第05章大气环境影响评价08版导则.ppt
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1、1,大 气 环 境 影 响 评 价,2,大气环境影响评价的特点,3,准备阶段,正式工作阶段,报告编制阶段,调 查,预 测,评 价,污染源,气 象,环境质量,大气环境影响评价的工作程序,4,一、大气环境污染 1、大气污染源(种类、污染物排放量与源强) 2、大气污染物(种类、大气组成与空气污染物成分) 二、大气扩散过程 1、大气湍流 2、大气稳定度与污染 3、影响大气污染的其他因素,4.1 概 述,5,大 气 的 结 构,对流层,平流层,中间层,热成层 散逸层,6,(一)大气湍流,湍流或称紊流,是自然界广泛存在的一种流体流动。通常将流体的极端无规则运动称为湍流。大气的极端无规则运动称为大气湍流。
2、按照湍流形成的原因可分两种湍流。由铅直方向气温分布的不均匀性产生的湍流,叫热力湍流。它的强度主要取决于大气稳定度。由铅直方向风速分布的不均匀性及地面粗糙度产生的湍流,叫机械湍流。它的强度主要取决于风速梯度和地面粗糙度。实际湍流是上述两种湍流的迭加。 湍流有极强的扩散能力。它比分子扩散快105-106倍。大气中污染物能被扩散,主要是湍流的贡献。,7,大气稳定度(atmospheric stability)是指大气受外力作用产生运动,当外力去除后该气团所具有返回原来位置能力的大小。当一空气块受到外力的作用,产生了上升或下降运动,外力去除后可能发生三种情况:一是气块减速并有返回原来高度的趋势,则称这
3、种大气是稳定的;二是气块加速上升或下降,称这种大气是不稳定的;三是气块被外力推到某一高度后,既不加速也不减速,保持不动,称这种大气是中性的。,(二)、大气稳定度,8,(1) 大气稳定度的判别,空气垂直温度递减率 (vertical temperature lapse rate) 在近地层的大气中(2km左右),随着高度每增加100米的温度变化称为空气垂直温度递减率,用 表示。可通过低空气象探测取得。,大气稳定度实际上是大气层垂直温度变化产生的。,两个概念,9,干绝热直减率(dry adiabatic lapse rate) 当一干空气块从地面绝热上升时,将因周围气压的减小而膨胀,一部分内能用于
4、反抗外压力而作膨胀功,因而它的温度将逐渐下降。反之,当一干空气块从高空绝热下降时,将因周围气压的增加而压缩,外压力的压缩功转 化为它的内能,因而它的温度将逐渐上升。这种性质可用干绝热直减率来表示。,10,干绝热直减率(dry adiabatic lapse rate) 干空气在绝热升降过程中,每升降单位距离(通常取100米)的温度变化速率的负值称为干空气温度绝热垂直递减率。 理论和实践表明,对一个干燥或未饱和的湿气块在干绝热过程中,每上升或下降100m,气块温度降低或升高0.98/(100 m),这种现象与周围的温度无关,称为干绝热递减率,用 表示。,11,气块法判别大气稳定度,如何判别大气是
5、否稳定呢?,12,假设一气块的状态参数为T、P、 ,周围大气的状态参数为T、P、 ,并且T=T,P=P,此时气块对于环境大气是静止的。由于某种原因,当TT,P=P时,必有 。根据阿基米德定律,单位质量的气块,在向上的净浮力作用下所产生的加速度应为:,13,将静力条件及状态方程式代入上式,可得:,由上式可见: 如果气块的温度T高于环境大气的温度T,即TT,则a0,气块作加速运动,大气处于不稳定状态。 而TT,则a 0,气块作减速运动,大气处于稳定状态。 如果T=T,则a= 0,气块作等速运动或静止,大气处于中性状态。,14,假设在起始高度处的气块温度和周围大气温度相同,都等于T0,向上运动过程中
6、满足干绝热条件,则气块运动z距离后,气块温度和环境大气温度为: T= T0 - z T= T0 - z 将T和T的表达式代入前面的式子,则有:,利用温度判别大气稳定度很不方便!,15,从式可看出: 1、当 0,则a0,气块加速运动,大气不稳定; 2、当 0,则a0,气块减速运动,大气稳定; 3、当 =0,a=0,大气为中性。 因此,大气稳定度可用温度直减率和干绝热直减率之差来判别。,16,17,T,z,z,大气中性,T,z,z,大气稳定,在z高度上,上升时,由于气块温度低于周围空气温度,将作减速运动回到原处,18,在不受大的天气系统影响下,如阴天等: 夜晚空气层结比较稳定 白天渐渐不稳定,下午
7、最不稳定 黄昏又逐渐趋向稳定,大气垂直稳定度一般的日变化规律,19,(2) 大气稳定度与大气污染状况的关系,从烟囱排出的废气在大气中形成羽状烟流,烟羽的形状随气温层结的不同而变化。,20,波浪型:烟流呈翻卷状,故又称翻卷型、链条型。污染物扩散良好。多发生在晴朗的白天,中午前后明显。地面最大落地浓度地点距烟囱较近,浓度较高。所以对附近居民一般伤害较大,但一般不会造成烟雾污染事件。,T,z,21,锥型: 或 烟流呈圆锥形,发生在中性条件或弱稳定条件下。多出现于阴天或多云风力又比较大的天气。污染物垂直扩散速度比波浪型低,但污染物输送距离比较远。,T,z,22,平展型: 大气处于稳定状态,烟流垂直方向
8、扩散很小,俯视烟流呈扇形展开,故又称扇型。多发生在夜里。污染情况随烟囱高度不同而异。当烟囱很高时,近处地面上不会造成污染,在远方造成污染;烟囱很低时,会造成近处地面上严重污染。,0,0,T,z,23,爬升型(屋脊型): 烟流的下部处于大气稳定状态,烟流上部处于大气不稳定状态。一般在日落后出现。但持续时间较短,对近处地面污染较小。,T,z,24,漫烟型(熏烟型):日出后逆温从地面上逐渐消失,当不稳定大气扩展到烟流的下边缘时,烟流便发生了向下的强烈扩散,而上边缘仍处于逆温层中,漫烟型便发生了。这时烟流下部 ,上部 。这种烟流多发生在上午8:0010:00,持续时间很短。,0,T,z,25,受限型:
9、发生在烟囱出口上方和下方的一定距离内大气不稳定区域,在这范围以上和以下的大气为稳定的。多出现在易于形成上部逆温的地区的日落前后。因污染物只在空间的一定范围内扩散,而不到达地面,所以地面几乎不受到污染;但当贴地逆温破坏时,便发生熏烟型污染,地面浓度会很大。,T,z,26,(3) 大气稳定度分级,稳定度是大气污染扩散计算条件的重要参数。大气稳定度主要是根据地面风速、日照、辐射及云量等气象资料为基础。这些资料可通过气象台取得(每日24小时连续观测值),需五年的资料进行汇总。 按上述气象资料算出稳定度,有如下几种分级方法:, 帕斯奎尔分级法, 我国按国家标准GB/T1320191规定的分类法,27,
10、帕斯奎尔分级法,帕斯奎尔根据大量常规观测资料,首先总结出了根据云量、云状、太阳辐射状况和地面风速等常规气象资料,划分大气稳定度。他把大气对污染物的扩散能力用A、B、C、D、E、F六个稳定级别来表示,见下页表:,28,稳定度级别划分表,29,使用该表应注意: 稳定度级别中,A极不稳定;B不稳定;C弱不稳定;D中性;E弱稳定;F稳定。从A到F表示大气扩散能力逐渐减弱。 稳定度级别A B表示按 A 和 B 级别数据内插。 夜间(夜晚)定义为日落前1小时至日出后1小时的时段。,30,不论何种天气状况,夜间前后各1小时算作中性,即 D 稳定度。 强太阳辐射对应于碧空下太阳高度角大于60的条件,弱太阳辐射
11、相当于碧空下太阳高度角为15 35。,31,帕斯奎尔划分稳定度的方法对于开阔乡村地区能给出较可靠的稳定度,但对城市地区是不大可靠的。这种判别主要是由于城市较大的地面粗糙度及热岛效应对城市稳定度的影响。 最大的差别出现在静风晴夜,这样的夜间,在乡村地区大气状态是稳定的,但在城市,在高度相当于建筑物的平均高度几倍之内是微不稳定或近中性的,它上面有一个稳定层。,32,在我国大气环境质量模拟预测模型研究实践中,自20世纪70年代开始,就相当广泛地应用帕斯奎尔法。在应用实践中,结合我国的具体国情对该法进行了相应的修改和补充,并将其进行系统总结放入我国国家标准GB/T1320191制定地方大气污染物排放标
12、准的技术方法和环境保护行业标准HJ/T2.2-1993环境影响评价技术导则大气环境中作为规范使用。, 我国按国家标准GB/T1320191规定的分类法,33,大气稳定度分级步骤: 首先计算太阳倾角,然后根据经纬度、北京时间、太阳倾角算出太阳高度角,再结合云量确定太阳辐射等级,最后通过太阳辐射等级和地面风速气象资料来划分大气稳定度。 确定大气稳定度各因素之间的关系如下:, 我国按国家标准GB/T1320191规定的分类法,34,大气稳定度分级,地面风速,太阳辐射等级,云量,经纬度,太阳倾角,太阳高度角,北京时间,角度换算,一年中日期序数,返回,35,、计算太阳倾角, 太阳倾角 (太阳赤纬),()
13、; = 360 / 365 , (); 一年中日期序数,0, 1, 2, , 364。,36,、计算太阳高度角, 太阳高度角, () ; 当地纬度, () ; 当地经度, () ; 太阳倾角, (); 进行观测时的北京时间,h。,37,、确定太阳辐射等级,根据太阳高度角和云量查太阳辐射等级表,得出太阳辐射等级。其中云量(全天空十分制)观测规则与国家气象局编订的地面气象观测规范相同。表中的太阳辐射等级:3 表示强太阳射入辐射;2 表示中等射入辐射;1 表示弱射入辐射;0 表示射入与射出辐射相平衡;- 1 表示地球存在弱的射出辐射;- 2 表示存在强的地球射出辐射。,38,太阳辐射等级值,39,、
14、确定大气稳定度等级,由地面风速和太阳辐射等级查下页表得出大气稳定度等级。表中地面风速(m/s)系指距地面10 m 高度处10分钟的平均风速。,40,大气稳定度等级,41,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级稳定度直接由表B3和表B4查算,D、E、F级稳定度则需向不稳定方向提半级后由导则表B3和表B4查算。 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,再按导则表B3和表B4查算。,不同地区的稳定度如何确定?,返回,42,大气边界层是指对流层内贴近地表面约11.5Km厚的一层。大气边界层的上面是自由大气层。
15、大气边界层受地面的影响最大,在它上边缘的风速为地转风速,进入大气边界层之后,风向、风速都发生切变。在地表面由于粘性附着作用,速度梯度最大,直至风速为0;风向的切变是由于空气运动伴随着地球柯氏力引起的。大气边界层的高度(或厚度)和结构与大气边界层内的温度分布或大气稳定度密切相关。中性或不稳定时,由于动力或热力湍流的作用,边界层内上下层之间产生强烈的动量或热量交换。通常把出现这一现象的层称为混合层。混合层向上发展时,常受到位于边界层上边缘的逆温层底部的限制。与此同时也限制了混合层内污染物的再向上扩散。观测表明:这一逆温层底(即混合层顶)上下两侧的污染物浓度可相差510倍;混合层厚度越小,这一差值就
16、越大。通常认为:中性和不稳定时的混合层高度和大气边界层高度是一致的。,2、混合层,43,对流层,逆温(稳定) 混合层,44,(1)当大气稳定度为A、B、C和D时:,(2)当大气稳定度为E和F时:,式中:h-混合层厚度(E、F时指近地层厚度),m; U10-10m高度处平均风速,m/s;大于6m/s时取为6m/s; as,bs-混合层系数; f -地转参数;,45,3、影响大气污染的其他因素,风:空气的水平运动称为风。风是矢量。局地风场,系指在局部地区由于地形影响而形成的空间和时间尺度都比较小的地方性风,主要有海陆风、山谷风、过山气流和城市热导环流等。 风玫瑰图是统计所收集的地面气象资料中几个风
17、向出现的频率,然后在极坐标中按16个风向标出其频率大小。 风频最大的风向,称为主导风向,其下风向即为污染几率最大的方位。,46,3、影响大气污染的其他因素,47,把(风向百分率/风速)称作为污染系数,用以衡量风向、风速对大气扩散的综合影响。某方位污染系数的大小直接反映其下方位受污染的几率和程度的大小。,3、影响大气污染的其他因素,48,4.2 大气环评的工作任务与程序,49,(一)工作任务,通过调查、预测等手段,对项目在建设施工期及建成后运营期所排放的大气污染物对环境空气质量影响的程度、范围和频率进行分析、预测和评估,为项目的厂址选择、排污口设置、大气污染防治措施制定以及其他有关的工程设计、项
18、目实施环境监测等提供科学依据或指导性意见。,50,(二)工作程序,51,4.3 评价等级与评价范围,4.3.1 评价等级,52,C0i的取值 一般选用GB3095 中1 小时平均取样时间的二级标准的浓度限值; 对于没有小时浓度限值的污染物,可取日平均浓度限值的三倍值; 对该标准中未包含的污染物,可参照TJ36 中的居住区大气中有害物质的最高容许浓度的一次浓度限值。 如已有地方标准,应选用地方标准中的相应值。 对某些上述标准中都未包含的污染物,可参照国外有关标准选用,但应作出说明,报环保主管部门批准后执行。,53,估算模式运行情况,54,55,评价工作等级分级表,56,同一项目有多个(两个以上,
19、含两个)污染源排放同一种污染物时,则按各污染源分别确定其评价等级,并取评价级别最高者作为项目的评价等级。 对于高耗能行业的多源(两个以上,含两个)项目,评价等级应不低于二级。 对于建成后全厂的主要污染物排放总量都有明显减少的改、扩建项目,评价等级可低于一级。 如果评价范围内包含一类环境空气质量功能区、或者评价范围内主要评价因子的环境质量已接近或超过环境质量标准、或者项目排放的污染物对人体健康或生态环境有严重危害的特殊项目,评价等级一般不低于二级。,57,对于以城市快速路、主干路等城市道路为主的新建、扩建项目,评价等级应不低于二级。 对于公路、铁路等项目,应分别按项目沿线主要集中式排放源排放的污
20、染物计算其评价等级 可以根据项目的性质,评价范围内环境空气敏感区的分布情况,以及当地大气污染程度,对评价工作等级做适当调整,但调整幅度上下不应超过一级。调整结果应征得环保主管部门同意。 确定评价工作等级的同时应说明估算模式计算参数和选项。,58,4.3.2 不同评价等级的预测要求,一、二级评价:进一步预测模式 三级评价:估算模式,59,4.3.3 评价范围,以排放源为中心点,以D10 为半径的圆或2D10 为边长的矩形作为大气环境影响评价范围; 当最远距离超过25km 时,确定评价范围为半径25km 的圆形区域(或边长50 km矩形)。 评价范围的直径或边长一般不应小于5km 。 线源为主的城
21、市道路等项目,评价范围可设定为线源中心两侧各200m 的范围。,60,练习,1.某建设项目排放两种大气污染物,经计算甲污染物的最大地面浓度占标率Pi为50%,D10%为6km,乙污染物的最大地面浓度占标率Pi为70%,D10%为5.5km,则该项目的大气环境评价等级为() A.一级 B.二级 C.三级 D.一级或二级,61,练习,2.某建设项目排放两种大气污染物,经计算甲污染物的最大地面浓度占标率Pi为8%,D10%为1.2km,乙污染物的最大地面浓度占标率Pi为9%,D10%为1.1km,污染源距厂界最近距离为1.3km,则该项目的大气环境评价等级为() A.一级 B.二级 C.三级 D.一
22、级或二级,62,练习,3.某建设项目经计算确定D10%为6km,则该项目的大气环境评价范围以排放源为中心,以() A.6km为直径的圆 B.主导风向为主轴的12km为变长的矩形 C.12km为边长的矩形 D.应根据评价等级来确定,63,练习,4.某建设项目经计算确定D10%为26km,则该项目的大气环境评价范围以排放源为中心,以() A.26km为半径的圆 B.25km为半径的圆 C.周长50km的矩形区域 D.边长为52km的矩形区域,64,练习,5.某建设项目经计算确定D10%为2km,则该项目的大气环境评价范围以排放源为中心,以() A.2km为半径的圆 B.2.5km为半径的圆 C.周
23、长4km的矩形区域 D.边长为4km的矩形区域,65,4.4 大气污染源调查与分析,4.4.1 调查与分析对象 一、二级:所有污染源、评价范围内与项日排放污染物有关的其他在建项目、己批复环境影响评价文件的未建项目等污染源。如有区域替代方案,还应调查评价范围内所有的拟替代的污染源 三级:可只调查分析项目污染源,66,新建项目可通过类比调查、物料衡算或设计资料确定; 在建和未建项目:使用已批准的环境影响报告书中的资料; 对于现有项目和改、扩建项目:利用己有有效数据或进行实测;对于分期实施的工程项目,可利用前期工程最近5 年内的验收监测资料、年度例行监测资料或进行实测。,4.4.2 调查与分析方法,
24、67,4.4.3 污染源调查内容,见教材,68,4.5 环境空气质量现状调查与评价,( 1 )收集评价范围内及邻近评价范围的各例行空气质量监测点的近三年与项目有关的监测资料。 (2 )收集近三年与项目有关的历史监测资料。 (3 )进行现场监测,69,监测因子 凡项目排放的污染物属于常规污染物的应筛选为监测因子。 凡项目排放的特征污染物有国家或地方环境质量标准的、或者有TJ36 中的居住区大气中有害物质的最高允许浓度的,应筛选为监测因子; 对于没有相应环境质量标准的污染物,且属于毒性较大的,应按照实际情况,选取有代表性的污染物作为监测因子,同时应给出参考标准值和出处。,70,监测制度 一级评价:
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