大气环境质量评价资料

河南科技大学教案首页2课程名称环境检测与评价计划学时授课章节第17课大气环境质量评价教学目的和要求：了解大气环境质量评价的现状、大气质量的预测模型以及清楚大气环境影响评价的程序、等级划分等内容。

掌握大气环境评的基本知识。

教学基本内容：（1）大气环境现状评价；（2）大气环境预测模型；（3）大气环境影响评价。

教学重点和难点：大气环境评价的预测模型，大气环境影响评价的程序等。

大气环境质量现状评价的数学方法。

授课方式、方法和手段：采用多媒体与板书相结合的讲解、提问等方式、方法和教学手段。

作业与思考题：什么是有效源高？怎样确定烟气抬升高度？第十七课大气环境质量评价一、大气环境质量现状评价（一）大气污染监测评价1．大气污染的形成：污染源向大气环境排放污染物（根源）——大气——在风和湍流的作用下向外输送扩散——当污染物积累到一定程度——改变了大气的化学组成和物理性状——对人类生产、生活甚至人群健康威胁——大气污染2．影响污染物地面浓度的因素（1）污染源：源的形态（点源、线源、面源）、源强、源的排放规律（2）大气的稀释扩散能力3．评价程序（1）调查准备阶段：范围、污染源及主要污染物、制定检测规划、装备；（2）污染物监测阶段：（3）评价分析阶段：分析大气质量的时空变化规律、污染状况等（4）成果运用阶段：根据评价结果，提出防治对策。

4．大气污染监测评价（1）评价因子的选择：选择主要大气污染物，例行监测浓度较高的污染物、对人体健康已经有所影响的污染物；目前，我国各地大气污染监测评价的评价因子包括4类：尘（降尘、飘尘、悬浮颗粒）、有害气体（SO2、氮氧化合物、CO、O3等）、有害元素（F、Pb、Hg、Cr、As等）、有机物（苯并[a]芘、总烃等）。

（2）评价标准的选择：根据不同目的选择标准（3）监测：①布点：网格布点法、放射状——、功能分区——、扇形——。

布点的原则：a：最好设置对照点；b：点的设置要考虑大气污染源的分布和地形、气象条件；c：能覆盖评价区域；d：大气监测布点图。

②采样、分析法；③监测频率：一年4季，1、4、7、10月代表冬春夏秋；每个季节采样7天，一日数次，每次采20－40分钟，以一日的几次平均值代表日均值，以7天的平均值代表季日平均值；④同步气象观测：结合气象条件（气象资料）（4）评价：对监测的数据进行统计、分析，选择适宜的大气质量指数模型求出大气质量指数。

绘出大气质量分布图、主要污染源和污染物，进一步提出防治措施。

（二）大气环境质量现状评价的数学方法（P53－P59）1．上海大气质量指数2．均值型大气质量指数3．沈阳大气质量指数4．分级评价法5．美国格林大气污染综合指数6．美国橡树岭大气质量指数（ORAQI ） 7．美国污染物指标指数 8．美国密特大气质量指数二、大气质量预测模型1．点源扩散的高斯模型（1）静风（u 10<1.5m/s 10m 高处的风速）点源扩散模型 （2）连续点源烟流扩散公式所有连续点源公式，包括应用于各种特殊条件下的变形公式，仅适合于连续排放扩散物质且源强恒定的源。

当有风时(u ≥1.5m ／s)，可采用烟流扩散公式。

设地面为全反射体：()()2(,,,)22222exp 22.exp exp 22x y z H y z y e e z z Qy C u z H z H πσσσσσ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎧⎫⎡⎤⎡⎤-+⎪⎪-+⎢⎥⎢⎥⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭扩散参数σy 、σz 通常表示成如下形式：11y x ασγ= 22z x ασγ=最大地面浓度Cmax 及出现距离：当zyconst σσ= m a x 22z e y Q C euH σπσ=⋅ max :22ez x x H σγ== 当，zyc o n s t σσ≠ 且11y x ασγ= 22z x ασγ= 则，m a x 212e QC e u H P π= 221121max221e H x αααγα-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1211122212111111221221eP H eααααααααγγαα-⎛⎫+⎛⎫⎛⎫ ⎪-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭=⎛⎫+⋅⋅ ⎪⎝⎭2．有混合层反射的扩散公式大气边界层常常出现这样的铅直温度分布：低层是中性层结或不稳定层结，在离地面几百米到 1—2 km 的高度中存在一个稳定的逆温层，即上部逆温，它使污染物的铅直扩散受到抑制。

观测表明，逆温层底上下两侧的浓度通常相差 5—10倍，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的高度称为混合层高度（或厚度），用h 表示。

设地面及混合层全反射，连续点源的烟流扩散公式如下：（1）当σz<1.6h()()()2,,,22222exp 2222exp exp 22x y z H y z y e e n z z Qy C u z H nh z H nh πσσσσσ∞=-∞⎛⎫=-⋅⎪ ⎪⎝⎭⎧⎫⎡⎤⎡⎤-+++⎪⎪-+-⎢⎥⎢⎥⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭∑n = - 4 ~ 4 即可达到足够的精度。

（2）当σz>1.6h浓度在铅直方向已接近均匀分布，可按下式计算：()2,,2exp 22x y H y y Qy C u h σπσ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭3．熏烟扩散公式高架连续点源排入稳定大气层中的烟流，在下风向有效源高度上形成狭长的高浓度带。

当低层增温使稳定气层自下而上转变成中性，或不稳定层结扩展到烟流高度时，使烟流向下扩散产生熏烟过程，造成地面高浓度。

此时在熏烟高度zf 以下浓度在铅直方向接近均匀分布，地面浓度计算公式为：()22,,2exp 221exp 22ff x y z yf yf f p Qy C u z p dp σπσπ-∞⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎛⎫⋅- ⎪⎝⎭⎰式中：/8yf y e H σσ=+()/f e zp z H σ=-当稳定气层消退到烟流顶高度 hf 时，全部扩散物质已经向下混合，地面浓度公式为：()22,,exp 222.15ff x y h yf yf f f e zQ y C u h h H σπσσ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭=+4．连续线源公式连续线源是指连续排放扩散物质的线状源，其源强处处相等且不随时间变化。

在高斯型模式中，连续线源等于连续点源在线源长度上的积分，其浓度公式为：(),,0LL x y z Q C fdlu=⎰式中：Ql ——线源源强，其单位为单位时间单位长度排放的物质量；f ——表示连续点源浓度的函数，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的情形则有：(1) 线源与风向垂直：取 x 轴与风向一致，坐标原点设于线源中点，线源在 y 轴上的长度为2y0。

有地面全反射的浓度公式为：()2122,0,0,221exp exp 2222p lx H p z z Q H p C dp u σπσπ⎡⎤⎛⎫=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰01y y p σ=-02y yp σ=(2) 无限长线源（线源与风成大于45度角）的地面浓度公式为：()2,,0,22exp 22sin lx y H z z Q H C u σπσϕ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦Φ为线源与风的夹角5．连续面源公式源强恒定的面源称为连续面源。

对面源扩散的处理方法主要有虚点源法和积分法等。

虚点源法：设想每个面源单元上风向有一个“虚点源”，它所造成的浓度效果与对应的面源单元相当。

于是，可以用虚点源的浓度公式计算面源的浓度：()()()()()()()()2,,22222exp 22exp exp 22z y y z z Ax y z y z x x y x x x x e e z x x z x x Q y C u z H z H πσσσσσ+++++⎡⎤⎢⎥=-⋅⎢⎥⎣⎦⎧⎫⎡⎤⎡⎤+-⎪⎪-+-⎢⎥⎢⎥⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭式中：QA ———某面源单元的源强，在虚点源法中，其 单位与连续点源相同；x, y,z ——计算点的坐标，坐标原点位于面源中 心在地面的垂直投影点上；xy,xz ——虚点源向上风向的后退距离。

若有：11y x ασγ=22z x ασγ=121/1/12/2.15/4.3,e y z H L x x ααγγ⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭L 为面源单元的边长。

应用同样的原理，也可以用虚点源计算线源、体源造成的浓度。

6．长期平均浓度公式长期平均浓度：在几天、几月或一年的长时段内，各种风向均可能出现。

此时表示短时间烟流横向散布的σy 已不重要，可以用风向频率计算水平浓度公式。

(1)简单的扇形公式：在任意角宽度为2π／n 的扇形区内，连续点源的地面公式是： 1/21/2222exp 22e z z H nfQC ux ππσσ⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭式中：f ——在所平均的时段内该扇形区风向所占的成数。

u ， σz ———应取平均时段内平均风速和铅直扩散参数的平均值(例如，取D 类稳定度的σz)。

(2)联合频率计算公式：在长时间内，不同风速和稳定度影响浓度的权重并不相等。

更精确的计算，应该按照每一种风向、风速和稳定度的频率加权平均，此时的浓度公式为：,,,,k m l k m lkmlC c ϕ=∑∑∑式中：k 、m 、l ——风向、稳定度和风速等级的下标；ck 、m 、l ——在每一个给定风向、稳定度和风速时的浓度，可取相应的高斯扩散公式计算；φk 、m 、l ——风向、稳定度和风速的相对联合频率，即有：,,1k m lkmlϕ=∑∑∑6．长期平均浓度公式长期平均浓度：在几天、几月或一年的长时段内，各种风向均可能出现。

此时表示短时间烟流横向散布的σy 已不重要，可以用风向频率计算水平浓度公式。

(1)简单的扇形公式：在任意角宽度为2π／n 的扇形区内，连续点源的地面公式是： 1/21/2222exp 22e z z H nfQC ux ππσσ⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭式中：f ——在所平均的时段内该扇形区风向所占的成数。

u ， σz ———应取平均时段内平均风速和铅直扩散参数的平均值(例如，取D 类稳定度的σz)。

(2)联合频率计算公式：在长时间内，不同风速和稳定度影响浓度的权重并不相等。

更精确的计算，应该按照每一种风向、风速和稳定度的频率加权平均，此时的浓度公式为：,,,,k m l k m lkmlC c ϕ=∑∑∑式中：k 、m 、l ——风向、稳定度和风速等级的下标；ck 、m 、l ——在每一个给定风向、稳定度和风速时的浓度，可取相应的高斯扩散公式计算；φk 、m 、l ——风向、稳定度和风速的相对联合频率，即有：,,1k m lkmlϕ=∑∑∑三、工作程序、评价等级和评价标准1．基本内容和工作程序①弄清建设项目概况，进行工程的大气环境影响因素分析，获得有关源参数(排污种类、源强、源高、排放方式、排放温度、排烟速度等)资料，进行污染源评价。