1、a15大气环境影响评价a2内容提要内容提要：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
2、查、评价的方法与要求，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。a35.1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：a4v5.1 基础知识基础知识 5.1.1 大气污染大气污染因为因为“环境质量是指环境系统的内在结构和外部所表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现的状态对人类及生物界的生存和繁衍的适宜性”，因此，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从环境评价学的角度分析，由于自然现象或人类活动向
3、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由于内在结构的改变而引起了大气对人类及生物界生存
4、和繁衍的干扰。繁衍的干扰。a5v5.1 基础知识基础知识 5.1.2 大气污染源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。工厂、场所或设备。按大气环境影响评价技术导则（按大气环境影响评价技术导则（HJ 2.2HJ 2.220082008）的规）的规定，分为点源、面源（线源）、体源、火炬四种类别，其定，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出发点之一是依据导则推荐
5、模式中参数输入的格式要求而进行的。进行的。a6v5.1 基础知识基础知识 5.1.2 大气污染源大气污染源点源：通过某种装置集中排放的固定点状源，如烟囱、集气通过某种装置集中排放的固定点状源，如烟囱、集气筒等。筒等。面源：在一定区域范围内，以低矮密集的方式自地面或近地在一定区域范围内，以低矮密集的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。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，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。如城市道路的机动车排放源等。体源：由源本
6、身或附近建筑物的空气动力学作用使污染物呈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。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。火炬（火焰）是直接由明火排放的源，如炼油厂火炬。a7v5.1 基础知识基础知识 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a8v5.1 基础知识基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气
7、污染物的种类与机制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化石燃料的燃烧（特别是不完全燃烧）将导致烟尘、硫氧化石燃料的燃烧（特别是不完全燃烧）将导致烟尘、硫氧化物、化物、NONOx x、碳氧化物的产生，引起大气污染问题，以燃煤引、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，灰分含量高出高出100100300300倍，含硫量虽可能比重油低，但
8、为获得同等发热倍，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硫量的差异情况）；煤的含氮率约比重油高5 5倍，因而倍，因而NONOx x的生的生成量也高于重油。成量也高于重油。a9v5.1 基础知识基础知识 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）烟尘的发生 烟尘是指伴随燃料燃烧所发生的尘，其中含有烟黑、飞烟尘是指伴随燃料燃烧所发生的尘，
9、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。应而形成的。a10v5.1 基础知识基础知识 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）硫氧化物发生机制 硫氧化物主要是指硫氧化物主要是
10、指SO2和和SO3。大气中的。大气中的H2S是不稳定的硫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（约为全硫份的物硫、有机硫为可燃性硫（约为全硫份的70%90%）；硫）；硫酸盐硫不参与燃烧反应，多残于灰烬中，称为非可燃性硫。酸盐硫不参与燃烧反应，多残于灰烬中，称为非可燃性硫。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，只有只有1%5%氧化成为氧化
11、成为SO3。a11v5.1 基础知识基础知识 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的发生机制的发生机制 造成大气污染的造成大气污染的NOx主要指主要指NO和和NO2，他们大部分来源于，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。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有两类：一类是在高温燃烧时助燃空气中的空气中的N2和和O2生成的生成的NOx，称为热致，称为热致N
12、Ox；另一类是燃料中；另一类是燃料中的含氮化合物经高温分解成的含氮化合物经高温分解成N2，再与氧气反应生成，再与氧气反应生成NOx，由此，由此生成的生成的NOx成为燃料成为燃料NOx。a12v5.1 基础知识基础知识 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热致热致NOx与燃烧温度、燃烧气体中氧的浓度，以及气体在与燃烧温度、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，氧浓度相同的条
13、件下，NO的生成速度随燃烧温度升高而加快。的生成速度随燃烧温度升高而加快。燃烧温度在燃烧温度在300 以下时以下时NO的生成量很少，燃烧温度高于的生成量很少，燃烧温度高于1 500 时时NO的生成量显著增加。为了减少热致的生成量显著增加。为了减少热致NOx的生成，的生成，应设法降低燃烧温度，减少过剩空气（降低应设法降低燃烧温度，减少过剩空气（降低O2的浓度）和缩短的浓度）和缩短气体在高温区的停留时间。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。a13v5.1 基础知识基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制典型大气污染源产生大气污
14、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。煤加工、粗煤加工和最后处理。a14v5.1 基础知识基础知识 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
15、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。a15v5.1 基础知识基础知识 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 2）煤的转化）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。煤除了直接用作燃料外，还
16、可被转化为有机气体和液体。煤的气化煤的气化 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。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煤的气化工艺过程中，主要大气污染物排放情况见表5-
17、1。a16表5-1(a)煤的气化工艺中的排放物a17表5-1(b)煤的气化工艺中的排放物a18v5.1 基础知识基础知识 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 2）煤的转化）煤的转化 煤的液化煤的液化 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。艺有：间接液化、热解、溶剂萃取和催化液化。典型的
18、溶剂萃取或催化液化工艺包括：煤的预处理、溶解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。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煤的液化工艺中主要的排放物见表5-2。a19表5-2煤液化工艺中的排放物a20v5.1 基础知识基础知识 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、炼钢、轧钢、钢铁工业主要由采矿、选矿、烧结、炼铁、炼钢、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焦化以及其他
19、辅助工序所组成，各生产工序都不同程度地排放污染物。生产污染物。生产1 t1 t钢要消耗原材料钢要消耗原材料6 67 t7 t，其中约，其中约80%80%变成各种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、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、SOSO2 2、COCO、NONOx x、氟化物和氯化物等。、氟化物和氯化物等。a21v5.1 基础知识基础知识 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 1）原料厂）原料厂 钢铁生产的主要原料有铁矿石、煤、石灰石、硅石、铁
20、合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，生产尘，主要为氧化铁、碳酸钙、二氧化硅及煤焦等颗粒物，生产1 t1 t钢产生粉尘钢产生粉尘5 515 kg15 kg。由于是露天堆放，因原料含湿量及风速不同，原料粉末以由于是露天堆放，因原料含湿量及风速不同，原料粉末以尘埃形态被风吹到周围地区的量不同。尘埃形态被风吹到周围地区的量不同。a22v5.1 基础知识基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制典型大气污染源产生大
21、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）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。煤气及煤焦油。1 t干煤产生焦炉煤气干煤产生焦炉煤气300320 m3，其中，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。生产处理。生产1 t焦炭废气中污染物含量见表焦炭废气中污染物含量见表5-1。a23v5.1 基础知识基础知识 5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3
22、.3 钢铁工业源污染物的发生机制（2）炼焦）炼焦 表5-3 生产1 t焦炭废气中的污染物含量污染物排放量/kg污染物排放量/kg煤尘煤尘0.55.0芳香烃芳香烃0.162.0CO0.330.8氟化物氟化物0.070.6H2S0.100.8NOx0.372.5SO20.025.0a24v5.1 基础知识基础知识 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）烧结和球团 烧结烧结 烧结过程中产生的粉尘率约为烧结过程中产生的粉尘率约为8%，粉尘粒径为，粉尘粒径为0.1100m，1 t产品产生废气产
23、品产生废气4 0006 000 m3，烧，烧结排气温度在结排气温度在200 以上。原料中的硫以上。原料中的硫90%转化为转化为SO2，随，随烧结烟气排入大气。此外，烧结烟气排入大气。此外，1 t烧结矿产生烧结矿产生NOx约约0.5 kg。球团球团 球团设备分为竖炉、焙烧机和链篦机球团设备分为竖炉、焙烧机和链篦机回转窑三回转窑三种，我国主要采用竖炉球团。未经净化时其排放量见表种，我国主要采用竖炉球团。未经净化时其排放量见表5-4。a25v5.1 基础知识基础知识 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（
24、3）烧结和球团）烧结和球团表5-4 球团净化前排尘量车间污染源排尘量/kgt-1含尘浓度/gm-3车间污染源排尘量/kgt-1含尘浓度/gm-3竖炉竖炉运输过程运输过程10.009.13焙烧焙烧机机运输过程运输过程16.0013.25生产过程生产过程0.530.27生产过程生产过程0.580.41小计小计16.33小计小计16.58a26v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算大气污染物产生量和排放量的估算废气污染物的产生量废气污染物的产生量（简称产污量简称产污量）指某一大气污染源在一定时间内，所产生的污染物的量。废气污染物废气污染物的的排放量（简称排污量）排放量
25、（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。a27v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算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（量等因素有关。对于产生饱和蒸汽的锅炉，可用式（5-1）计算。计算。（5-1）式中，式中，B 燃煤量，燃煤量，kgh-1；D 锅炉产气量，锅炉产气量，kg
26、h-1；锅炉在某工作压力下饱和蒸汽热焓，锅炉在某工作压力下饱和蒸汽热焓，kcalkg-1；锅炉给水热焓，锅炉给水热焓，kcalkg-1；Q低低 煤的低位发热量，煤的低位发热量，kcalkg-1；锅炉的热效率，锅炉的热效率，%。)/()(低QiiDB i ia28v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算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）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算 烟尘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，黑烟和飞灰两部分
27、，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。燃烧状态有关。烟尘的计算可以采用两种方法，实测法烟尘的计算可以采用两种方法，实测法和估算法。和估算法。a29v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算大气污染物产生量和排放量的估算实测法实测法在一定测试条件下，测出烟气中烟尘的排放浓度，在一定测试条件下，测出烟气中烟尘的排放浓度，然后用式（然后用式（5-2）进行
28、计算。）进行计算。G=QC0 （5-2）式中：式中：G烟尘排放量，烟尘排放量，mgh-1；Q烟气排放量，烟气排放量，m3h-1（标准状态下）；（标准状态下）；C0烟尘实测浓度，烟尘实测浓度，mgm-3（标准状态（标准状态下）。下）。a30v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算大气污染物产生量和排放量的估算估算法估算法对于无测试条件或对数据无法进行测试的，可采用对于无测试条件或对数据无法进行测试的，可采用式（式（5-3）进行估算。）进行估算。GBAdfh(1-)（5-3）式中，式中，B耗煤量，耗煤量，kgh-1；A煤的灰分含量，煤的灰分含量，%；dfh烟气中烟尘占
29、煤的灰分量的百分数，烟气中烟尘占煤的灰分量的百分数，%，其值与燃烧方式有关；，其值与燃烧方式有关；除尘装置的总效率，除尘装置的总效率，%。a31v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算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）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算 SO2的计算的计算 通常情况下，煤中可燃性硫占全硫分的通常情况下，煤中可燃性硫占全硫分的70%90%，计算时通常取计算时通常取80%。在燃烧过程中，可燃性硫和氧气反应生。在燃烧过程中，可燃性硫和氧气反应生产产SO2。1 kg硫燃烧将产生硫燃烧将产生2 kg SO2。因此，燃煤产
30、生的。因此，燃煤产生的SO2可以用式（可以用式（5-4）进行计算：）进行计算：（5-4）式中，式中，单位时间单位时间SO2的产生量，的产生量，kgh-1；B燃煤量，燃煤量，kgh-1；S燃料煤中硫的含量，燃料煤中硫的含量，%。BSGSO6.122SOGa32v5.1 基础知识基础知识 5.1.4 大气污染物产生量和排放量的估算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）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算 SO2的计算的计算燃油产生的燃油产生的SO2计算公式与燃煤基本相似，可以用式计算公式与燃煤基本相似，可以用式（5-5）计算：）计算：（5-5）天然气燃烧产生的天然气
31、燃烧产生的SO2主要来自其中所含硫化氢的燃烧，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。计算。BSGSO22a33v5.1 基础知识基础知识 5.1.5 大气扩散大气扩散进入大气中的污染物，由于风及大气湍流等作用，在垂进入大气中的污染物，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。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
32、污染源上风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
33、，大气扩散稀释能力不同的缘故。在不同的气象条件下，大气扩散稀释能力不同的缘故。a34v5.1 基础知识基础知识 5.1.5 大气扩散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扩散和稀释起着决定性的作用。风在输送、扩染物在大气中的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，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
34、的扩散和稀释状况，一般在污染源的下风向。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，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。布局，在预防和减少局部地区大气污染上有重
35、大现实意义。a35v5.1 基础知识基础知识 5.1.5 大气扩散大气扩散同样，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之间的方位、距常年主导风向以及厂址周围敏感目标与厂址之间的方位、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
36、上下左右无规则摆动的现象，就是大气湍流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。所致。a36v5.1 基础知识基础知识 5.1.5 大气扩散大气扩散当烟雾（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
37、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，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
38、的扩散速度最快。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。a37v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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。a38v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型大气污染物扩散预测基本模型5.1.6.1 高斯模型高斯模型之所以一直被广泛
39、应用，主要原因高斯模型之所以一直被广泛应用，主要原因如下如下：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；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；的关系和数学推演，易于掌握和计算；对于平原地区、下风距离在对于平原地区、下风距离在10 km以内的低架源，预测以内的低架源，预测结果和实测值比较一致；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、对于其他复杂问题（例
40、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。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。a39v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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、扩散参数随下风距离的变化关系到处都匀意味着：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。而
41、实际上大气不满足均匀定常条件，因一样，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。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。差别，这就需要选用不同条件下的高斯模式进行预测计算。a40v5.1 基础知识基础知识 5.1.6
42、大气污染物扩散预测基本模型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）点源扩散模式 瞬时单烟团正态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：在空间的概率密度为正态分布，则：（5-6）20202023000021exp21),(),(zyxzyxzzzyyyxxxtzyxQtzyxCa41v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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）点源扩散模式式中，式中，x，y，z，t 预测点的空
43、间坐标和预测时的时间；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；烟团初始空间坐标和初始时间；烟团中心在烟团中心在t0t 期间的迁移距期间的迁移距离，离，dt，dt，dt；u，v，w烟团中心在烟团中心在x，y，z方向的速度分方向的速度分量；量；C预测点的烟团瞬时浓度；预测点的烟团瞬时浓度；Q烟团的瞬时排放量；烟团的瞬时排放量；x，y，zx，y，z方向的标准差（扩散参方向的标准差（扩散参数），是扩散时间数），是扩散时间T的函数，的函数，T=t-t0。zyx,uxvywza42v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型大气污染物扩散预测
44、基本模型5.1.6.1 高斯模型 连续点源烟羽扩散模式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设条件为：污染物浓度在符合正态分布规律并采用的假设条件为：污染物浓度在y、z轴轴上为正态分布；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
45、有衰减和增生，且平流输远大于扩散作用；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（够平坦，污染源与坐标原点重合，即污染源的坐标为（0,0,0）。）。a43v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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，在气流场在水平和垂直方向是均匀的，因此，在
46、y、z方向上的分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）：本的正态扩散模式（烟羽扩散模式）：（5-7）222222exp2),(zyzyzyuQzyxCa44v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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，式中，C污染物浓度，污染物浓度，mgm-3；Q单位时间的排放量（即排放率或源强），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，轴水平方向扩散参数，m；zz轴垂直方向扩散参
47、数，轴垂直方向扩散参数，m；u平均风速，平均风速，ms-1。222222exp2),(zyzyzyuQzyxCa45v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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值得注意的是 都是都是x的函数。通常表示成如下形式：的函数。通常表示成如下形式：，、与大气稳定度有关。与大气稳定度有关。这意味着至少在预测点一带的烟羽在这意味着至少在预测点一带的烟羽在y和和z方向上的尺度变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（大（u101.5 m
48、s-1）；其次说明对于烟羽扩张角较大的大气）；其次说明对于烟羽扩张角较大的大气不稳定状态，可能带来一定的误差。不稳定状态，可能带来一定的误差。式（式（5-7）并未考虑边界对烟羽的限制。实际应用时，常需）并未考虑边界对烟羽的限制。实际应用时，常需要对式（要对式（5-7）进行地面及混合层顶反射的边界修正。）进行地面及混合层顶反射的边界修正。zy,11xy22xz1212a46v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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有界空间假设下的点源扩散模式 污染物
49、在大气中的扩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（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）叠加后的效果和真实源考虑到地面反射的结果是等价的。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（以烟囱地面位置的中心点为坐标原点，实源（0，0，He）和虚源（和虚源（0，0，-He）共同作用于空间某一点）
50、共同作用于空间某一点P（x，y，z）的）的污染物浓度污染物浓度Cx，y，z可由式（可由式（5-9）得出。）得出。a47v5.1 基础知识基础知识 5.1.6 大气污染物扩散预测基本模型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连续点源烟羽扩散模式 （5-8）式中，式中，u平均风速，一般取烟囱出口处的平均风速；平均风速，一般取烟囱出口处的平均风速；He烟囱有效高度，烟囱有效高度，He=H+H，H和和H分别是烟囱分别是烟囱的几何高度和抬升高度；的几何高度和抬升高度；其他符号意义同前。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可选用制定地方大气污染物
