第五章 大气环境影响评价上
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第五章大气环境影响预测与评价第一节大气环境影响预测方法与内容概述大气环境影响预测,即正确推断各种条件下污染物浓度分布及其随时间的变化,是大气环境影响评价所要解决的核心问题。
通常采用模式预测法即大气扩散模式进行大气环境影响预测。
所谓大气扩散模式,就是以大气扩散理论和实验研究结果为基础,将各种污染源、气象条件和下垫面条件模式化,从而描述污染物在大气中输送、扩散、转化的数学模式。
按经典的划分法,数学方法可分三大类:第一类是基于Taylor理论的“统计理论”;第二类是假设湍流通量正比于平均梯度的所谓“梯度理论”;第三类是基于量纲分析的“相似理论”。
上述方法通常都是需要进行数值计算,因此,在工程上尚未达到普遍应用的地步。
但是三大理论中的有关内容,却经常在工程中应用。
例如,利用“统计理论”确定扩散参数或利用“相似理论”确定参数化公式中的相似参数等。
主要的大气扩散模式有高斯模式、赫一帕斯奎尔模式、萨顿模式等。
在工程和环评实践中最普遍应用是基于统计理论而建立起来的正态模式(即Gauss模式)。
正态扩散模式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数通常用“统计理论”方法或其他经验方法确定。
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接近;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。
但是在应用时应当注意,常用的正态羽扩散模式实质上已假定流场是定常,不随时间变化的;同时在空问是均匀的。
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。
这一条件加上正态分布的前提,限制了正态扩散模式的应用与发展。
第五章大气环境影响评价1.大气污染:大气因某种物质的介入而导致化学、物理、生物或者放射性等方面的特性改变,从而影响大气的有效利用,危害人体健康或者破坏生态,造成大气质量恶化的现象。
即由于人类活动而使空气环境质量变坏的现象。
2.大气污染源:一个能够释放污染物到大气中的装置。
按来源分为自然和认为污染源,人为污染源又分为工业、交通、农业和生活污染源。
按污染源的几何形状:点、线、面、体源。
按污染物排放时间分:连续、瞬时、间歇源。
按排放形式分:有组织排放,无组织排放。
按几何高度:高架源、地面源。
无组织排放:凡不通过排气筒或通过15m以下的排气筒的排放。
连续点源源强:以单位时间内排放的物质或体积表示。
瞬时源源恰:以排放的总质量或总体积表示。
3.大气污染物:污染源排放到大气中的有害物质。
根据其形成过程,可将其分为一次、二次污染物;根据存在形态,可分为颗粒污染物和气态污染物。
按污染物的种类,分粉尘类,有害气体类,湿雾类,放射性污染,酸雨。
按烟雾分伦敦、光化学烟雾。
颗粒物按粒径分:TSP ≤ 100微米。
PM10≤10微米。
降尘>10微米。
粉尘>0.5微米。
4.综合性排放标准和行业性排放标准不交叉执行,先行业,后地方,国家顺序执行。
5.发布空气质量预报的因子:SO2,TSP,PM10。
6.一次污染物:指直接从各种排放源进入大气,在大气中保持其原有的化学性质。
如TSP,NO X,SO2。
7.二次污染物:指在一次污染物之间或大气中非污染物之间发生化学反应。
如光化学烟雾,酸性沉积物,O3。
8.环境空气质量功能区分类:一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区;二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。
三类区为特定工业区。
9.《大气污染物综合排放标准》规定了33种大气污染物排放限值,其指标体系为最高允许排放浓度、最高允许排放速率和无组织监控浓度限值。
10.大气环境影响评价:对项目实施的大气环境影响的程度、范围和几率进行分析、预测和评估,提出大气污染防治措施和对项目实施环境监测的建议。
第三章大气环境影响评价我国大气污染现状城市大气污染严重, 空气污染仍以煤烟型为主,主要污染物是二氧化硫和烟尘。
酸雨区占国土面积的30%,大城市汽车尾气污染趋势加重。
全球10大空气污染城市中,中国占7个(太原、米兰、北京、乌鲁木齐、墨西哥、兰州、重庆、济南、石家庄、新德里)城市空气质量基本情况2001年度全省城市空气质量总体良好,16个省控城市空气质量均达到国家二级标准。
与2000年一样,影响我省城市空气环境质量的三项主要污染物(二氧化硫、二氧化氮、总悬浮颗粒物)中总悬浮颗粒物所占的污染负荷最大,其污染物负荷系数占49.6%。
各城市空气质量状况比较2001年全省16个省控城市中,除杭州外15个城市空气质量均属良好水平,杭州市属较好水平。
城市二氧化硫年日均浓度比较全省SO2年日均值为0.018mg/m3,比2000年上升了0.003mg/m3;16个省控城市二氧化硫年日均浓度均达到国家空气质量二级标准,其中68.8%的城市达到一级标准。
城市二氧化氮年日均浓度比较全省NO2年日均值为0.032mg/m3,比去年上升了0.002mg/m3;16个省控城市二氧化氮年日均浓度均达到国家空气质量二级标准,其中87.5%的城市达到一级标准。
城市总悬浮颗粒物年日均浓度比较全省TSP年日均值为0.137mg/m3,比2000年下降了0.014 mg/m3,下降幅度为10.2%,较为明显;16个省控城市总悬浮颗粒物年日均浓度均达到国家空气质量二级标准。
为了有效地控制和治理大气污染,就必须评价过去、现在和未来的大气环境质量。
正确地推算和预测污染物在大气中浓度的时空分布;估计人类活动,特别是工程项目对环境造成的影响。
这就是大气环境质量评价及影响预测。
第一节概述一.基础知识1.大气成分包围地球的整个大气圈的总体为大气,大气的地表密度在标准状态下为1.293g/L,愈向上愈稀薄。
组成:干洁空气、水汽、污染物2.大气层的结构和组成大气属于混气合气体,氮、氧、氩合占总体积的99.96%,余为氖、氦、氨、氙、氢等微气量气体。
第五章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。
大气最生动,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,目前主要指通过估算模式计算的占标率、占标率为10%出现的远湍距离的结果并综合考虑污染源与场界的距离而确定。
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。
文章在对大气环境影响评价基础理论上进行概述的基础上,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、评价的方法与要求,依据大气环境影响工作等级合理应用估算模型以及进一步预测模型(AERMOD,ADMS,CALPUFF)进行预测评价的内容.主要内容: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。
5.1.2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:将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 2.2—2008)的规定,分为点源、面源(线源)、体源、火炬四种类别,其中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。
第五章大气环境影响评价(6学时)第一节概述教学重点和难点:熟悉大气环境污染的有关概念。
了解大气环境影响评价的任务、特点及工作程序。
教学内容:一、大气环境污染二、大气环境影响评价的任务、特点及工作程序第二节大气环境影响评价技术教学重点和难点:掌握大气环境影响评价等级划分的判别方法;熟悉大气环境影响评价的评价范围。
教学内容:一、大气环境影响评价工作等级二、大气环境影响评价评价范围第三节大气环境质量现状调查与评价教学重点和难点:掌握大气环境质量现状监测的布点原则、方法及监测制度;熟悉大气环境质量现状评价方法。
教学内容:一、大气环境现有监测资料分析二、大气环境质量现状监测三、大气环境质量现状评价方法第四节大气污染源调查教学重点和难点:掌握污染因子筛选原则;掌握大气污染源的一般调查方法和内容。
教学内容:一、污染因子的筛选二、大气污染源调查的对象三、大气污染源调查方法四、建设项目污染源调查内容第五节污染气象调查教学重点和难点:熟悉建设项目所在地附近气象台站现有常规气象资料的采用原则;了解地面气象资料和高空气象资料调查的主要内容;掌握大气湍流、大气扩散参数的含义及其经验公式熟悉大气稳定度的含义,掌握P-T大气稳定度判别方法教学内容:一、常规气象资料的调查内容二、大气湍流与大气扩散参数三、大气稳定度第六节大气环境影响预测教学重点和难点:了解大气环境影响预测的目的、方法及主要内容;了解大气环境影响预测中的多源叠加的技术要求;掌握大气扩散基本模式的几种形式及应用条件;掌握扩散参数及烟流抬升高度的确定与地面最大浓度的计算教学内容:一、大气环境影响预测的目的与方法二、大气环境影响的预测内容三、大气环境影响预测中的多源叠加的技术要求四、大气扩散模型第七节大气环境影响评价教学重点和难点:熟悉评价大气环境质量影响的基本原则;熟悉大气环境影响评价的评价内容;掌握常用的大气环境保护对策或措施。
教学内容:一、大气环境质量影响的基本原则二、大气环境影响评价三、环境保护对策第四章大气环境影响评价课时:6学时教学计划:第一节概述第二节大气环境影响评价技术第三节大气环境质量现状调查与评价第四节大气污染源调查第五节污染气象调查第六节大气环境影响预测第七节大气环境影响评价教学重点:大气环境质量现状评价及影响评价的基本程序和内容,污染气象调查和大气环境影响预测教学难点:大气扩散模型的掌握参考资料:陆书玉主编《环境影响评价》刘绮,潘伟斌主编《环境质量评价》徐新阳主编《环境评价教程》陆雍森主编《环境评价》张钰主编《环境评价学》环境影响评价技术导则—大气环境(HJ/T2.2-93)大气环境影响评价是对建设项目的大气环境可行性的论证,是大气污染物防治设计的依据之一,是环境管理的依据,是环境影响评价的重要组成部分。
本章同前面第三章地表水环境影响评价共同之处在于污染物在大气和水体中迁移、扩散过程等都遵循相同的流体动力学基本规律,但大气污染物的扩散过程受诸多气象因素的影响而表现出其特有的性质。
本章在介绍大气环境影响评价所必须了解的大气污染及大气扩散的基本概念之上,论述大气环境影响评价的识别、预测和评价的方法。
第一节概述教学任务:1.熟悉大气环境污染的有关概念。
2.了解大气环境影响评价的任务、特点及工作程序。
一、大气环境污染所谓大气污染,是指大气中有害物质的数量、浓度和存留时间超过了大气环境所允许的范围。
即超过了空气的稀释、扩散的能力,使大气质量恶化,给人类和生态环境带来了直接或间接的不良影响。
换句话说所谓大气污染,是大气中污染物或由它转化成的二次污染物的浓度达到了有害程度的现象。
大气污染的形成及危害程度,不仅是以空气中是否存在某种有害物质来衡量,还需以其作用于生物及非生物体的浓度和作用时间来决定。
※※※补充资料:大气污染类型划分:大气污染类型大气污染类型主要取决于所用能源的性质和污染物的化学反应特性,但气象条件也起着重要的作用(如阳光、风、湿度、温度等)。
从大气污染的历史来看,可根据不同的依据进行分类。
1.根据污染物的性质划分(1)还原型(煤炭型):常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区。
主要污染物、CO和颗粒物,在低温、高湿度的阴天、风速很小,并伴有逆温存在的情况下,是SO2一次性污染物在低空聚积,生成还原性烟雾,如“伦敦烟雾”事件发生时的大气污染类型。
所以人们也称之为伦敦烟雾型。
(2)氧化型(汽车尾气型):这种类型大多发生在以使用石油为燃料的地区,污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。
主要的一次性污染物是一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物。
这些大气污染物在阳光照射下能引起光化学反应,并生成二次性污染物——臭氧、醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯等物质。
由于它们具有强氧化性质,对人眼睛等粘膜能引起强烈刺激,如洛杉矶的光化学烟雾就属这种类型。
伦敦型烟雾和洛杉矶型烟雾的比较,可见表2-7。
2.根据燃料性质和大气污染物的组成划分(1)煤炭型:代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫等所构成的一次污染物,以及由这些污染物发生化学反应而生成的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。
主要污染源为工业企业烟气排放。
其次,家庭炉灶的排放物也起重要作用。
(2)石油型:主要污染物来自汽车排气、石油冶炼及石油化工厂的排放。
主要污染物是氮氧化物、烯烃等碳氢化合物,它们在大气中形成臭氧,各种自由基及其反应生成的一系列中间产物与最终产物。
(3)混合型:包括以煤为燃料的污染源排出的污染物;以石油为燃料的污染源排出的污染物;从工厂企业排出的各种化学物质等,例如,日本横滨、川崎等地曾发生的污染事件便属于此类型。
(4)特殊型:指有关工业企业生产排放的特殊气体所造成的局部小范围的污染,如生产磷肥的工厂造成周围大气的氟污染等。
1.大气污染源分类造成大气污染的空气污染物的发生源称之为空气污染源。
按大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。
自然污染源是指自然原因向环境释放的污染物,如火山喷发产生的气体和尘粒,闪电产生的气体(臭氧和氮氧化物等),植物与动物腐烂产生的臭气,森林火灾造成的烟气与飞灰,风吹扬尘等等。
由这些自然界产生的污染物构成了大气环境背景污染物以及一定的污染物浓度水平。
在维持正常的生态平衡条件下,它们一般并不恶化大气质量,人们也无法有效控制它们。
人为污染源是指人类生活活动和生产活动形成的污染源。
在环境影响评价中,大气污染一般指人为污染源。
人为源是形成大气污染问题,尤其是局地大气污染的主要原因。
按污染源几何形状和污染影响范围可分为:点源,即污染物集中于一点或相当于一点的小范围排放源,如工厂的烟筒排放源;面源,即在相当大的面积范围内有许多个污染物排放源;线源,即污染物集中在一条线上的呈线状排列的排放源;体源,即在三维空间范围内有许多个污染源所造成的污染,可视为体源。
按污染源位置和移动特征又可将大气污染源分为固定源和流动源。
还有按大气污染源的几何高度、污染源排放污染物的时间长短进行的分类。
见表4-1。
2.大气污染物大气污染物是指由人类活动或自然过程进入大气环境中引起污染的物质。
常见的有近百种.根据存在状态的不同,大气污染物可概括为气溶胶污染物和气态污染物两大类。
气溶胶系指分散在气体介质中,以液体或固体微粒为分散相,粒径大部分小于lμm的微粒。
它具有胶体性质,对光线有散射作用。
气溶胶在气体介质中作布朗运动,不因重力作用而沉降。
根据气溶胶物理状态的不同可分为粉尘、烟、雾等。
气态污染物包括无机污染物和有机污染物两大类。
无机污染物有含硫气体、碳氧化物、含氮气体、卤素及卤化物、光化学产物(无机光化学氧化剂)、氰化物(HCN)等;有机污染物有碳氢化合物(CH4、C2H4,C6H6、苯并a芘等),脂肪族化合物(甲醛、丙酮、有机酸、醇、过氧酰基亚硝酸酯或硝酸酯)。
另外根据大气污染物形成的方式,还可以分为一次污染物和二次污染物,前者是从污染源直接生成并排放进入大气的,在大气中保持其原有的化学成分。
主要的一次污染物有二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等;后者是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物,其毒性比一次污染物还强。
最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂Ox,以及许多不同寿命的活性中间物(又称自由基),如HO2、HO、等。
二次污染物有光化学烟雾、酸性沉积物、臭氧等。
大气的污染具有量微和易变的特点。
空气的总量是很大的,但其中污染物质的含量甚微,常用mg/m3,或 ppm 来表示,大气中污染物质的量随着时间、空间的变化而变化。
进入大气中的污染物质在输送和扩散过程中,它们会相互作用产生新的污染物质。
大气的污染的这些特点对污染物的测定和控制均带来困难,要求有较精密的仪器设备。
表4-1 大气污染源分类注:主要是对人为污染源的分类。
※※※补充资料:常见12种大气污染物的人为排放源1)二氧化硫SO2:人为排放源有:以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼厂、造纸厂等2)悬浮颗粒物TSP(如:粉尘、烟雾、PM10)人为排放源有:以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、各种工厂、柴油发动机、建筑、采矿、露天采矿、水泥厂等3)氮氧化物NOx人为排放源有:以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、使用汽油的汽车等4)一氧化碳CO人为排放源有:使用汽油和柴油的汽车、燃料燃烧等5)挥发性有机化合物VOCs(如:苯、碳氢化合物、甲醛)人为排放源有:汽油发动机废气、加油站泄漏气体、油漆涂料厂、家庭装修等6)光化学氧化物(如:臭氧 O)3人为排放源有:氮氧化物或挥发性有机化合物在阳光照射下发生光化学反应形成的二次污染物7)有毒微量有机污染物(如:多环芳烃、多氯联苯、二噁英)人为排放源有:垃圾焚烧、焦炭生产、烧煤等8)重金属(如:铅、镉)人为排放源有:使用含铅汽油的汽车尾气、金属加工、垃圾焚烧、燃烧石油和煤、电池厂、水泥厂和化肥厂等9)有毒化学品(如:氯气、氨气、氟化物)人为排放源有:化工厂、金属加工厂、化肥厂等10)难闻气味人为排放源有:污水处理厂、垃圾填埋场、化工厂、石油精炼厂、食品加工厂、油漆制造、塑料生产、制砖等11)放射性物质人为排放源有:核反应堆、核废料储藏库12)温室气体(如:二氧化碳、甲烷、氯氟烃)人为排放源有:二氧化碳:燃料燃烧、尤其是使用煤炭、石油和天然气的发电厂甲烷:采煤、气体泄漏、垃圾填埋场氯氟烃:制冷设备在生产、使用和废弃时气体泄漏3.影响大气污染的主要因素影响大气污染的主要因素是:污染物的排放情况、大气的自净过程,以及污染物在大气中的转化情况。
3.1污染物的排放情况(1)与排放量的关系在其他条件相同的情况下,单位时间内排放的污染物越多,则对大气的污染越重。