模拟各种大气扩散理论就是用数理方法来模拟各种大气污染源在确定条件下的扩散稀释过程，用大气污染源在确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数学模型计算和预报大气污染物浓度的时空变更规律。更规律。应用较多的是接受湍流统计理论体系的高应用较多的是接受湍流统计理论体系的高斯扩散模式。斯扩散模式。假如从原点释放出很多粒假如从原点释放出很多粒子，经过一段时间子，经过一段时间T之后，这之后，这些粒子的浓度趋于一个稳定的些粒子的浓度趋于一个稳定的统计分布。统计分布。湍流扩散理论（湍流扩散理论（K理论）和统计理论的分析均表明，理论）和统计理

37、论的分析均表明，粒粒子浓度沿子浓度沿y轴符合正态分布轴符合正态分布。正态分布的密度函数正态分布的密度函数f(y)的一般的一般形式为：形式为：式中式中为标准偏差，是曲线任一侧拐点位置的尺度；为标准偏差，是曲线任一侧拐点位置的尺度；为任何实数。为任何实数。虽然污染物浓度在实际大气扩散中不能严格符合正态分虽然污染物浓度在实际大气扩散中不能严格符合正态分布的前提条件，但大量小尺度扩散试验证明，正态分布是一布的前提条件，但大量小尺度扩散试验证明，正态分布是一种可以接受的近似。种可以接受的近似。2 2、高斯扩散模式、高斯扩散模式 1）连续点源的扩散）连续点源的扩散 连续点源一般指排放大量污染物的烟连续点源

38、一般指排放大量污染物的烟囱、放散管、通风口等。囱、放散管、通风口等。排放口安置在地面的称为地面点源；排放口安置在地面的称为地面点源；处于高空位置的称为高架点源。处于高空位置的称为高架点源。大空间点源扩散大空间点源扩散 高斯扩散公式的建立有如下假设：高斯扩散公式的建立有如下假设：A 风的平均流场稳定，风速匀整，风向平直；风的平均流场稳定，风速匀整，风向平直；B 污染物的浓度在污染物的浓度在y、z轴方向符合正态分布；轴方向符合正态分布；C 污染物在输送扩散中质量守恒；污染物在输送扩散中质量守恒；D 污染源的源强匀整、连续。污染源的源强匀整、连续。右图为点源的高斯扩散模式右图为点源的高斯扩散模式示意

39、图。示意图。有效源位于坐标原点有效源位于坐标原点o处，平处，平均风向与均风向与x轴平行，并与轴平行，并与x轴正向轴正向同向同向。假设点源在没有任何障碍。假设点源在没有任何障碍物的自由空间扩散，不考虑下垫物的自由空间扩散，不考虑下垫面的存在。面的存在。大气中的扩散是具有大气中的扩散是具有y与与z两个坐标方向的二维正态分两个坐标方向的二维正态分布，布，当两坐标方向的随机变量独当两坐标方向的随机变量独立时，立时，分布密度分布密度为每个坐标方向为每个坐标方向的一维正态分布密度函数的乘积。的一维正态分布密度函数的乘积。高斯模式的坐标系和基本假设高斯模式的坐标系和基本假设大空间连续点源的高斯扩散模式大空间

40、连续点源的高斯扩散模式 式中，式中，扩散系数扩散系数 y y、z z与大气稳定度和水平距离与大气稳定度和水平距离x x有关，并随有关，并随x x的增大而增加。的增大而增加。当当y y0 0，z z0 0时，时，A A（x x）C C（x x，0,00,0），即），即A A（x x）为）为x x轴上的浓度，也是垂直于轴上的浓度，也是垂直于x x轴截面上污染轴截面上污染物的最大浓度点物的最大浓度点CmaxCmax。当当xx，y y及及 z z，则，则C0C0，表明污染物以，表明污染物以在大气中得以完全扩散。在大气中得以完全扩散。高架点源扩散高架点源扩散 在点源的实际扩散中，污染物可能受到地面障碍物

41、的阻挡，因此应当考虑地面对扩散的影响。处理的方法是：或者假定污染物在扩散过程中的质量不变，到达地面时不发生沉降或化学反应而全部反射；或者污染物在没有反射而被全部吸取，实际状况应在这两者之间。高架有效源的高度由两部分高架有效源的高度由两部分组成，即组成，即Hhh，其中，其中h为为排放口的有效高度，排放口的有效高度，h是热烟是热烟流的浮升力和烟气以确定速度竖流的浮升力和烟气以确定速度竖直离开排放口的冲力使烟流抬升直离开排放口的冲力使烟流抬升的一个附加高度。的一个附加高度。地面全部反射时的地面浓度地面全部反射时的地面浓度 实际中，高架点源扩散问题中最关切的是地面浓度的分布状况，尤其是地面最大浓度值和

42、它离源头的距离。高架点源的地面浓度公式：上式中进一步令上式中进一步令y y0 0则可得到沿则可得到沿x x轴线上的浓度分布：轴线上的浓度分布：地面浓度分布地面浓度分布 y y方向的方向的浓度以浓度以x x轴为对称轴按正态轴为对称轴按正态分布；沿分布；沿x x轴线上，在污染轴线上，在污染物排放源旁边地面浓度接物排放源旁边地面浓度接近于零，然后顺风向不断近于零，然后顺风向不断增大，在离源确定距离时增大，在离源确定距离时的某处，地面轴线上的浓的某处，地面轴线上的浓度达到最大值，以后又渐度达到最大值，以后又渐渐减小。渐减小。地面浓度最大值地面浓度最大值最大浓度值离源的距最大浓度值离源的距离离Xmax地

43、面点源扩散地面点源扩散 对于地面点源，则有效源高度对于地面点源，则有效源高度H H0 0。当污染物到达地。当污染物到达地面后被全部反射时，地面连续点源的高斯扩散公式面后被全部反射时，地面连续点源的高斯扩散公式:其浓度是大空间连续点源扩散式或地面无反射高架其浓度是大空间连续点源扩散式或地面无反射高架点源扩散式在点源扩散式在H H0 0时的两倍，说明时的两倍，说明烟流的下半部分完全烟流的下半部分完全对称反射到上部分，使得浓度加倍。对称反射到上部分，使得浓度加倍。高斯模式的浓度扩散公式汇总高斯模式的浓度扩散公式汇总（4-8）（4-9）（4-11）（4-16）（4-12）（4-17）（4-13）高斯扩

44、散模式的一般适用条件高斯扩散模式的一般适用条件地面开阔平坦，性质匀整，下地面开阔平坦，性质匀整，下垫面以上大气湍流稳定；垫面以上大气湍流稳定；扩散处于同一大气温度层结中，扩散处于同一大气温度层结中，扩散范围小于扩散范围小于10km10km；扩散物质随空气一起运动，在扩散物质随空气一起运动，在扩散输送过程中不产生化学反扩散输送过程中不产生化学反应，地面也不吸取污染物而全应，地面也不吸取污染物而全反射；反射；平均风向和风速平直稳定，且平均风向和风速平直稳定，且u u1 12m/s2m/s。3 3、扩散参数及烟流抬上升度的确定、扩散参数及烟流抬上升度的确定平均风速平均风速u取多年观测的常规气象数据；

45、取多年观测的常规气象数据；源强源强q可以计算或测定，可以计算或测定，y、z及及h与气象条件和地面状况亲密相关。与气象条件和地面状况亲密相关。1）扩散参数）扩散参数y、z的估算的估算 帕斯奎尔帕斯奎尔(Pasquill)和吉福特和吉福特(Gifford)提出的扩散参数提出的扩散参数估算方法：估算方法：PG扩散曲线法。扩散曲线法。只要利用当地常规气象观测资料，查取帕斯奎尔大气稳只要利用当地常规气象观测资料，查取帕斯奎尔大气稳定度等级，即可确定扩散参数。定度等级，即可确定扩散参数。扩散参数扩散参数具有如下规律具有如下规律：随着离源距离增加而增大；随着离源距离增加而增大；不稳定大气状态时的不稳定大气状

46、态时的值大于稳定大气状态；值大于稳定大气状态；粗糙地面上的粗糙地面上的值大于平坦地面。值大于平坦地面。一般，一般，PG扩散曲线较适用于扩散曲线较适用于近地源的小尺度近地源的小尺度扩散扩散和和开阔平坦的地形开阔平坦的地形。实践表明，实践表明，y的近似估计与实际状况比较符合，的近似估计与实际状况比较符合，但要对地面粗糙度和取样时间进行修正；但要对地面粗糙度和取样时间进行修正；z的估计值与温度层结的关系很大，适用于近地的估计值与温度层结的关系很大，适用于近地源的源的lkm以内的扩散。以内的扩散。大气稳定度大气稳定度 整层大气的稳定程度，反映大气湍流的强弱。整层大气的稳定程度，反映大气湍流的强弱。最符

47、合我国国情的方法是最符合我国国情的方法是P-TP-T法，法，由太阳高度角，由太阳高度角，总云量、低云量、风速确定大气稳定度，总云量、低云量、风速确定大气稳定度，ADFADF（强不稳（强不稳中性中性强稳定）；强稳定）；P-TP-T大气稳定度分为大气稳定度分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定中性、较稳定和稳定六级。它们分别表示为六级。它们分别表示为A A、B B、C C、D D、E E、F F。确定等级时首先由云量与太阳高度角查出确定等级时首先由云量与太阳高度角查出太太阳辐射等级数阳辐射等级数，再由太阳辐射等级数与地面风速查出，再由太阳辐射等级数与地面风速

48、查出稳定度等级。稳定度等级。太阳太阳辐辐射等射等级级数数大气大气稳稳定度的等定度的等级级（地面风速（地面风速（m/s）系指距地面）系指距地面10m高高度处度处10min平均风速平均风速）利用公式计算 我国GB384091制定地方大气污染物排放标准的技术方法接受如下阅历公式确定扩散参数y、z：式中，1、1、2及2称为扩散系数。这些系数由试验确定，在一个相当长的x距离内为常数，可从GB384091的表中查取。2 2）烟流抬上升度）烟流抬上升度hh的计算的计算 上升的缘由：热力抬升 动力抬升 有效源的高度高于烟囱实际高度。热烟流从烟囱中喷出直至变平的四个阶段：喷出阶段 浮升阶段 瓦解阶段 变平阶段

49、浮升力和初始动量是影响烟流抬升的主要因素。浮升力和初始动量是影响烟流抬升的主要因素。但是烟流抬升的发展又受到气象条件和地形态况的制约。但是烟流抬升的发展又受到气象条件和地形态况的制约。主要表现为：主要表现为：浮升力取决于烟流与环境空气的密度差，即与两者的温差浮升力取决于烟流与环境空气的密度差，即与两者的温差有关，一般该速度大于出口处旁边风速的两倍为宜。有关，一般该速度大于出口处旁边风速的两倍为宜。大气的湍流强度愈大，烟与四周空气混合就愈快，烟流的大气的湍流强度愈大，烟与四周空气混合就愈快，烟流的温度和初始动量降低得也愈快，则烟流抬上升度愈低。温度和初始动量降低得也愈快，则烟流抬上升度愈低。平均

50、风速越大，湍流越强，抬上升度越低；平均风速越大，湍流越强，抬上升度越低；地面粗糙度大，使近地层大气湍流增加，不利于烟流抬升。地面粗糙度大，使近地层大气湍流增加，不利于烟流抬升。霍兰德霍兰德(Holland)公式公式如下：如下：（适用于中性大气状况（适用于中性大气状况）式中vS烟流出口速度（m/s），D烟囱出口内径（m），u烟囱出口的环境平均风速（m/s），Ts烟气出口温度（K），Ta环境平均气温度（K），Qh烟囱的热排放率（kW）。当大气处于不稳定或稳定状态时，可在上式计算的基础上分别增加或削减1020。烟气的热释放率烟气的热释放率 烟气的热释放率是指单位时间内向环烟气的热释放率是指单位时间内