大气环境影响预测方法
大气环境影响预测中标准正态函数计算方法分析
大 气 环境 影 响预 测 中标 准 正 态 函数计 算 方 法分 析
李玉文 ， 张蕾 ， 隋祥
（ 东北林业大学 林学 院， 黑龙江 哈尔滨 １０ ４ ） ５０ ０
摘
要： 污染物在空 间中满足正 态分布规律是现有法规大气环境影响评价模 式的前提假设 ， 准正 态函数的计 标
算方法制约着大气预测 结果 的精度 与速度 。本 文按 照 目前流行 的三种算 法， 用 Ｖ ． Ｅ 使 Ｂ Ｎ Ｔ统一编 写 了正 态函
前言 刖置
１ 正态概率分布 函数 的定义及变形 止态戳翠分干 幽缀 明疋义苁叟彤 ｂ
正态概率分布函数 的定义式为 ： 现有大气环境影响评价 的预测方法的法规体系 是以高斯模式为基础制定 的。其 中， 污染物在空间 （ ： ｆｅ ｓ 士 一 ） 譬 （） １ ０ ‘ ∞ 中满足正态分布规律是该体系的一条重要假设和前 做恒等变形如下 ： 提， 因此 在该 预 测模 式 体 系 中反 复 涉及 正 态 概 率 分 布函数的计算问题。计算标准正态 函数通常不宜采 用《 环境影响评价技术导则》 中的“ 查表法 ” 要得到 ， 连续的计算结果必须使用计算机程序来进行近似计 ０ ＋２ 广 等 ． ￣ｒ’ ０ ５０ ｅ （ ２ ） 算。而概率分布 函数 的计算程序不仅严重制约整体 在用计算机求解上述函数时需要对一项进行近 预测的计算速度 ， 其计 算精度也对预测结果产 生直 接影响， 因此需要设计一种满足要求大气环境影响 似计算。流行 的计算方法有变步长积分法和误差 函 数计算法 。 预测需要、 计算速度快 的正态概率分布计算程序。
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第３ ２卷第 ５期 ２０ ０ ７年 ５月
环境科学与管理
ＥＮＶＩ Ｒ０Ｎ 匝Ｎ１ Ｌ ＳＣⅡ￡ ＮＣＥ ＡＮＤ ＡＮＡＧＥＭ ＥＮＴ Ｍ
环境影响评价9-大气预测
环境影响评价5.2大气环境影响预测 5.2.1大气环境影响预测湍流扩散与正态分布的基本理论:气体污染物进入大气后，一面随大气整体飘移，同时由于湍流混合，使污染物从高浓度区向低浓度区扩散稀释，其扩散程度取决于大气湍流的强度。
大气污染的形成及其危害程度在于有害物质的浓度及其持续时间，大气扩散理论就是用数理方法来模拟各种大气污染源在一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化规律。
研究物质在大气湍流场中的扩散理论主要有三种：梯度输送理论、相似理论和统计理论。
针对不同的原理和研究对象，形成了不同形式的大气扩散数学模型。
由于数学模型建立时作了一些假设，以及考虑气象条件和地形地貌对污染物在大气中扩散的影响而引入的经验系数，目前的各种数学模式都有较大的局限性，应用较多的是采用湍流统计理论体系的高斯扩散模式。
采用统计学方法研究污染物在湍流大气中的扩散模型。
假定从原点释放出一个粒子在稳定均匀的湍流大气中飘移扩散，平均风向与x 轴同向。
湍流统计理论认为，由于存在湍流脉动作用，粒子在各方向（如图中y 方向）的脉动速度随时间而变化，因而粒子的运动轨迹也随之变化。
若平均时间间隔足够长，则速度脉动值的代数和为零。
如果从原点释放出许多粒子，经过一段时间T 之后，这些粒子的浓度趋于一个稳定的统计分布。
湍流扩散理论（K 理论）和统计理论的分析均表明，粒子浓度沿y 轴符合正态分布。
5.2.1.1 连续点源烟流扩散公式有风时( )点源扩散模式假定：烟羽中污染物浓度分布在水平方向和垂直方向都遵循高斯分布。
3.411ya y a X +=γσ15.222HX a z +=γσ c(x,y,z) ---- 空气污染物浓度, mg/m3; He----有效排放高度， 和 分别为烟囱的几何高度和抬升高度。
Q ---- 污染物源强, 即释放率, mg/s;u ---- 排气筒出口处的平均速度, m/s; p 为风速高度指数， 为10m 高度的年均风速 σy 、σz ---- 分别为水平方向和垂直方向扩散参数 γ1、α1、γ2、α2 ----称为扩散系数, 与大气稳定度有关. X---- 距排气筒下风方水平距离, m p 为风速高度指数，为10m 高度A. 下风向地面处（z=0）浓度：B. 下风向地面轴线浓度：最大落地浓度及出现距离： 式中， ──稀释系数]}2)(exp[]2)({exp[)2exp(2),,(222222ze z e y z y H z H z y u Q z y x C σσσσσπ+-+--⋅-⋅⋅=H H H se∆+=sH H ∆10u )2exp()]2(exp[)(),,(2222zy z y He Y U Qz y x c σσσσπ-⋅-=z e z y Hu Q x C σσσπ-⋅⋅=P uH e Q C e m ⋅=πzy P σσ= z qz e m P H x =小风和静风扩散模式：小风：1.5m/s>0.5m/s 静风：<0.5m/s假设： ， ， ，Q ＝常数，u ＝常数 v ＝w ＝0， ，则污染物地面浓度 为 ：式中，熏烟模式： 海岸线熏烟模式： 丘陵、山区扩散模式： 干沉积（颗粒物）模式： 湿沉积及化学迁移的修正： 线源、面源、体源模式： 长期浓度和日均浓度计算公式：烟气抬升公式：(1) 有风时，中性和不稳定条件 >2100kJ/s ， >35K式中， n0 ──烟气热状况及地表状况系数；n1 ──烟气热释放率指数； n2──烟囱高度指数； Qh ──烟气热释放率，kJ/s ；H ──烟囱几何高度，m ，若>240m ，取H ＝240m ； pa ──大气压力； Qv ──实际排烟率，m3/s ； ──烟气出口温度与环境温度差， ──烟气出口温度，K ；T a ──环境大气温度，K ；u ──烟囱出口处平均风速，m/s 。
大气环评
距离x及大气稳定度的函数 He是有效排放高度，m
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2 高空存在逆温层
k
F
nk
exp
2nh He
2
2 z
2
exp
2nh H
2
2 z
e
2
一、二级评价项目，可取下式中的k=4；三级评价项目可取k=0
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3 地面最大浓度
污们染一物般浓并度不分水 恶类平化：，空自在气然维质源持量和正，人常人人为们的们源活生也态无影平法响 衡有环大条效境气件的科污下控学染研预，制究测他它和与
动功能 范围 控制的工作中
大气污染源
分为固定源 工业源、生活源和 局地源和 点源、面源、
和移动源
交通运输污染源 区域源 线源和体源
瞬时排放点源、连续排放
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第五节 大气环境影响评价等级与 评价范围
1 等级划分 按主要污染物排放量、周围 地形的复杂程度以及当地执行的大 气环境质量标准等因素 ，确定1-3 个污染物为主要污染物，然后计算 其Pi值，取其中最大者确定评价等 级。
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建设项目的大气环境影响评价 范围
主要根据项目的级别确定， 此外还应考虑 评价区内和评价区边界外有关区域的地 形、地理特征及该区域内是否包括大中 城区、自然保护区、风景名胜区等环境 保护敏感区。
律以及主要气象参数与结构变化，及 其对环境污染影响的效应 2 在最不利的气象条件下，大气污染物 排放总量的控制限度，可能发生的大 气污染风险事件及其影响程度和概率 3 不确定性因素可能导致的大气污染混 沌状态及其临界风险与敏感生态问题
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三、大气环境状况调查
图集的收集及划定 自然环境状况调查 社会环境概况调查 大气污染源调查和统计
第五章大气环境影响预测与评价
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。
大气环境影响评价导则
目录
• 引言 • 大气环境影响评价导则概述 • 大气环境影响评价的技术方法 • 大气环境影响评价的实践案例 • 大气环境影响评价的未来发展 • 结论
01 引言
大气环境影响评价的定义
定义
大气环境影响评价是对规划和建设项 目实施后可能造成的大气环境影响进 行预测和评估，并提出预防或者减轻 不良影响的对策和措施。
05 大气环境影响评价的未来 发展
政策法规的完善与更新
政策法规的制定与完善
政府将进一步完善大气环境影响评价相 关的政策法规，明确评价标准、程序和 要求，为导则的实施提供法律保障。
VS
法规的动态更新
随着环境保护要求的不断提高和技术的不 断发展，大气环境影响评价的法规将进行 动态更新，以适应新的发展需求。
提高公众参与度
优化资源配置
评价过程中需要广泛征求公众意见，提高 公众对环境保护的意识和参与度。
通过评价可以更加合理地配置资源，提高 资源利用效率，减少不必要的浪费。
02 大气环境影响评价导则概 述
导则的制定目的和依据
制定目的
为规范大气环境影响评价工作，控制建设项目对大气环境的影响，促进经 济、社会和环境的协调发展。
评价流程
本案例采用大气环境影响评价的常规流程，包括现状调查、预测、评估和提出减缓措施等 步骤。
评价结果
通过本案例的评价，发现火电厂项目在正常工况下排放的污染物对周围大气环境的影响较 小，但仍需采取适当的减缓措施，如安装烟气处理设施、加强管理等。
案例二
高速公路建设项目的大气环境影响评价案例概述
本案例针对一个拟建的高速公路项目，对其可能产生的大气污染进行预测和评估，为项目的环境管理和决策提供依据 。
大气环境影响预测评价内容
根据HJ2.2-2008《环境影响评价技术导则－大气环境》新导则的规定，结合该区域的污染气象特征，采用逐日逐时的方式进行大气环境影响预测，本次评价内容主要包括：
全年逐时或逐次小时气象条件下，环境空气保护目标、网格点处的地面浓度和评价范围内的最大小时地面浓度及出现位置（前10个高浓度值），最大小时均浓度分布图（最大值），各关心点1小时最大落地浓度；以及可能出现超标浓度的概率和次数；
全年逐日气象条件下，环境空气保护目标、网格处的地面浓度和评价范围内的最大地面日平均浓度，各关心点日均最大落地浓度；以及可能出现超标浓度的概率和次数；
长期气象条件下，环境空气保护目标、网格处的地面浓度和评价范围内最大年均地面浓度出现位置（前10个高浓度值），各关心点年平均最大落地浓度值，年平均浓度分布图；
非正常排放情况下，全年逐时或逐次小时气象条件下，环境空气保护目标的最大地面小时浓度和评价范围内最大地面小时浓度。
环境影响预测的方法
环境影响预测的方法
1. 生态影响评价方法：根据生态系统结构和功能的特点，对环境变化或人为活动产生的影响进行评价。
2. 模型预测方法：采用数学模型或计算机仿真模型，预测沿岸或水域环境影响的程度和范围。
3. 统计分析方法：根据历史数据和环境参数，对环境影响的趋势和未来可能的发展进行预测。
4. 专家咨询方法：通过专家调查、问卷调查、专家会议等方式，获得专家对环境影响的预测意见。
5. 地质考察方法：研究地质、地貌、岩石等地质场地的特点，评价人类活动对地质环境的影响。
6. 环境监测方法：通过环境监测，研究和评价人类活动对环境的污染和破坏程度。
7. 性质分析方法：通过对污染物性质和环境介质特征的分析，评估环境影响的风险和可能造成的影响。
大气环境影响评价与预测技术介绍
5.6.4
5.6.4.1
5.6.4.2
5.6.4.3
5.6.4.4
5.6.3.1
5.7 大气环境质量状况调查 5.7.1 现有例行监测资料分析 收集评价区及界外区个例行大气监测点的近三 年监测资料。 依据《环境空气质量标准》（GB3095-1996） 中数据统计规定，分别统计分析各个监测点不同 取值周期的浓度均值，如年均浓度、日均浓度、 小时平均浓度等，按照区域相应执行的环境空气 质量标准评价长期浓度、短期浓度(日均浓度或 小时平均浓度)达标情况（或超标情况、最大超 标倍数）和变化趋势。
统计分析一定周期内，短期浓度（日均、小时） 的超标率情况。 分析不同季节（取暖期和非取暖区、或春夏秋 冬季节）主要大气污染物污染水平的变化情况。 利用历史资料分析大气环境质量状况，应对其 采用的监测方法、仪器性能、监测频次等数据的 有效性予以说明，评估数据质量；当项目同时开 展空气质量现状监测时，应对历史资料与现状监 测结果的系统误差进行评估、说明。
式中： Pi—第i个污染物的最大地面浓度占标率，%。 Ci—采用估算模式计算出第i个污染物的最大地面浓度，mg/m3 ; Coi —第i个污染物的环境空气质量标准，mg/m3。 Coi 一般选用GB3095中一小时平均取样时间的二级标准浓度限值；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，应选用地方标准的相应值。对某些上述标准中都未包含污染 物，可参照国外机关标准选用，但应作出说明，报环保主管部门批准后执行。
二级：不伤害
三级：不中毒 空气质量功能区分三类：
一类为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，执行一级标准。
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大气环境影响预测方法、步骤和内容
注意：
一、《环境空气质量标准》修改单内容：
1、取消氮氧化物指标；
2、二氧化氮的二级标准的年平均浓度限值由0.04改为0.08，日平均浓度限值由0.08mg/l改为0.12mg/l，小时平均浓度限值由0.12mg/l改为0.24mg/l；
3、臭氧的一级标准的小时平均浓度限值由0.12mg/l改为0.16mg/l，,二级标准的小时平均浓度限值由0.16mg/l改为0.20mg/l。
4、《大气污染物综合排放标准》中要求，排放氯气、氰化氢、光气的排气筒高度不低于25米。
二、估算模式所需输入的基本参数如下：
1、点源参数（5项）：排气筒几何高度、排气筒出口内径、排气筒出口处烟气
温度、排气筒出口处排放速度、点源排放速率；
2、面源参数（4项）：面源排放高度、面源长度、面源宽度、面源排放速率
【g/(s.m2)】；
3、体源参数（4项）：体源排放高度、初始横向扩散参数、初始垂直扩散参数、
体源排放速率（g/s）;
4、复杂地形参数（2项）：主导风向下风向的计算点与源基底的相对高度、主
导风向下风向的计算点与源中心的距离；
5、建筑物参数（3项）：建筑物长度、宽度、高度；
6、项目污染源位于海岸或宽阔水体岸边可能导致岸边熏烟的，提供排放源到岸
边的最近距离；
7、其他参数：计算点的离地高度、风速仪的测风高度。
三、附图、附表、附件要求：
（一）附图：
1、污染源点位和环境空气敏感区分布图：包括评价范围底图、评价范围、项
目污染源、评价范围内其他污染源、主要环境空气敏感区、地面气象站、探空气象站、环境监测点；
2、基本气象分析图：年、季风向玫瑰图；
3、常规气象资料分析图：包括年平均温度月变化曲线图、温廓线；年平均风
速月变化曲线图、季小时平均风速日变化曲线图、风廓线；
4、复杂地形的地形示意图：
5、污染物浓度等值线分布图：评价范围内出现区域浓度最大值（小时平均和
日平均值）时所对应的浓度等值线分布图、长期气象条件下浓度等值线分布
图。
（二）附表：
1、采用估算模式计算结果表：
2、污染源调查清单表：包括周期性排放系数统计表，点、面、体、线源参数
调查清单，颗粒物粒径调查清单；
3、环境质量现状监测分析结果：
4、常规气象资料分析表：包括年平均温度月变化，年平均风速月变化、季小
时平均风速日变化，年平均风频月变化、年平均风频季变化及年均风频；
5、环境影响预测结果及达标分析。
（三）附件：
1、环境质量现状监测原始数据文件：
2、气象观测资料文件：注明观测资料来源和气象观测站类别；
3、预测模式所有输入文件及输出文件：气象输入文件、地形输入文件、程序
主控文件、预测浓度输出文件。