大气 环境影响评价.ppt

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1、,5大气环境影响评价,内容提要：大气中污染物在环境影响评价技术导则中分为常规污染物与特征污染物。污染物在大气中的分布水平与释放源的排放方式和排放强度有关，同时受制于大气的输送和扩散过程。大气环境评价工作的内容与深度取决于环境评价工作等级，而评价工作等级的确定主要依据于建设项目的排放工况、环境因素以及环境管理要求，目前主要是通过估算模式计算的占标率、占标率为10%出现的远端距离的结果并综合考虑污染源与厂界的距离而确定。大气环境影响评价则以数学模型的预测结果为依据进行分析与评价。本章在对大气环境影响评价基础理论进行概述的基础上，重点介绍了依据环境影响评价技术导则对大气环境质量进行现状调查、评价的方

2、法与要求，依据大气环境评价工作等级合理应用估算模型以及进一步预测模型（AERMOD，ADMS，CALPUFF）进行预测评价等内容。,5.1基础知识5.2大气环境影响评价概述5.3大气环境现状调查与评价5.4大气环境影响预测与评价,主要内容：,5.1 基础知识 5.1.1 大气污染,因为“环境质量是指环境系统的内在结构和外部所表现的状态对人类及生物界的生存和繁衍的适宜性”，因此，从环境评价学的角度分析，由于自然现象或人类活动向大气中排放的烟尘和废气过多，使大气中出现新的化学物质或某种成分含量超过了自然状态下的平均含量，从而开始影响人和动植物的正常发育和生长，给人类带来冲击和危害，即大气污染。大气

3、污染的产生实际上是大气系统的内在结构发生了变化并通过外部状态表征出来，其实质还是由于内在结构的改变而引起了大气对人类及生物界生存和繁衍的干扰。,5.1 基础知识 5.1.2 大气污染源,大气污染源是指导致环境污染的各种污染因子或污染物的发生源。例如：向环境排出污染物或释放有害因子的工厂、场所或设备。按大气环境影响评价技术导则（HJ 2.22008）的规定，分为点源、面源（线源）、体源、火炬四种类别，其出发点之一是依据导则推荐模式中参数输入的格式要求而进行的。,5.1 基础知识 5.1.2 大气污染源,点源：通过某种装置集中排放的固定点状源，如烟囱、集气筒等。面源：在一定区域范围内，以低矮密集的

4、方式自地面或近地面的高度排放污染物的源，如无组织排放、储存堆、渣场等排放源。线源：污染物呈线状排放或者由移动源构成线状排放的源，如城市道路的机动车排放源等。体源：由源本身或附近建筑物的空气动力学作用使污染物呈一定体积向大气排放的源，如焦炉炉体、屋顶天窗等。火炬（火焰）是直接由明火排放的源，如炼油厂火炬。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.1 燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制5.1.3.2 煤炭工业源污染物的发生机制5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.1

5、燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制化石燃料的燃烧（特别是不完全燃烧）将导致烟尘、硫氧化物、NOx、碳氧化物的产生，引起大气污染问题，以燃煤引起的大气污染最为严重。燃煤与燃油相比，所造成的环境污染负荷要大得多。单位质量的燃料煤的发热量比油低，灰分含量高出100300倍，含硫量虽可能比重油低，但为获得同等发热量，耗煤量大，产生的硫氧化物可能更多（取决于煤与油的含硫量的差异情况）；煤的含氮率约比重油高5倍，因而NOx的生成量也高于重油。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.1 燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制（1）烟尘的发生 烟尘是指伴随燃料燃烧所

6、发生的尘，其中含有烟黑、飞灰等粒状悬浮物。目前对烟黑等粒状悬浮物的发生机制还不完全清楚，但基本可以认为是燃料中的可燃性碳氢化合物在高温下，经氧化、分解、脱氢、环化和缩合等一系列复杂反应而形成的。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.1 燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制（2）硫氧化物发生机制 硫氧化物主要是指SO2和SO3。大气中的H2S是不稳定的硫氢化合物，在有颗粒物存在的条件下可迅速被氧化为SO2。煤中含硫量是指煤中各种形态硫的总量。其中单质硫、硫化物硫、有机硫为可燃性硫（约为全硫份的70%90%）；硫酸盐硫不参与燃烧反应，多残于灰烬中，称为

7、非可燃性硫。只有可燃性硫才参与燃烧反应过程，燃烧时主要生成SO2，只有1%5%氧化成为SO3。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.1 燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制（3）NOx的发生机制 造成大气污染的NOx主要指NO和NO2，他们大部分来源于化石燃料的燃烧过程，也来自于硝酸或使用硝酸的生产过程。由煤的燃烧过程生成的NOx有两类：一类是在高温燃烧时助燃空气中的N2和O2生成的NOx，称为热致NOx；另一类是燃料中的含氮化合物经高温分解成N2，再与氧气反应生成NOx，由此生成的NOx成为燃料NOx。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源

8、产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.1 燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制热致NOx与燃烧温度、燃烧气体中氧的浓度，以及气体在高温区停留时间密切相关。已有的实验数据证明，在燃烧气体氧浓度相同的条件下，NO的生成速度随燃烧温度升高而加快。燃烧温度在300 以下时NO的生成量很少，燃烧温度高于1 500 时NO的生成量显著增加。为了减少热致NOx的生成，应设法降低燃烧温度，减少过剩空气（降低O2的浓度）和缩短气体在高温区的停留时间。热致NOx和燃料NOx生成量之和即化石燃料燃烧产生的NOx总量。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.2 煤炭工业源

9、污染物的发生机制1）洗煤 将煤中的硫、灰分和矸石等杂质除去以提高煤的质量的工艺过程。目前主要使用物理洗煤工艺，即利用煤与杂质的密度不同加以机械分离。洗煤的工艺流程可分为四个阶段：初期准备、粉煤加工、粗煤加工和最后处理。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.2 煤炭工业源污染物的发生机制,初期准备阶段,粉煤和粗煤加工阶段,初期准备阶段,产生的排放物主要是逸散颗粒物，排放源来自路面、原料堆、残渣堆放区、装煤车、皮带输送机、破碎机和分选机的煤粉。,主要排放源是空气分离过程的空气排气，干式洗煤工艺排放源是在空气脉冲使煤分层的地方，湿式洗煤工艺产生的颗粒潜在

10、排放量非常低,产生排放物的主要排放源是热力干燥器的排气。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.2 煤炭工业源污染物的发生机制（2）煤的转化 煤除了直接用作燃料外，还可被转化为有机气体和液体。煤的气化 煤与氧气、水蒸气结合生成可燃性煤气、废气、炭和灰分。煤气化系统按其产生的煤气热值及所用的气化反应器的类型可分为高热值气化系统、中热值气化器和低热值气化器。多数气化系统由四步工艺构成：煤的预处理、煤的气化、粗煤气清洗和煤气优化处理。煤的气化工艺过程中，主要大气污染物排放情况见表5-1。,表5-1(a)煤的气化工艺中的排放物,表5-1(b)煤的气化工艺中的

11、排放物,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.2 煤炭工业源污染物的发生机制（2）煤的转化 煤的液化 用煤生产合成有机液体的一种转化工艺。此工艺可降低杂质含量，并将煤的碳氢比增大到变成液体的程度。煤的液化工艺有：间接液化、热解、溶剂萃取和催化液化。典型的溶剂萃取或催化液化工艺包括：煤的预处理、溶解和液化、产品分离和提纯、残余物气化。煤的液化工艺中主要的排放物见表5-2。,表5-2煤液化工艺中的排放物,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制钢铁工业主要由采矿、选矿、烧结、炼铁、炼

12、钢、轧钢、焦化以及其他辅助工序所组成，各生产工序都不同程度地排放污染物。生产1 t钢要消耗原材料67 t，其中约80%变成各种废物或有害物排入环境。排入大气的污染物主要有粉尘、烟尘、SO2、CO、NOx、氟化物和氯化物等。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制（1）原料厂 钢铁生产的主要原料有铁矿石、煤、石灰石、硅石、铁合金等，常设原料厂。在加工、堆放、装卸、运输过程中产生粉尘，主要为氧化铁、碳酸钙、二氧化硅及煤焦等颗粒物，生产1 t钢产生粉尘515 kg。由于是露天堆放，因原料含湿量及风速不同，原料粉末以尘埃形态被风

13、吹到周围地区的量不同。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制（2）炼焦 以烟煤为原料，用高温干馏的方法生产焦炭，并副产焦炉煤气及煤焦油。1 t干煤产生焦炉煤气300320 m3，其中除煤气外还含有焦油蒸汽、粗苯、氨、硫化氢等，需分别回收处理。生产1 t焦炭废气中污染物含量见表5-1。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制（2）炼焦 表5-3 生产1 t焦炭废气中的污染物含量,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,

14、5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制（3）烧结和球团 烧结 烧结过程中产生的粉尘率约为8%，粉尘粒径为0.1100m，1 t产品产生废气4 0006 000 m3，烧结排气温度在200 以上。原料中的硫90%转化为SO2，随烧结烟气排入大气。此外，1 t烧结矿产生NOx约0.5 kg。球团 球团设备分为竖炉、焙烧机和链篦机回转窑三种，我国主要采用竖炉球团。未经净化时其排放量见表5-4。,5.1 基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制,5.1.3.3 钢铁工业源污染物的发生机制（3）烧结和球团表5-4 球团净化前排尘量,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和

15、排放量的估算,废气污染物的产生量（简称产污量）指某一大气污染源在一定时间内，所产生的污染物的量。,废气污染物的排放量（简称排污量）指某一大气污染源在一定时间内，向大气环境中所排放的污染物的量。,实际上通常所称污染物的产生量和排放量是指在某些特征条件下的平均估算值。,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算,（1）锅炉燃料耗量计算 锅炉燃料耗量一般与锅炉的蒸发量（或热负荷）、燃料的发热量等因素有关。对于产生饱和蒸汽的锅炉，可用式（5-1）计算。（5-1）式中，B 燃煤量，kgh-1；D 锅炉产气量，kgh-1；锅炉在某工作压力下饱和蒸汽热焓，kcalkg-1；锅炉给水热焓，k

16、calkg-1；Q低 煤的低位发热量，kcalkg-1；锅炉的热效率，%。,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算,（2）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算 烟尘量的计算 煤在燃烧过程中产生的烟尘主要包括黑烟和飞灰两部分，其中黑烟是指烟气中未完全燃烧的炭粒，燃烧越不完全，烟气中的黑烟的浓度越大。飞灰是指烟气中不可燃烧的矿物质的细小固体颗粒。黑烟和飞灰都与炉型和燃烧状态有关。,烟尘的计算可以采用两种方法，实测法和估算法。,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算,实测法,在一定测试条件下，测出烟气中烟尘的排放浓度，然后用式（5-2）进行计算。G=QC0（

17、5-2）式中：G烟尘排放量，mgh-1；Q烟气排放量，m3h-1（标准状态下）；C0烟尘实测浓度，mgm-3（标准状态下）。,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算,估算法,对于无测试条件或对数据无法进行测试的，可采用式（5-3）进行估算。GBAdfh(1-)（5-3）式中，B耗煤量，kgh-1；A煤的灰分含量，%；dfh烟气中烟尘占煤的灰分量的百分数，%，其值与燃烧方式有关；除尘装置的总效率，%。,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算,（2）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算 SO2的计算 通常情况下，煤中可燃性硫占全硫分的70%90%，计算时通

18、常取80%。在燃烧过程中，可燃性硫和氧气反应生产SO2。1 kg硫燃烧将产生2 kg SO2。因此，燃煤产生的SO2可以用式（5-4）进行计算：（5-4）式中，单位时间SO2的产生量，kgh-1；B燃煤量，kgh-1；S燃料煤中硫的含量，%。,5.1 基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算,（2）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算 SO2的计算燃油产生的SO2计算公式与燃煤基本相似，可以用式（5-5）计算：（5-5）天然气燃烧产生的SO2主要来自其中所含硫化氢的燃烧，SO2的产生量可以依据燃烧发生氧化反应的化学方程式进行计算。,5.1 基础知识 5.1.5 大气扩散,进入大气中的

19、污染物，由于风及大气湍流等作用，在垂直和水平两个方向上逐渐分散稀释的现象称为大气扩散。从各种污染源排入大气中的污染物在污染源的下风向区域的一定空间范围内的浓度分布水平往往要高于污染源上风向区域的浓度水平，表现为大气扩散对污染源下风向一定区域的污染性，但在正常情况下，污染物通过大气扩散作用被稀释，一般不会对人、动物和植物造成急性污染危害。在同一地区即使污染物排放量不变，对环境造成的污染程度也会不同，有时危害严重，有时却很轻或无明显作用。这是因为在不同的气象条件下，大气扩散稀释能力不同的缘故。,5.1 基础知识 5.1.5 大气扩散,风和湍流是影响大气扩散能力的主要气象动力因子，对污染物在大气中的

20、扩散和稀释起着决定性的作用。风在输送、扩散和稀释污染物上起着重要作用，风向决定污染物迁移的方向，当污染物进入大气后就沿着风向运动迁移，因此，污染区总是在污染源的下风向。风速决定污染物的扩散和稀释状况，一般来说，大气中污染物浓度与排放总量成正比，而与平均风速成反比，若风速增加一倍，由于大气湍流的扩散稀释能力增强，可使下风向污染物浓度减少一半。因此，根据风速、风向等气象条件，结合地形地貌和地理位置，进行城市和工业的选址与布局，在预防和减少局部地区大气污染上有重大现实意义。,5.1 基础知识 5.1.5 大气扩散,同样，对于建设项目选址的评价，其拟选厂址所在地区常年主导风向以及厂址周围敏感目标与厂址

21、之间的方位、距离等成为大气环境评价中考虑的重要因素之一。大气湍流也称为大气涡流或紊流，是指大气以不同尺度作无规则运动的流体状态。风速所表现出来的阵发性，时大时小，并且在主风向上也会出现上下左右无规则摆动的现象，就是大气湍流所致。,5.1 基础知识 5.1.5 大气扩散,当烟雾（或烟尘等污染物）从烟囱（或其他排气筒）排入大气后，在往下风向飘移的过程中，在大气湍流无规则运动的作用下，烟团逐渐向周围大气中扩散，直到烟型消失。如果没有湍流的作用，烟团仅靠其所含微粒微弱的布朗运动和较为有规则的分子扩散运动，那么烟雾将呈现几乎是一条相当长的粗细变化不大的一套烟管运动。一般将大气湍流扩散按湍流（或烟团本身截

22、面）直径的大小划分为三种尺度。当湍流直径小于烟柱直径时，称为均匀小尺度湍流，它的扩散速度很慢；当湍流直径大于烟柱直径时，称为均匀大尺度湍流，它的扩散速度较快；当大、小尺度湍流同时存在时，称之为复合尺度湍流，它的扩散速度最快。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型在大气环境影响评价的实际工作中最普遍应用的是高斯模型（即正态扩散模式）。,前提:假定均匀、定常的湍流大气中污染物在空间的概率密度是正态分布，概率密度的标准差（亦即扩散参数）通常用“统计理论”方法或其他经验方法确定。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高

23、斯模型高斯模型之所以一直被广泛应用，主要原因如下：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；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；对于平原地区、下风距离在10 km以内的低架源，预测结果和实测值比较一致；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。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型在应用时应当注意，常用的正态烟羽扩散模式实质上已假定气流场是定常的，不随时间变化，同时在空间是均匀的。均匀意味着：平均风速

24、、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。而实际上大气不满足均匀定常条件，因此，一般的正态扩散模式应用于下垫面均匀平坦、气流稳定的小尺度扩散问题更为有效。由于污染物种类、排放高度和方式的不同以及所处的地理环境和气象条件不同，对周围环境的影响范围和影响程度存在差别，这就需要选用不同条件下的高斯模式进行预测计算。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（1）点源扩散模式 瞬时单烟团正态扩散模式 该模型是一切正态扩散模式的基础。假定单位容积粒子比值C/Q在空间的概率密度为正态分布，则：（5-6）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预

25、测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（1）点源扩散模式式中，x，y，z，t 预测点的空间坐标和预测时的时间；x0，y0，z0，t0烟团初始空间坐标和初始时间；烟团中心在t0t 期间的迁移距离，dt，dt，dt；u，v，w烟团中心在x，y，z方向的速度分量；C预测点的烟团瞬时浓度；Q烟团的瞬时排放量；x，y，zx，y，z方向的标准差（扩散参数），是扩散时间T的函数，T=t-t0。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型 连续点源烟羽扩散模式a.无界空间假设下的连续点源正态分布 对于连续稳定点源的污染物扩散的平均状况，其浓度分布符合正态分布规律并采用的假

26、设条件为：污染物浓度在y、z轴上为正态分布；大气只在一个方向上做稳定的水平运动，即水平风速为常数；在x轴方向上做准水平运动，其平流传输作用远远大于扩散作用；污染物在扩散中没有衰减和增生，且平流输送作用远远大于扩散作用；浓度分布不随时间改变；地表面足够平坦，污染源与坐标原点重合，即污染源的坐标为（0,0,0）。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型考虑无界空间（无地面影响）的情况，由上述假设可知大气流场在水平和垂直方向是均匀的，因此，在y、z方向上的分布是相互独立的，从而可以推导出无界情况下的连续点源最基本的正态扩散模式（烟羽扩散模式）：（5-7）,

27、5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（5-7）式中，C污染物浓度，mgm-3；Q单位时间的排放量（即排放率或源强），mgs-1；yy轴水平方向扩散参数，m；zz轴垂直方向扩散参数，m；u平均风速，ms-1。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型值得注意的是 都是x的函数。通常表示成如下形式：，、与大气稳定度有关。这意味着至少在预测点一带的烟羽在y和z方向上的尺度变化不能太大，亦即烟羽的扩张角应当比较小，因此要求风速比较大（u101.5 ms-1）；其次说明对于烟羽扩张角较大的大气不稳定状态，可能带来一定

28、的误差。式（5-7）并未考虑边界对烟羽的限制。实际应用时，常需要对式（5-7）进行地面及混合层顶反射的边界修正。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型 连续点源烟羽扩散模式b.有界空间假设下的点源扩散模式 污染物在大气中的扩散必须考虑地面对扩散的影响，假设地面像镜面一样，对污染物起全反射作用。按像源法原理，假设地平线为一镜面，在其下方有一与真实源完全对称的虚源，则这两个源按式（5-8）叠加后的效果和真实源考虑到地面反射的结果是等价的。以烟囱地面位置的中心点为坐标原点，实源（0，0，He）和虚源（0，0，-He）共同作用于空间某一点P（x，y，z）的

29、污染物浓度Cx，y，z可由式（5-9）得出。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型 连续点源烟羽扩散模式（5-8）式中，u平均风速，一般取烟囱出口处的平均风速；He烟囱有效高度，He=H+H，H和H分别是烟囱的几何高度和抬升高度；其他符号意义同前。H可选用制定地方大气污染物排放标准的技术方法（GB/T 384091）推荐的相关烟气抬升公式计算。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型 连续点源烟羽扩散模式（a）地面浓度 在大气环境影响预测中人们往往更关心污染物排放对近地面的影响。在式（5-8）中，令z=0

30、得到高架点源的地面浓度计算式（5-9）。（5-9）在污染源附近，地面浓度接近于零，然后逐渐增高，在某个距离上达到最大值，再缓慢减小；在y轴方向上，浓度按正态分布规律向两边减小。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型 连续点源烟羽扩散模式（b）地面x轴线浓度 下风方x轴线上（y=0，z=0）地面浓度Cx，0，0，He由式（5-10）得出：（5-10）（c）地面源 若污染源位于近地面，则将He0代入连续点源扩散模式（5-8），得到地面源式（5-11）。（5-11）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型 连续

31、点源烟羽扩散模式令z=0，可以得到地面源的地面浓度式（5-12）：（5-12）令y=0，z=0，可以得到地面源的地面x轴线浓度式（5-13）：（5-13）以上各式中，符号意义同式（5-9）。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式 混合层顶多次反射模式 大气边界层常常出现这样的垂直温度分布：当低层是中性层结或者不稳定层结时，离地面几百到上千米的高度上存在有一个稳定逆温层，即上部逆温，它使污染物在垂直方向上的扩散受到抑制，逆温层的反射作用使得污染物在逆温层下的混合层内扩散。观测表明，逆温层底上下两侧的浓度通常相差510倍，

32、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高度称为混合层高度（或厚度），用h表示。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式设地面及混合层全反射，连续点源的烟流扩散模式如下：a.当 1.6h时 污染源下风向任一点小于24h取样时间的污染物地面浓度可表示为：（5-14）（5-15）式中，h混合层高度；k反射次数，一、二级项目k可取3或4。对于三级评价k取0，即不考虑逆温层的反射作用，其他符号意义同前。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件

33、下的扩散模式令z=0，得到地面浓度式（5-16）：（5-16）令y=0，z=0，得到地面x轴线浓度式（5-17）：（5-17）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式b.当 1.6 h 时 浓度在垂直方向已接近均匀分布，可按下式计算：（5-18）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式 熏烟模式 当夜间产生贴地逆温时，日出后将逐渐自下而上地消失，形成一个不断增厚的混合层。原来在逆温层中处于稳定状态的烟羽进入混合层之后，由于本身的下沉和垂直方向的强扩

34、散作用，污染物浓度在这一方向将接近于均匀分布，出现所谓熏烟现象。熏烟属于常见的不利气象条件之一，虽然其持续时间约在30 min至1 h之间，但其最大浓度可高达一般最大地面浓度的几倍。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式假定熏烟发生后，污染物浓度在垂直方向为均匀分布，将式（5-8）对z从-到积分，并除以混合层高度，则熏烟条件下的地面浓度Cf为：（5-19）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式（5-20）（5-21）（5-22）,5.1 基础知

35、识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式式中，Cf熏烟时的污染物浓度，mgm-3；Q单位时间排放量，mgs-1；u烟囱出口处平均风速，ms-1；hf熏烟时的混合层高度，m；yf、zf熏烟时烟羽进入混合层之前处于稳定状态的横向和垂直向扩散参数，m；He烟囱的有效高度，m；x、y接受点坐标；(p)在此反映原稳定状态下的烟羽进入混合层中的分额多少。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式通常认为p=-2.15时为烟羽的下边界，0，烟羽末进入混合层；p=2.15时为烟羽的

36、上边界，1，烟羽全部进入混合层。hf、y、z为下风向距离x的函数，当给定x值时，hf 由下列公式确定：（5-23）（5-24）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式（5-25）（5-26）（5-27）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式式中，大气密度，gm-3；大气定压比热，Jg-1K-1；位温梯度，Km-1；Ta大气温度，如无实测值，可在0.0050.015 Km-1之间选取，弱稳定（DE）可取下限，强稳定（F）可取上限。,5.1 基础知识

37、 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式当稳定气层退到烟流顶高度hf 时，全部扩散物质已经向下混合，地面浓度式为（5-28）：（5-28）（5-29）熏烟过程中产生的地面高浓度的距离为：（5-30）式中，kh为湍流热导系数。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式 小风（1.5 ms-1u100.5 ms-1）和静风（u100.5 ms-1）的扩散模式 连续点源的小风和静风扩散模式，可以直接通过式（5-6）从t0=-到t0=t积分后求得。当风速较小时（u101.5

38、ms-1），可假设，；再假设Q=常值，u=常值，u=w=0，烟囱地面位置的中心点为坐标原点，下风方为x轴，并将对t0的积分变换为对T的积分，则可得小风和静风扩散模式的解析解。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式污染物地面浓度 可表示为：（5-31）式中，（5-32）（5-33）（5-34）(5-35）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式式中，、分别是小风和静风条件下横向和垂直方向扩散参数的回归系数；T小风和静风气象条件的扩散时间，s。实验结

39、果表明，小风和静风时的扩散参数基本上符合上述随T的变化关系。静风时，令u=0，式（5-31）中G=1。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式 连续线源模式 主要用于预测流动源以及其他线状污染源对大气环境质量的影响。连续线源是指连续排放扩散物质的线状污染源，其源强处处相等且不随时间变化。通常把繁忙的公路车流当作连续线源。在高斯模式中，连续线源等于连续点源在线源长度上的积分，得到连续线源浓度公式：（5-36）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式（

40、5-36）式中，Ql 线源源强，单位时间单位长度排放量；f表示连续点源浓度函数，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情形，可求出连续线源的解析式。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式a.线源与风向垂直 取x轴与风向一致，坐标原点为线源中点，线源在y轴上的长度为2y0。地面全反射的浓度式（5-37）：（5-37）（5-38）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式假设平行于y轴的线源是由无穷多个点源排列而成，将式（

41、5-10）对y从-到积分，可得风向与线源垂直时无限长线源任一接受点（x，z）的浓度为：（5-39）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式b.线源与风向平行 线源在x轴上，长度为2x0，中点与坐标原点重合。在近距离可作假定y=ax，z/y=b（a，b为常数），线源的地面浓度公式为：（5-40）式中，。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（2）特殊气象条件下的扩散模式b.线源与风向平行 无限长线源的地面浓度式为：（5-41）c.线源与风向成任意交角 风向与线源夹角为（90）时

42、的浓度式为：（5-42）,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（3）多点源和面源 多点源模式 计算时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，以平均风向为x轴，各个源对评价区内任一地面点（x，y）的浓度总贡献Cn可按下式计算：（5-43）式中，Cn总浓度，mgm-3；Cr第r个点源对点（x，y，0）的浓度贡献，mgm-3，可根据不同条件选用的有关点源模式，但应注意坐标变换，将（x，y，0）代以（x-xr,，y-yr，0）。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（3）多点源和面源 面源模式

43、如果面源或无组织源的面积S1 km2，面源外的Cs可按点源扩散模式计算，但需附加一个初始扰动，使烟羽在x=0处有一个和面源横向宽度相等的横向尺度，以及和面源高度相等的垂直向尺度。注意到烟羽的半宽度等于2.15y或 2.15z，此扩散模式又称虚拟点源模式，它在点源公式中增加了一个初始的扩散参数，相当于将面源排放的污染物集中在面源中心，再向上风向后退一个距离，变成虚点源。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（4）日均浓度模式 在环境空气质量标准（GB 30951996）中规定的日均浓度标准为任何一日的平均浓度不允许超过的限值。在建设项目的大气环境影响

44、评价中，计算出污染物排放引起的日均浓度贡献值与环境本底值或现状值叠加后作为日均浓度，再与环境标准比较是否超过标准限值。,日均浓度的计算有三种方法：典型日法、保证率法和换算法。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型典型日法是目前国内较为常用的方法，是在某一期间（常取57 d）中选择典型日的气象条件（一般是恶劣天气条件）计算出污染物排放造成的平均浓度贡献值作为日均浓度贡献值。但实际上很难保证这57 d中日均最大浓度为最大日均浓度，即难以说明任一日的日均浓度是否超过环境标准。严格做法是用下式计算。（5-44）式中，Cdx，y，0接受点的日均地面浓度，mg

45、m-3；Chix，y，0接受点每天中第i小时的小时平均浓度，mgm-3；n一天中计算的次数。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.1 高斯模型（4）日均浓度模式 保证率法是国际上比较通用的，是采用接受点较近的一年逐时气象资料，用式（5-44）计算接受点（敏感目标）逐日日均浓度贡献值，然后将其值按大小顺序排列，确定其一累积频率如95或98%，则对应的日均浓度为该接受点日均浓度贡献值。若累积频率定为95%，则意味着一年中该接受点有95的日子日均浓度在该值以下。换算法是指由年或季长期平均浓度按一定比例换算为日均浓度。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测

46、基本模型,5.1.6.2 ADMS城市大气扩散模型ADMS城市大气污染物扩散模型是基于三维高斯扩散模型的多源模型，模拟城市区域来自工业、民用和道路交通污染源产生的污染物在大气中的扩散。该模型在中国部分城市得到应用，实践证明只要选择合适的参数，模型计算结果准确度较高。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.2 ADMS城市大气扩散模型ADMS 可模拟点源、面源、线源和体源等排放出的污染物在短期（小时平均、日平均）、长期（年平均）的浓度分布，还包括一个街道窄谷模型，适用于农村或城市地区、简单或复杂地形。模式考虑了建筑物下洗、湿沉降、重力沉降和干沉降以及化学反应等。化

47、学反应模块包括计算NO、NO2和O3等之间的反应。ADMS有气象预处理程序，可以用地面的常规观测资料、地表状况以及太阳辐射等参数模拟基本气象参数的廓线值。在简单地形条件下，使用该模型模拟计算时，可以不调查探空观测资料。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.3 AERMOD模式系统AERMOD是一个稳态烟羽扩散模式，可基于大气边界层数据特征模拟点源、面源、体源等排放出的污染物在短期（小时平均、日平均）、长期（年平均）的浓度分布，适用于农村或城市地区、简单或复杂地形。AERMOD考虑了建筑物尾流的影响，即烟羽下洗。模式使用每小时连续预处理气象数据模拟1 h平均时间

48、的浓度分布。AERMOD系统包括AERMOD扩散模型、AERMET 气象预处理和AERMAP地形预处理模式。,5.1 基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.3 AERMOD模式系统作为新一代法规性质的大气扩散模式，AERMOD具有下述特点：（1）按空气湍流结构和尺度的概念，湍流扩散由参数化方程给出，稳定度用连续参数表示；（2）中等浮力通量对流条件采用非正态的PDF模式；（3）考虑了对流条件下浮力烟羽和混合层顶的相互作用；（4）考虑了高尺度对流场结构及湍动能的影响；（5）AERMOD模式系统可以处理：地面源和高架源、平坦和复杂地形和城市边界层。,5.1 基础知识 5.1.

49、6 大气污染物扩散预测基本模型,5.1.6.4 CALPUFF烟团扩散模型系统可模拟三维流场随时间和空间发生变化时污染物的输送、转化和清除过程。CALPUFF适用于从50公里到几百公里范围内的模拟尺度，包括了近距离模拟的计算功能，如建筑物下洗、烟羽抬升、排气筒雨帽效应、部分烟羽穿透、次层网格尺度的地形和海陆的相互影响、地形的影响；还包括长距离模拟的计算功能，如干、湿沉降的污染物清除、化学转化、垂直风切变效应、跨越水面的传输、薰烟效应，以及颗粒物浓度对能见度的影响。适合于特殊情况，如稳定状态下的持续静风、风向逆转、在传输和扩散过程中气象场时空发生变化下的模拟。,5.1 基础知识 5.1.7 大气

50、环境容量及总量控制,5.1.7.1 大气环境容量,大气环境容量主要是指对于一定地区，根据其自然净化能力，在特定的污染源布局和结构下，为达到环境目标值，所允许的大气污染物最大排放量。,环境目标值即所确定的相应等级的国家或地方环境空气质量标准。,5.1 基础知识 5.1.7 大气环境容量及总量控制,5.1.7.1 大气环境容量一般说来，污染物的环境容量是指大气环境单元所允许承纳的污染物的最大质量。所谓某环境单元指的是一个特定的环境。大气环境容量是一种特殊的环境资源，它与其他自然资源在使用上有着明显的差异。研究环境容量的意义主要在于：（1）便于对总量控制的研究，特别是对已建成区污染源的控制和削减；（