環(huán)境影響評(píng)價(jià) 第五章 大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià) 壹叁

環(huán)境影響評(píng)價(jià)第五章大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)1本章學(xué)習(xí)要求1、教學(xué)基本要求了解大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的目的及意義，掌握大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作程序及內(nèi)容，熟悉大氣環(huán)境預(yù)測(cè)的一般方法及幾種常用預(yù)測(cè)模型。2、要求掌握的基本概念、理論、原理掌握與大氣污染相關(guān)的氣象學(xué)基本概念、熟練掌握各種典型擴(kuò)散模式的計(jì)算應(yīng)用，包括參數(shù)計(jì)算、有效源高、計(jì)算等；學(xué)習(xí)并掌握大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的方法。2第一節(jié)大氣污染的氣象學(xué)基本知識(shí)地球空氣共3.9*1015噸，占地球重量的百萬(wàn)分之一大氣的組成：大氣是由多種氣體組成的混合物，按其組成可分為干潔空氣、水汽（水含量變化0~4%）和氣溶膠粒子（不定組分）3一、大氣分層對(duì)流層8-17KM，平均12KM。赤道附近厚（16-17KM）高緯地區(qū)薄。氣溫降低平均0。65度/100米平流層：高度50-65KM，平均55KM。氣溫增加，氣流水平運(yùn)動(dòng)多，垂直運(yùn)動(dòng)弱。中間層：高度85KM電離層（熱成層，暖層），高度800KM，反射無(wú)線電波，發(fā)生極光現(xiàn)象逸散層：800-1200km45二、氣溫的垂直分布垂直遞減率0.65大氣穩(wěn)定度：逆溫：高度、強(qiáng)度、厚度逆溫類型，A輻射逆溫，B下沉逆溫，C平流逆溫，D鋒面逆溫。6二節(jié)大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)概論 一、大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的特點(diǎn) 大氣的自然凈化能力比較大，可以采用高煙囪排放或盡可能將污染源設(shè)置在遠(yuǎn)離人口密集或環(huán)境敏感地區(qū)；為了調(diào)查或探測(cè)大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，必將增加評(píng)價(jià)工作的難度和周期7二、大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的工作程序準(zhǔn)備階段：研究有關(guān)文件，進(jìn)行初步的工程分析和環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，確定評(píng)價(jià)工作等級(jí)和編制評(píng)價(jià)大綱正式工作階段：調(diào)查（污染源、氣象條件和環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀）預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)報(bào)告書編制階段：給出結(jié)論，完成EIS的編寫89三、評(píng)價(jià)等級(jí)的確定（一）判據(jù)：等標(biāo)排放量、地形(或：污染源強(qiáng)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、地形）式中：Pi——等標(biāo)排放量，m3/h；Qi——單位時(shí)間排放量，t/h；Coi——大氣環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，mg/m3。

10（二）評(píng)價(jià)工作級(jí)別Pi(m3/h)地形Pi≥2.5×1092.5×109>Pi≥2.5×108Pi<2.5×108復(fù)雜地形（山區(qū)、丘陵、沿海、大中城市的城區(qū)）一二三平原二三三11（三）各評(píng)價(jià)等級(jí)的主要工作內(nèi)容評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)范圍邊長(zhǎng)(km)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)(個(gè))監(jiān)測(cè)期每期天數(shù)(天)每天次數(shù)地面常規(guī)氣象資料收集大氣邊界層觀測(cè)(復(fù)雜地形)污染源調(diào)查其它工作內(nèi)容一16~20≥10≥2(冬、夏)≥7≥6≥3(最近3年)冬、夏兩季評(píng)價(jià)區(qū)工業(yè)和民用污染源按導(dǎo)則(略)二10~14≥61~2(冬)≥5≥4≥1(最近1年)冬、夏兩季評(píng)價(jià)區(qū)工業(yè)和民用污染源按導(dǎo)則(略)三4~61~31≥5≥4≥1(最近1年)冬、夏兩季一般只調(diào)查擬建項(xiàng)目按導(dǎo)則(略)12三節(jié)、大氣環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)

因子篩選原則：等標(biāo)排放量的大小，特征污染物，現(xiàn)狀值差的一、自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境的調(diào)查收集地理地形圖自然環(huán)境調(diào)查 重點(diǎn)調(diào)查當(dāng)?shù)氐拈L(zhǎng)期氣候特點(diǎn)，及環(huán)境水文、土壤、植被概況及特點(diǎn)。社會(huì)環(huán)境調(diào)查 評(píng)價(jià)區(qū)及界外區(qū)城鎮(zhèn)、村落分布；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，風(fēng)景區(qū)及名勝古跡分布情況等。13二、大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)（一）現(xiàn)有例行監(jiān)測(cè)資料分析收集評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)及其界外區(qū)各例行大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)的近三年監(jiān)測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)分析各點(diǎn)各季的主要污染物的濃度值、超標(biāo)量、變化趨勢(shì)等。（二）大氣質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)1.監(jiān)測(cè)布點(diǎn)原則：代表性和實(shí)用性2.監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法：以環(huán)境功能區(qū)為主兼顧均布性布點(diǎn)；主導(dǎo)風(fēng)結(jié)合均勻性布點(diǎn)。主要布點(diǎn)方法有：網(wǎng)格布點(diǎn)法；同心圓多方位布點(diǎn)法；扇形布點(diǎn)法；配對(duì)布點(diǎn)法（適用于線源污染）；功能分區(qū)布點(diǎn)法；此外通常在關(guān)心點(diǎn)、敏感點(diǎn)以及下風(fēng)向距離最近的村莊布置取樣點(diǎn)，還需在上風(fēng)向適當(dāng)位置設(shè)置對(duì)照點(diǎn)。14（三）環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)：?jiǎn)雾?xiàng)質(zhì)量指數(shù)法:Ii=Ci/Cio式中：Ci——監(jiān)測(cè)值，mg/m3;Cio——評(píng)價(jià)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，mg/m3Ii——質(zhì)量指數(shù)，Ii≤1，清潔，Ii>1，污染。15大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表采樣點(diǎn)及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采樣天數(shù)一小時(shí)平均值日均值樣品數(shù)濃度范圍標(biāo)準(zhǔn)值超標(biāo)數(shù)超標(biāo)率(%)最高一次超標(biāo)倍數(shù)樣品數(shù)濃度范圍標(biāo)準(zhǔn)值超標(biāo)數(shù)超標(biāo)率(%)最高一次超標(biāo)倍數(shù)3#仁和小學(xué)TSP550.170~0.7130.501200.43SO25200.0205~1.4290.70151.0450.084~0.4250.251200.7F-5200.0006~0.00340.0200050.0012~0.00240.007000NH35200.06~0.370.20150.8550.07~0.20表列標(biāo)準(zhǔn)值為國(guó)家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（SO2、TSP、F-），而NH3（氨）是《TJ36-79工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中“居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)最高容許濃度”。16（四）污染源調(diào)查與評(píng)價(jià)目的：確定評(píng)價(jià)區(qū)主要污染物和主要污染源方法：實(shí)測(cè)法；物料衡算；經(jīng)驗(yàn)估算；資料復(fù)用評(píng)價(jià)方法：等標(biāo)污染負(fù)荷法1)污染源(j)的污染物(i)的等標(biāo)負(fù)荷量(Pij)：Pij=Mij/Si式中：Si—污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg/m3)；Mij—污染源中i的排放量(mg/m3)。2)污染源(j)的各種污染物的等標(biāo)負(fù)荷量(Pj):（i=1,2……m）173)污染物在j污染源中的分擔(dān)率(Kij)：4)i污染物在各個(gè)污染源中的等標(biāo)負(fù)荷量(Pi)：（j=1,2……n）5)j污染源的分擔(dān)率(Kj)：Kj=Pj/P×100%18等標(biāo)污染負(fù)荷法

某污染源某污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷

某污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷

區(qū)域內(nèi)某污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷

區(qū)域的等標(biāo)污染負(fù)荷

污染物占評(píng)價(jià)區(qū)的等標(biāo)污染負(fù)荷比污染源占評(píng)價(jià)區(qū)的等標(biāo)污染負(fù)荷比

19根據(jù)kij和kj計(jì)算得到的大小順序排列。Kij大，說(shuō)明I在j污染源排放的比重大，是j源中的主要源物；kj大，說(shuō)明I主要由j源排放，是各個(gè)源中的主要污染源。20四節(jié)污染氣象

一、基本概念（一）氣溫：地面氣溫，指距地面1.5m高處的百葉箱中觀測(cè)的空氣溫度（二）氣壓：大氣壓強(qiáng)，單位面積上所受大氣的壓力，氣象單位毫巴。氣壓總是隨高度的增加而降低的。氣壓隨高度遞減關(guān)系式可用氣體靜力學(xué)方程式描述，即ΔP=-ρgΔZ，其積分式—壓高公式：據(jù)實(shí)測(cè)近地層高度每升高100米，氣壓平均降低約12.4毫巴（1mb=100Pa)，在高層小于此值。（三）氣濕：大氣的潮濕程度（水汽多少），常用的表示方法有：絕對(duì)濕度、水蒸氣壓力、體積百分比、含濕量、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等。21（四）風(fēng)：

1.大氣的水平運(yùn)動(dòng)（垂直運(yùn)動(dòng)稱對(duì)流），風(fēng)主要由于氣壓的水平分布不均勻而引起的，而氣壓的水平分布不均是由溫度分布不均造成。2.風(fēng)是矢量（方向、大?。３Ｒ?guī)測(cè)定距地面10米高度的測(cè)風(fēng)儀所測(cè)得的一定時(shí)間內(nèi)的平均值（2min、10min）22233.風(fēng)場(chǎng)風(fēng)頻：，表征下風(fēng)向受污染的幾率，風(fēng)頻最大的方向稱為主導(dǎo)風(fēng)向；污染系數(shù)=風(fēng)頻/該風(fēng)向的平均風(fēng)速。表征下風(fēng)向受污染的程度；由各風(fēng)向風(fēng)頻、污染系數(shù)繪制而成的圖分別為風(fēng)向玫瑰圖和污染系數(shù)玫瑰圖；局地風(fēng)場(chǎng)要特別注意海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、過(guò)山氣流、背風(fēng)渦旋、下洗、熱島環(huán)流等。24風(fēng)向頻率玫瑰圖“風(fēng)玫瑰”圖也叫風(fēng)向頻率玫瑰圖，它是根據(jù)某一地區(qū)多年平均統(tǒng)計(jì)的各個(gè)方向吹風(fēng)次數(shù)的百分?jǐn)?shù)值，并按一定比例繪制，一般多用八個(gè)或十六個(gè)羅盤方位表示。玫瑰圖上所表示風(fēng)的吹向，是指從外面吹向地區(qū)中心。25從圖中可以看出北京地區(qū)的常年主導(dǎo)風(fēng)向是北風(fēng)，而西安則是東北風(fēng)26（五）云：云量，將視野能見的天空分為10等分，其中云遮蔽幾分，云量就是幾。國(guó)外，將天空分為8等份。國(guó)外云量與我國(guó)云量間的關(guān)系，國(guó)外云量×1.25=我國(guó)云量（六）湍流:大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，大氣污染物稀釋擴(kuò)散濃度減少的主要原因27除在水平方向運(yùn)動(dòng)外，還會(huì)由上、下、左、右方向的亂運(yùn)動(dòng)，風(fēng)的這種特性和擺動(dòng)稱為大氣湍流。是大氣污染物稀釋擴(kuò)散濃度減少的主要原因；不同的是，分子的運(yùn)動(dòng)以分子為單位，湍流以湍渦為單位，湍渦運(yùn)動(dòng)速度比分子運(yùn)動(dòng)速度大的多，比分子擴(kuò)散快105—106倍。沒有湍流運(yùn)動(dòng)，污染物的擴(kuò)散就成了問(wèn)題。這是因?yàn)闊o(wú)湍流時(shí)，污染物單靠分子擴(kuò)散，擴(kuò)散速度很??；有湍流時(shí)，由于其靠湍流擴(kuò)散，運(yùn)動(dòng)的方向和大小都極不規(guī)則，使流場(chǎng)各部分間強(qiáng)烈混合，混合加快了擴(kuò)散速度。若只有風(fēng)無(wú)湍流，從煙囪中排出的廢氣像一條“煙管”一樣幾乎保持著同樣粗細(xì)，吹向下方，很少擴(kuò)散。28形成：近地層大氣湍流有兩種：熱力湍流；機(jī)械湍流。①熱力湍流：主要由于大氣的鉛直穩(wěn)定度而引起，大氣的鉛直穩(wěn)定度是由于氣溫的垂直分布決定的。②機(jī)械湍流：有動(dòng)力因子產(chǎn)生，由于大氣垂直方向上的風(fēng)速梯度不同和地面粗糙度不同而產(chǎn)生。歸納而言：風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物擴(kuò)散速度越快，污染物濃度越低。風(fēng)、湍流是決定污染物在大氣中稀釋擴(kuò)散的最直接因素。湍流擴(kuò)散理論湍流擴(kuò)散理論有三種：梯度輸送理論，統(tǒng)計(jì)擴(kuò)散理論和相似擴(kuò)散理論描述湍流運(yùn)動(dòng)有兩種方法，一種是歐拉法，它在空間劃出一個(gè)控制體為對(duì)象，考察流體流經(jīng)它的情形，歐拉法注重于特定時(shí)刻整個(gè)流場(chǎng)及某定點(diǎn)不同時(shí)刻的流體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。另一種是拉格朗日法，它在流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，追隨研究一個(gè)典型的流體單元。

29

（七）梯度輸送理論；統(tǒng)計(jì)理論；相似理論。1、梯度輸送理論研究方法：利用歐拉提出的方法，在充滿流體的空間固定多個(gè)點(diǎn)，量測(cè)各固定點(diǎn)上的各個(gè)參數(shù)的變化。理論基礎(chǔ)：質(zhì)量守恒定律，把擴(kuò)散類似分子擴(kuò)散，脈動(dòng)值用平均值代替。2、統(tǒng)計(jì)理論研究方法：拉格朗日方法，空間有一微團(tuán)，跟隨微團(tuán)流動(dòng)時(shí)各個(gè)流動(dòng)點(diǎn)的規(guī)律。理論基礎(chǔ)：解決擴(kuò)散參數(shù)時(shí)用二元相關(guān)理論：方差、概率。30（八）大氣邊界層風(fēng)廓線式中U2、U1分別為距地面Z2(m)和Z1(m)高度處10min平均速，m/s；P為風(fēng)速高度指數(shù)，依賴于大氣穩(wěn)定度和地面粗糙度。應(yīng)根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法求出。根據(jù)具體的觀測(cè)數(shù)據(jù)，也可采用風(fēng)速隨高度變化的對(duì)數(shù)律或其它半經(jīng)驗(yàn)分式。（Z>200m，取Z=200m)31各穩(wěn)定度等級(jí)下的P值

通常用雙經(jīng)緯儀測(cè)風(fēng)觀測(cè)大氣邊界層風(fēng)場(chǎng)，用對(duì)數(shù)法求P值

穩(wěn)定度等級(jí)ABCD

E．F

城市0.10.150.200.25

0.30鄉(xiāng)村0.070.070.100.15

0.2532（九）大氣邊界層（混合層）：

1.在對(duì)流層下部靠近地面的1.2─1.5公里范圍內(nèi)的薄層大氣稱為大氣邊界層或行星邊界層。因?yàn)橘N近地面，空氣運(yùn)動(dòng)受到地面摩擦作用影響，又稱摩擦層。

大氣邊界層內(nèi)根據(jù)空氣受下墊面影響不同又可分為：(1)緊貼地表面小于1厘米的氣層，為粘性副層。此層以分子作用為主。2)50─100米以下氣層(包括粘性副層)稱為近地面層。這一層大氣受下墊面不均勻影響，有明顯的湍流特征。(3)近地面層以上至1─1.5公里為上部摩擦層。這一層除了下墊面的湍流粘性力外，還有氣壓梯度力和科里奧利力的作用，三力量級(jí)相當(dāng)。

自由大氣層：

大氣邊界層以上，地面摩擦影響減小到可以忽略不計(jì)，只受氣壓梯度力和科里奧利力的影響，稱為自由大氣層。邊界層上邊緣的風(fēng)速為地轉(zhuǎn)風(fēng)速，進(jìn)入大氣邊界層后，風(fēng)向、風(fēng)速都發(fā)生改變。

33科里奧利(Gaspard-GustavedeCoriolis),1792年5月21日生于法國(guó)巴黎。其父為一名軍官，曾在法國(guó)國(guó)王路易十六手下為官。1792年8月10日，巴黎人民起義，推翻斐揚(yáng)派統(tǒng)治，逮捕路易十六。9月21日召開國(guó)民公會(huì)，次日宣布成立法蘭西共和國(guó)。由于害怕遭到清算，科里奧利的父親逃亡到法國(guó)東北部城市南錫，并在當(dāng)?shù)亻_辦工廠。

科里奧利在南錫長(zhǎng)大并在此求學(xué)。1808年他以在全部考生中入學(xué)考試第二名的成績(jī)考入工藝學(xué)校。畢業(yè)后進(jìn)入巴黎橋梁與公路學(xué)校繼續(xù)深造。后來(lái)，作為工程師他在默爾特-摩澤爾省以及孚日山區(qū)工作了幾年。他的父親去世后，科里奧利不得不承擔(dān)起供養(yǎng)全家的義務(wù)。由于當(dāng)時(shí)健康狀況已經(jīng)很糟，在著名數(shù)學(xué)家柯西的推薦下，他于1816年在工藝學(xué)校謀得一份工作，負(fù)責(zé)輔導(dǎo)數(shù)學(xué)分析。

1829年科里奧利成為中央藝術(shù)和制造學(xué)校的力學(xué)教授。1830年法國(guó)爆發(fā)七月革命，9月柯西離開巴黎。當(dāng)時(shí)的政治形勢(shì)要求柯西必須返回巴黎宣誓效忠新政權(quán)，但他未能返回巴黎宣誓從而失去了在工藝學(xué)校的所有職務(wù)?？评飱W利接替了柯西在工藝學(xué)校的職位。此時(shí)，科里奧利決定不再承擔(dān)新的教學(xué)任務(wù)，埋頭從事科研工作。

盡管在工藝學(xué)校不再承擔(dān)新的任務(wù)，科里奧利卻于1832年接受了橋梁與公路學(xué)校的一個(gè)職位，和納維一起講授應(yīng)用力學(xué)。1836年納維去世，科里奧利被橋梁與公路學(xué)校任命執(zhí)掌納維以前的教席。不久，他被選為法蘭西科學(xué)院力學(xué)部院士，接替原先納維的位置。他在工藝學(xué)校的教學(xué)工作一直持續(xù)到1838年。他的工作卓有成效，但身體卻每況愈下。1843年春季他的健康狀況開始急劇惡化，9月19日在巴黎去世，享年51歲。

科里奧利的研究工作主要集中在力學(xué)和工程數(shù)學(xué)，特別是摩擦、水力學(xué)、機(jī)器性能和人類工程學(xué)等領(lǐng)域。他在研究中首先引進(jìn)了"功"、"動(dòng)能"等科學(xué)概念。1835年他提出，如果在運(yùn)動(dòng)方程中加入一個(gè)稱為科里奧利加速度的額外的力(慣性力)，運(yùn)動(dòng)定律同樣也適用于一個(gè)旋轉(zhuǎn)參照系。這個(gè)額外的力就是著名的科里奧利力或稱科氏力。在旋轉(zhuǎn)的的地球上，流體運(yùn)動(dòng)始終受到科氏力的作用，氣象學(xué)上又稱之為地轉(zhuǎn)偏向力。對(duì)于大尺度大氣運(yùn)動(dòng)，科氏力具有十分重要的意義。342.混合層厚度的確定

混合層高度判別法：

d法、國(guó)標(biāo)I法、羅氏法等當(dāng)大氣穩(wěn)定度為A、B、C和D時(shí)：

h=asU10/f當(dāng)大氣穩(wěn)定度為E和F時(shí)：

f=2

sin

式中：h——混合層高度（E、F時(shí)指近地層厚度），m；

U10——10m高度處平均風(fēng)速，m/s；大于6m/s時(shí)取為6m/s；

as,bs——混合層系數(shù)，見表；

f——地轉(zhuǎn)參數(shù)；

——地轉(zhuǎn)角速度，取為7.29·10-5rad/s；

——地理緯度，deg。353.

我國(guó)各地區(qū)as和bs值地區(qū)asbsABCDEF新疆西藏青海0.0900.0670.0410.0311.660.70黑龍江吉林遼寧內(nèi)蒙古北京天津河北河南山東山西陜西（泰嶺以北）寧夏甘肅（渭河以北）0.0730.0600.0410.0191.660.70上海廣東廣西湖南湖北江蘇浙江安徽海南臺(tái)灣福建灑西0.0560.0290.0200.0121.660.70云南貴州四川甘肅（渭河）以南）陜西（秦嶺以南）0.0730.0480.0310.0221.660.70注：①A、B、C、D、E和F定義見附錄B1。②靜風(fēng)區(qū)各類穩(wěn)定度的as和bs可取表中的最大值。36rd法確定混合層厚度示意圖早晨探空曲線干絕熱線最大混合層厚度高度(公里)早晨混合層厚度最低氣溫增加3℃最高氣溫37把高空探空資料中各層的氣溫和高度，按縱橫坐標(biāo)在直角平面坐標(biāo)紙上繪圖（標(biāo)準(zhǔn)層可直接使用探空數(shù)據(jù)，特性層應(yīng)利用氣壓、氣溫和絕對(duì)溫度等參數(shù)換算出高度和氣溫的關(guān)系），再與以干絕熱遞減率rd為斜率的直線比較,當(dāng)探空曲線斜率r＜rd時(shí),大氣為穩(wěn)定狀態(tài),r＞rd和r=rd時(shí)，大氣分別為不穩(wěn)定和中性狀態(tài)。混合層高度即從地面算起至第一層穩(wěn)定層底的高度。任一時(shí)間的地面溫度和rd繪制的直線與北京時(shí)間07時(shí)探空曲線的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）可作為該時(shí)間的混合層高度。日最高地面溫度和rd繪制的直線與北京時(shí)間07時(shí)探空曲線的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）即日混合層最大高度。計(jì)算時(shí)可取rd=0.0098℃/m°38二、大氣穩(wěn)定度（一）什么是大氣穩(wěn)定度？是指大氣中任一高度上的一空氣塊在鉛直方向上的穩(wěn)定程度。（二）大氣穩(wěn)定度的分類（3類）如果一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產(chǎn)生了上升或者下降的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外力消除后，可能發(fā)生三種情況：①氣塊逐漸減速并有返回原來(lái)高度的趨勢(shì)，此時(shí)大氣是穩(wěn)定的。②氣塊仍然加速上升或下降，此時(shí)大氣是不穩(wěn)定的。③氣塊停留在外力消失時(shí)所處的位置，或者做等速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)大氣是中性的。（三）如何判別大氣的穩(wěn)定度？①設(shè)氣塊狀態(tài)為T′、P′、ρ′,環(huán)境大氣狀態(tài)為T、P、ρ,氣塊受到的浮力為F1=mg=ρVg，重力為：G=ρ′Vg。

因而它的靜浮力為：F1－G=(ρ－ρ′)Vg………………①∵P=ρRTP′=ρ′RT′

到達(dá)某一位置時(shí)P=P′（達(dá)準(zhǔn)靜力條件）39整層大氣的穩(wěn)定程度，反映大氣湍流的強(qiáng)弱；Ri法、

d法、M-O法、A法、LD法、UR法、P-T法，煙流形狀法等；理論上最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖荝i法，實(shí)踐中最好的是A法；最符合我國(guó)國(guó)情的方法是P-T法，由太陽(yáng)高度角，總云量、低云量、風(fēng)速確定大氣穩(wěn)定度，A—D—F（強(qiáng)不穩(wěn)—中性—強(qiáng)穩(wěn)定）；40（四）P-T大氣穩(wěn)定度分級(jí)P-T大氣穩(wěn)定度分為強(qiáng)不穩(wěn)定、不穩(wěn)定、弱不穩(wěn)定、中性、較穩(wěn)定和穩(wěn)定六級(jí)。它們分別表示為A、B、C、D、E、F。確定等級(jí)時(shí)首先由云量與太陽(yáng)高度角查出太陽(yáng)輻射等級(jí)數(shù)，再由太陽(yáng)輻射等級(jí)數(shù)與地面風(fēng)速查出穩(wěn)定度等級(jí)。411.太陽(yáng)輻射等級(jí)數(shù)云量，1/10太陽(yáng)輻射等級(jí)數(shù)總云量/低云量夜間H0≤15°15°<h0≤35°35°<h0≤65°h0>65°≤4/≤4-2-1+1+2+35~7/≤4-10+1+2+3≥8/≤4-100+1+1≥5/5~70000+1≥8/≥800000注：云址（全天空十分制）觀測(cè)規(guī)則與中央氣象局（即現(xiàn)國(guó)家氣象局）編定的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》相同。422.大氣穩(wěn)定度的等級(jí)地面風(fēng)速，m/s太陽(yáng)輻射等級(jí)+3+2+10-1-2≤1.9AA~BBDEF2~2.9A~BBCDEF3~4.9BB~CCDDE5~5.9CC~DDDDD≥6DDDDDD注：地面風(fēng)速（m/s）系指距地面10m高度處10min平均風(fēng)速，如使用氣象臺(tái)（站）資料，其觀測(cè)規(guī)則與中央氣象局編定的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》相同。433.太陽(yáng)高度角h0使用下式計(jì)算：h0=arcsin[sin

sin+cos

cos

cos(15t+-300)]式中：h0—太陽(yáng)高度角，deg；

—當(dāng)?shù)鼐暥?，deg；—當(dāng)?shù)亟?jīng)度，deg；t—進(jìn)行觀測(cè)時(shí)的北京時(shí)間；—太陽(yáng)傾角，deg，可按下式計(jì)算：444.日高角和日高圖太陽(yáng)高度角（或日高角）是指當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)靥?yáng)實(shí)際照射到水平面上的角度。在當(dāng)?shù)卣嫣?yáng)時(shí)正午12點(diǎn)日高角hθ、太陽(yáng)傾角δ（赤緯角）和當(dāng)?shù)鼐暥冉铅罩g的相互關(guān)系。由于太陽(yáng)到地球的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球的半徑，因此α≈φ-δ；Sinhθ=COSα=COS(φ-δ)任一時(shí)刻日高角hθ的計(jì)算式：Sinhθ=SinφSinδ+CosφCosδCosω45（五）大氣環(huán)境的各種狀態(tài)：

①

（平均狀態(tài)）γ=γd=1℃/100m（干絕熱狀態(tài)）③γ=0（等溫狀態(tài)）④γ<0（逆溫狀態(tài)）⑤γ>γd（超絕熱狀態(tài)）46大氣穩(wěn)定度與煙流形狀4748（六）逆溫是指氣溫隨高度增加的現(xiàn)象。注意研究逆溫的底、頂高度、厚度、頻率、強(qiáng)度、生消規(guī)律伴隨著日出輻射逆溫自下而上消退到煙流頂時(shí)的污染為熏煙型污染，是污染最嚴(yán)重的情況海岸熏煙通常出現(xiàn)在春、夏的白天，吹海風(fēng)情況，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)49三大氣擴(kuò)散參數(shù)

（一）大氣擴(kuò)散參數(shù)（

y—橫向擴(kuò)散參數(shù)，z—垂直擴(kuò)散參數(shù)）：污染物濃度分布的標(biāo)準(zhǔn)差，表征了大氣的擴(kuò)散能力。50煙云的邊緣是指中心濃度1/10處，對(duì)正態(tài)分布，煙云的寬度為4.3

y、4.3

z確定大氣擴(kuò)散參數(shù)的方法有平移（衡）球法、照相法、示蹤法、雙向風(fēng)標(biāo)法、激光雷達(dá)掃描法、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、國(guó)標(biāo)（導(dǎo)則）等國(guó)標(biāo)（導(dǎo)則）：51（二）橫向擴(kuò)散參數(shù)冪函數(shù)表達(dá)式數(shù)據(jù)(取樣時(shí)間0.5h)擴(kuò)散參數(shù)穩(wěn)定度等級(jí)(P·S)α1γ1下風(fēng)距離(m)

y=γ1Xα1A0.9010740.8509340.4258090.6020520~1000>1000B0.9143700.8650140.2818460.3963530~1000>1000B~C0.9193250.8750860.2295000.3142380~1000>1000C0.9242790.8851570.1771540.2321230~1000>1000C~D0.9268490.8869400.1439400.1893960~1000>1000D0.9294480.8887230.1107260.1466690~1000>1000D~E0.9251180.8927940.09856310.12430800~1000>1000E0.9208180.8968640.08640010.10194700~1000>1000F0.9294180.8887230.05536340.07333480~1000>100052（三）縱向擴(kuò)散參數(shù)冪函數(shù)表達(dá)式數(shù)據(jù)(取樣時(shí)間0.5h)擴(kuò)散參數(shù)穩(wěn)定度等級(jí)(P·S)α2γ2下風(fēng)距離(m)

z=γ2Xα2A1.121541.523602.108810.07999040.008547710.0002115450~300300~500>500B0.96344351.093560.1271900.05702510~500>500B~C0.9410151.007700.1146820.07571820~500>500C0.9175950.1068030C~D0.8386280.7564100.8155750.1261520.2356670.1366590~20002000~10000>10000D0.8262120.6320230.5553600.1046340.4001670.8107631~10001000~1000>10000D~E0.7768640.5723470.4991490.1117710.5289921.038100~20002000~10000>10000E0.7883700.5651880.4147430.09275290.4333841.732410~10001000~10000>10000F0.7844000.5259690.3226590.06207650.3700152.406910~10001000~10000>1000053取樣時(shí)間訂正：，

y1h=20.3

y0.5h=1.23y0.5h時(shí)間稀釋指數(shù)q適用時(shí)間hq1≤τ<1000.30.5≤τ<10.254四）、大氣擴(kuò)散參數(shù)（σy，σz）的確定1、擴(kuò)散參數(shù)的性質(zhì)①隨著擴(kuò)散距離的加長(zhǎng)，σ增大。②隨著水平和垂直湍流的強(qiáng)烈交換，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，σ較大，即σ與穩(wěn)定度密切相關(guān)。σ=f（穩(wěn)定度）。③穩(wěn)定度、擴(kuò)散距離一定時(shí)，σ與粗糙度有關(guān)。粗糙度越趨于穩(wěn)定，σ越小。2、確定σ的方法①示蹤實(shí)驗(yàn)法；②風(fēng)標(biāo)法；③經(jīng)驗(yàn)方法（應(yīng)用最廣泛）3、帕斯奎爾（F.Pasquill）—吉福特（F.A.Gifford）擴(kuò)散曲線法（簡(jiǎn)：P-G擴(kuò)散曲線法）帕斯奎爾在1961年首先提出應(yīng)用觀測(cè)到的風(fēng)速、云量、云狀和日照等天氣資料，將大氣擴(kuò)散稀釋能力分為6個(gè)等級(jí)：A—極不穩(wěn)定，B—不穩(wěn)定，C—弱不穩(wěn)定，D—中性，E—弱穩(wěn)定，F(xiàn)—穩(wěn)定。若穩(wěn)定級(jí)別為A～B，則表示按A、B級(jí)的數(shù)據(jù)內(nèi)插55四節(jié)、大氣擴(kuò)散模式一、一般氣象條件（有風(fēng)，U10≥1.5m/s）的大氣擴(kuò)散模式——高斯煙流（煙羽）模式（一）公式推導(dǎo)（二）實(shí)用公式

地面濃度公式

地面軸線濃度公式56（三）據(jù)擴(kuò)散統(tǒng)計(jì)理論導(dǎo)出的正態(tài)分布假設(shè)下的擴(kuò)散模式。1、坐標(biāo)系坐標(biāo)系取排放點(diǎn)（無(wú)界源、地面源或高架源排放點(diǎn)）在地面的投影點(diǎn)為原點(diǎn)，主風(fēng)向?yàn)閤軸，y軸在水平面內(nèi)垂直于x軸，正方向在x軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面，向上為正，即右手坐標(biāo)系。食指—x軸；中指—y軸；拇指—z軸。此坐標(biāo)系中，煙流中心與x軸重合或煙流在oxy平面的投影為x軸。2、正態(tài)分布（高斯模式）假設(shè)下的擴(kuò)散模式的假定①在y、z軸上的分布為正態(tài)分布，即在y、z軸上分別有；；②在擴(kuò)散的各個(gè)空間，風(fēng)速是均勻穩(wěn)定的，即時(shí)時(shí)、處處風(fēng)速為常數(shù)，ū=常數(shù)；③污染物排放的源強(qiáng)Q是連續(xù)均勻的；④在擴(kuò)散過(guò)程中污染物沒有沉降、化合和分解；地面對(duì)其起全反射作用，不發(fā)生吸收或吸附作用。⑤x向風(fēng)速（平均）不能太小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它方向的湍流。下述的模式只要無(wú)特殊說(shuō)明，都遵從上述假設(shè)。57無(wú)界：污染物在大氣中的擴(kuò)散不受任何界面的限制，即擴(kuò)散在無(wú)窮空間中進(jìn)行，這些模式稱為無(wú)界擴(kuò)散模式。半無(wú)界：當(dāng)X，Y平面為限制界面---地面對(duì)污染物有全反射作用（無(wú)吸收）情況下稱為半無(wú)界無(wú)限空間連續(xù)點(diǎn)源的高斯模式58高斯模式的坐標(biāo)系和基本假設(shè)圖示5960上式中：ū—平均風(fēng)速；Q—源強(qiáng)是指污染物排放速率。與空氣中污染物質(zhì)的濃度成正比，它是研究空氣污染問(wèn)題的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通常：（?。┧矔r(shí)點(diǎn)源的源強(qiáng)以一次釋放的總量表示；（ⅱ）連續(xù)點(diǎn)源以單位時(shí)間的釋放量表示；（ⅲ）連續(xù)線源以單位時(shí)間單位長(zhǎng)度的排放量表示；（ⅳ）連續(xù)面源以單位時(shí)間單位面積的排放量表示。δy—側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在y方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，是距離y的函數(shù)，m；δz—豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，是距離z的函數(shù)，m；未知量—濃度c、待定函數(shù)A(x)、待定系數(shù)a、b；式①、②、③、④組成一方程組，四個(gè)方程式有四個(gè)未知數(shù)，故方程式可解。6162634、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架源既考慮到地面的影響，又考慮到高出地面一定高度的排放源。地面對(duì)污染物的影響很復(fù)雜，如果地面對(duì)污染物全部吸收，則⑧式仍適用于地面以上的大氣，但根據(jù)假設(shè)④可認(rèn)為地面就象鏡子一樣對(duì)污染物起全反射作用，按全反射原理，可用：“像源法”處理這類問(wèn)題?？梢园裀點(diǎn)污染物濃度看成為兩部分作用之和，一部分實(shí)源作用，一部分是虛源作用。見下頁(yè)圖：相當(dāng)于位置在（0，0，H）的實(shí)源和位置在（0，0，-H）的像源，當(dāng)不存在地面時(shí)在P點(diǎn)產(chǎn)生的濃度之和。（1）實(shí)源作用：由于坐標(biāo)原點(diǎn)原選在地面上，現(xiàn)移到源高為H處，相當(dāng)于原點(diǎn)上移H，即原式⑧中的Z在新坐標(biāo)系中為（Z-H）,不考慮地面的影響，則：64656667以上模式適用于氣態(tài)污染物和粒徑小于10μm的飄塵，對(duì)大于10μm的顆粒物，由于自身的沉降作用，濃度分布將有所改變。7、傾斜煙云模式在預(yù)測(cè)上述顆粒時(shí)，假設(shè)沉積和無(wú)沉積有相同的分布形式，但在整個(gè)煙云離開源以后，便以重力終端速度下降（ut）,此時(shí)，只要將高斯模式中有效源高H用()來(lái)置換即可得到傾斜煙云模式。6869二、非點(diǎn)源擴(kuò)散模式（簡(jiǎn)介）1線源擴(kuò)散模式2多源和面源排放模式1.無(wú)限長(zhǎng)線源擴(kuò)散模式2.有限長(zhǎng)線源擴(kuò)散模式導(dǎo)則規(guī)定平原城區(qū)排氣筒高度不高于40m或排放量小于0.04t/h的排放源可作為面源處理。面源擴(kuò)散的處理模式是將評(píng)價(jià)區(qū)在選定的坐標(biāo)系內(nèi)網(wǎng)格化。即以評(píng)價(jià)區(qū)的左下角為原點(diǎn)；分別以東（E）和北（N）為x和y軸。網(wǎng)格和單元，一般可取1×1(km2),評(píng)價(jià)區(qū)較小時(shí)，可取500×500(m2),建設(shè)項(xiàng)目所占面積小于網(wǎng)格單元,可取其為網(wǎng)格單元面積。然后，按網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)面源的主要污染物排放量［t/(h.km2)］和面源平均排放高度（m）等參數(shù)。3體源擴(kuò)散模式70三、特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式（一）有上部逆溫層的擴(kuò)散模式如果大氣低層處于不穩(wěn)定，某一高度以上有逆溫層存在，這是上部逆溫層就像一個(gè)“蓋子”使污染物垂直擴(kuò)散受限制，擴(kuò)散只能在地面和逆溫間進(jìn)行，稱之為“封閉型擴(kuò)散”。此類模型的推導(dǎo)是把逆溫層底面看成和地面一樣能起全反射的“鏡面”，這時(shí)的煙云多次反射。如下頁(yè)圖所示。污染源濃度可看成是實(shí)源和無(wú)窮多個(gè)虛源作用之和。7172實(shí)際計(jì)算往往要進(jìn)行簡(jiǎn)化，設(shè)xD為煙羽邊緣剛好達(dá)逆溫底層時(shí)離煙源的水平距離。73①當(dāng)x≤xD時(shí)，按原擴(kuò)散模式（一般高斯模式）計(jì)算；②當(dāng)x≥2xD時(shí)，水平方向仍呈正態(tài)分布，z方向濃度漸趨均勻；③當(dāng)xD<x<2xD時(shí)，情況復(fù)雜，此時(shí)可取x=xD和x=2xD時(shí)兩點(diǎn)濃度的內(nèi)差值（采用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系）。（二）熏煙擴(kuò)散模式熏煙過(guò)程：是指由于夜間輻射逆溫在日出后，受太陽(yáng)輻射，使逆溫自下而上消失，轉(zhuǎn)變?yōu)橹行曰虿环€(wěn)定層結(jié)，消失到煙羽下界時(shí)，上部仍為逆溫，擴(kuò)散只能向下進(jìn)行，致使出現(xiàn)地面高濃度。隨著逆溫自下而上逐漸消退而發(fā)展至煙流上界時(shí)達(dá)高潮，此過(guò)程稱為熏煙過(guò)程，持續(xù)數(shù)十分鐘。

74Q——排放速度（源強(qiáng)），mg/s。燃煤SO2和煙塵排放量公式如下：

（1-

s）Q煙塵=G·A·A·（1-）式中：G—用煤量（t/h）；S—燃煤硫分（%）；

A—燃煤含灰量（%）；

A—飛灰占灰份的比例（與燃燒有關(guān)）；

—除塵效率（%）；

s—脫硫效率（%）。75例題：例1某工廠一煙囪高度45m，內(nèi)徑1.0m，煙溫100℃，煙速5.0m/s，耗煤量180kg/h，硫分1%，水膜除塵脫硫效率取10%。試求氣溫20℃，風(fēng)速2.0m/s，中性條件下，距源450m軸線上SO2小時(shí)濃度。（平坦地形、工業(yè)區(qū)、Pa=1010hPa）解：①求源強(qiáng)Q（mg/s）=B×S%×0.8×2×(1-)=720mg/s②求出口風(fēng)速U（mg/s）查表P=0.25。③求擴(kuò)散參數(shù)查表

y=50.19m；z=29.05m(0.5h取樣時(shí)間）76④取樣時(shí)間訂正：訂正為1h取樣時(shí)間：

y1h=1.23y0.5h

查表則

y1h=61.79m，z不變⑤求有效源高煙氣量Qv=π×(D/2)2×Vs=3.9m3/s

溫差T=Ts-Ta=80k

熱釋放率Qh=0.35×Pa×Qv×

T/Ts=297.7kJ/s抬升高度

H=2×(1.5×Vs×D+0.01Qh)/U=7.2m有效源高He=

H+H=7.2+45=52.2m⑥求SO2小時(shí)濃度77例2某工廠煙囪有效源高50m，SO2排放量120kg/h，煙囪排放口風(fēng)速4.0m/s，試求SO2最大落地濃度(P1=40)。若要使最大落地濃度下降至0.010mg/m3，在其它條件相同的情況下，其有效源高應(yīng)為多少？解：①U=4.0m/s，He=50m，P1=40

②Cm

He-278四、其它條件下的大氣擴(kuò)散模式1、靜風(fēng)模式（U10<0.5m/s）——煙團(tuán)模式；360°均勻分布模式；近距離污染，各向同性；同心圓分布。2、有上部逆溫存在時(shí)的擴(kuò)散——封閉性擴(kuò)散，3個(gè)擴(kuò)散區(qū)

X≤XD(正態(tài)區(qū))

按煙流模式計(jì)算X>Xc(均勻區(qū))z方向均勻Xc≥X≥XD(過(guò)渡區(qū))

內(nèi)插求取793、薰煙模式——伴隨著日出輻射逆溫自下而上消退，逆溫消退到煙流頂部時(shí)的污染

z方向均勻4、顆粒物擴(kuò)散模式部分反射、源損耗、傾斜煙云。傾斜煙云模式為：805、非正常排放模式——煙團(tuán)模式山區(qū)大氣擴(kuò)散模式6、狹谷模式、箱模式、艾根等地形修正模式。艾根地形修正模式為：7、面源模式箱模式、窄煙云模式、后退點(diǎn)源模式；后退點(diǎn)源模式后退距離X0為：4.3

y=a818、線源模式——點(diǎn)源積分9、體源模式——煙團(tuán)模式10、多源模式——迭加法11、日平均濃度——典型日計(jì)算法

12、長(zhǎng)期平均濃度（年、季、期）——聯(lián)合頻率法一個(gè)方位內(nèi)濃度均勻分布82

五、有效源高和最大落地濃度（一）有效源高H稱為煙囪的有效高度（煙軸高度，它由煙囪幾何高度Hs和煙流（最大）抬升高度ΔH組成，即H=Hs+ΔH），要得到H，只要求出ΔH即可。ΔH：煙囪頂層距煙軸的距離，隨x而變化的。1、煙氣抬升（1）煙氣從煙囪排出，有風(fēng)時(shí)，大致有四個(gè)階段:(見下頁(yè)圖)

a）噴出階段；b）浮升階段；c）瓦解階段；d）變平階段：（2）煙云抬升的原因有兩個(gè)：①是煙囪出口處的煙流具有一初始動(dòng)量（使它們繼續(xù)垂直上升）；②是因煙流溫度高于環(huán)境溫度產(chǎn)生的靜浮力。這兩種動(dòng)力引起的煙氣浮力運(yùn)動(dòng)稱煙云抬升，煙云抬升有利于降低地面的污染物濃度。

83842、影響煙云抬升的因素影響煙云抬升的因素很多，這里只考慮幾種重要因素：（1）煙氣本身的因素

a）煙氣出口速度（Vs）：決定了煙起初始動(dòng)力的大小；b）熱排放率（QH）—煙囪口排出熱量的速率QH越高煙云抬升的浮力就越大，大多數(shù)煙云抬升模式認(rèn)為，其中α=1/4～1，常取α為2/3。

c）煙囪幾何高度（看法不一）有人認(rèn)為有影響：；有人認(rèn)為無(wú)影響。（2）環(huán)境大氣因素a）煙囪出口高度處風(fēng)速越大，抬升高度愈低，。b）大氣穩(wěn)定度不穩(wěn)時(shí)，抬升較高；中性時(shí)，抬升稍高；穩(wěn)定時(shí)，抬升低。c）大氣湍流的影響大氣湍流越強(qiáng)，抬升高度愈低。（3）下墊面等因素的影響853、煙云最大抬升高度的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算抬升高度的計(jì)算公式很多，但由于影響抬升高度的因素很多，所以目前大多數(shù)煙羽抬升公式是憑經(jīng)驗(yàn)的，且各有其特點(diǎn)（局限性），因此應(yīng)盡量選擇該公式的導(dǎo)出條件和我們的計(jì)算條件相仿的。下面介紹幾個(gè)常見公式：86適用條件：中性大氣條件；對(duì)于非中性大氣條件，進(jìn)行修正：不穩(wěn)定大氣→增加（10%～20%）△H；穩(wěn)定大氣→減少（10%～20%）△H。不適于：計(jì)算大型的熱排放源或高于100m煙囪的抬升高度。b.布里吉斯（Briggs）公式

適用于不穩(wěn)定大氣條件和中性大氣條件的計(jì)算式。873）我國(guó)（GB/T13201-91）“制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”推薦的抬升公式：884)煙云抬升高度的測(cè)定選用煙云抬升高度計(jì)算公式前往往根據(jù)實(shí)例，根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)煙囪參數(shù)代入各種公式進(jìn)行計(jì)算，選用與實(shí)測(cè)值近似的公式，或?qū)⒐街邢禂?shù)作以修改。目前已知的測(cè)定方法有照相法、氣球測(cè)高法、激光雷達(dá)法等。89排放因素氣象因素QhkJ/s△T゜K（≥1.5m/s）（≥1.5m/s）（<1.5m/s）≥2100≥35布里吉斯模式1700～2100～在霍蘭德和布里吉斯間修正≤1700～霍蘭德模式～＜35有風(fēng)，中性和不穩(wěn)定條件有風(fēng)，穩(wěn)定條件小風(fēng)、靜風(fēng)904.