大气环境质量评价

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1、第三章 大气环境质量评价教学重点：大气环境质量现状评价的内容和方法、 大气质量预测模型教学难点：大气质量预测模型、大气环境影响评价第一节 大气环境概述一、基础知识1、大气的组成 干洁空气 气溶胶 污染物质干洁空气水 汽固体N2O2其它低层大气的组成干洁空气的组成2、大气的垂直分布根据大气圈垂 直方向上温度、化 学成分、荷电等物 理性质差异和大气 运动状态，可将大 气圈分为对流层、 平流层、中间层、 热成层、逸散层等 五个圈层。3 主要气象要素与大气扩散密切相关的气象要素称为污染气象要素或扩散气象要素。气温 气压湿度 风云能见度4、大气边界层的温度场1）干绝热温度递减率（rd） 干空气或未 饱和

2、的湿空气块温度变化的数值叫干绝热递 减率。干绝热递减率是指气团绝热上升时，会因 周围气压的减少而体积膨胀，用内能反抗外 力，因此，它的温度就下降。2）温度层结与烟羽形状正常 烟羽形状为波浪型（翻 卷型） 中性 烟羽形状为圆锥型（翻卷型）等温逆温 烟羽形状为长带型上扬型烟羽 出现在日落前后。熏烟型烟羽 出现在日出后。3）逆温辐射逆温 下沉逆温（压缩逆温） 湍流逆温 锋面逆温平流逆温5、大气边界层的风场 1）风的形成 2）风速廓线 风速随高度变化的曲线称为风速廓线。我国常用幂函数风速廓线模式：u2=u1(z2/z1)p 式中u2表示烟囱出口处环境空气平均风速（米/秒），z1代表邻近气象站测风仪所在

3、的高度（米，通常为10米），u1表示相应的气象站z1高度5年平均风速，z2代表烟囱出口处高度。3）地方性风场在局部地区由于地形的影响会形成空 间和时间尺度上都比 较小的地方性风。山谷风 发生在山区的山风和谷风的总称 。是以24小时为周期 的局部环流。 海陆风 海风和陆风的总称，发 生在海陆交界地 带，以24小时为 周期，也会发生 在内陆湖泊、江 河的水陆交界处 ，但其活动范围 较小。城市热岛环流由城乡温度差 引起的局地风。城乡温度差异 的主要原因是：城市 人口密集、工业集中 ，使得能耗水平高； 城市建筑水泥路面 等的热容量大；城市 上空笼罩着烟雾和 CO2，使地面有效辐 射减弱。二、污染气象参

4、数调查1、一般污染气象参数调查内容由各种不同类型的环境影响评 价的性质和要求以及评价等级决定，一般 包括：地面气象资料、高空气象资料、调 查的时间跨度、气象资料的统计分析。2、大气平均场参数和湍流扩散参数的调查地面观测参数 地面大气温度、湿度、气压 、总云和低云量、距地面10米高的风速、 风向、山谷风、海陆风、城市环流等的频 率和空间范围。低空观测参数：距离地面15米以下风向、风 速随高度的变化关系，并按大气稳定度分 类。三、大气污染概述1、大气污染类型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。主要污染物是SO2、CO2和颗粒物2）氧化型（汽车尾气型）：大多发生在以使用石

5、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。2、大气污染源和污染物1）污染源 工业企业 生活炉灶与采暖锅炉 交通运输2）污染物 颗粒物 硫氧化物 碳氧化物 氮氧化物 碳氢化合物第二节 大气环境质量现状评价一、大气污染指数评价法（主要方法）用大气污染监测结果和大气环境质量标准定义的一种数量尺度，并以些作依据来评 定现实的大气环境质量对人类社会发展需要 的满足程度。常用的大气环境质量指数包括： 、均值型指数 式中例如：南京 ）（也用公式 计算各环境要素的质量。）北京 ，P00.010.010.10.1-114.54.5-10大于10级别清洁微污染轻污染中度污染重污染严重

6、污染分级标级标 准2、上海型大气质量指数上海第一医学院，姚志麒教授提出，认为用Pi作指数，若两地选择参数不同，无法进行比较，若采用均值型指数， 可能掩盖了高浓度的污染物的危害情况。所以提出，形式为 ：分级标准指数小于0.60.6111.91.92.8大于2.8分级清洁轻污染中污染重污染极重污染例，欲进进行某区环环境影响评评价，监测监测 数据如下： CTSP=0.38mg/m3，CSO2=0.20 mg/m3，CNOx=0.08 mg/m3，大气质质量 执执行国家二级标级标 准，即STSP=0.3 mg/m3,S SO2=0.15 mg/m3,SNox=0.10 mg/m3。试试分析评评价区大气

7、质质量状况。解：ITSP=0.38/0.3=1.267, I SO2=0.2/0.15=1.333, INOx=0.08/0.10=0.8,所以Imax=1.333,Iaver=(1.267+1.333+0.8)/3=1.133=（1.333*1.133）1/2=1.229所以大气质质量为为中等污污染水平。3、分级评价法环境质量评价专业委员会曾建议用此方法。据中华人民共和国大气质量标准将大气质量分为5级 ，1、2、3级相当于保护多数人健康和城市一般植物 ，4、5级相当于污染和重污染水平。4个参数：降尘，颗粒物，（xy、 总氧化剂）用百分制分级评分，分越高，大气质量越好。 首先求各参数的评分值，

8、再求和，在20100之间 。单单因子评评分及分级标级标 准注意：分级级表与大气质质量标标准不完全相同，应应据大气质质量标标准进进行修正 ；因子有变变化时时，分值值也应进应进 行调调整。项目1级2级3级4级5级浓度分浓度分浓度分浓度分浓度分降尘825122020154010405飘尘0.01250.15200.25150.50100.5050.05250.15200.25150.50100.505x y0.02250.05200.20150.50100.505分级标级标 准 100959475745554-3534以下质量等级一级二级三级四级五级4、沈阳大气质量指数 参数：,xy，飘尘，铅I沈=

9、 1.12*10-5-0.4浓度=背景，I沈=100，浓度=标准，I沈=60，浓度=明显危害，I沈=20分级标级标 准I沈小于3131-4040-5555-61大于61 质质量极重污污染重污污染中度污污染轻污轻污 染清洁洁 5、美国污染物标准指数评价法()参数:，颗粒物,xy,(颗粒物)。与个参数是分段线性函数关系。以分指数最大者报告为。PSI将大气质量分为五级： 050为良好； 51100为中等； 101200为不健康； 201300为很不健康； 301500为危险。污污染物标标准指数（）与各污污染物的浓浓度关系及的分级级注：浓浓度低于警戒水平，不报报告此分指数；一级标级标 准年平均浓浓度P

10、SI大气污污染浓浓 度水平污污染物浓浓度大气质质量 分级级颗颗粒物 24h g/m3SO2 24h g/m3CO 8h mg/m3O31hg/m3NO21hg/m3SO2颗颗粒 物(g/m 3)2 500400显显著危 险险水平紧紧急水 平100008752620210057.546.01200100037503000490000393000危险险性300警报报水平625160034.08002260261000很不健康200警戒水平37580017.0400113065000不健康100大气质质量标标 准26036510.0160中等500大气质质量标标 准50%7508005.00800良

11、好6、美国格林大气污染综合指数（1966）参数:,烟尘浓度（间接测定空气中颗粒物质含 量的烟雾系数表示）分为期望、警戒和极限三级水平，污染指数分别为25、50和100。期望警戒极限 0.060.31.5 0.93.010.0 污染指数2550100污染指数 =a1sb1=84.0s0.431，污染指数 =a2cb2=26.6c0.576综合指数 I=1/2(I1+I2)=0.5(84.0S0.431+26.6C0.576)7、美国橡树岭大气质量指数() （1971） 参数：,xy, ,氧化剂,颗粒物。=式中i为污染物小时平均浓度。 尺度：浓度相当于本底时=10，浓度达标准时 =100。橡树岭大

12、气质量分级 分级级优优良好尚可差坏危险险 ORAQI1时， i =1。Csa、Cna分别表示SO2和NO2年平均浓度，Cpa代表实测颗粒物几何年平均浓度，其他实测浓度Ci均为某平均时间的实测最大浓度。该指数用于评价大气质量的长期变化，但需要具备较完善的监测手段，并掌握全年完整的监测数据。二、大气污染生物评价法从生物学的角度来评价受污染的大气环境给植物生长带来的影响，且据这种影响反映大 气环境污染程度。具有长期和综合的特点：污染引起的症 状缺乏唯一性，不同植物对同一污染物的反应不一样。这种方法也有其固有的局限性（专一性差，定量测定困难，费时等）。 1、各种有害气体对植物伤害症状的鉴别据污染源的排

13、放特征及其位置进行判断 据植物叶片上出现的症状进行判断 据叶片内部形态变化及含污量鉴定。据受害植物种类的不同来判断污染物种类（敏感植物 ）。植物在污染环境中的受害症状SO2污染的危害症状 叶脉间产生不整齐的变色斑块（俗称烟斑）。硫酸雾危害症状则为叶片边缘光滑，受害较轻时 ，叶面上呈现分散的浅黄色透光斑点；受害严重时则成孔洞 。NOx污染时危害症状 在叶片上出现密集的深绿色水浸蚀斑痕，随后这种斑痕逐渐变成淡黄色或青铜色。损伤部位主 要出现在较大的叶脉之间，但也会沿叶缘发展。氟化物污染的危害症状 先在植物的特定部位呈现伤斑，开始这些部位发生萎黄，然后颜色转深形成棕色斑块。大气污染指示植物的选择 指

14、示植物在受到污染物的侵袭后，应有明显地显示，包括明显的伤害症状、生长和形态的变化、果实或种子的变 化及生产力或产量的变化等。SO2污染指示植物 紫花苜蓿、棉株、元麦、大麦、小麦、大豆、芝麻、荞麦、辣椒、菠菜、胡萝卜、烟草、百日菊 、麦杆菊、红花鼠尾草、玫瑰、中国石竹、苹果树、雪松、 马尾松、白杨、白桦、合欢、杜仲、腊梅 氟化物污染指示植物 唐菖蒲、金荞麦、葡萄、玉簪、杏梅、榆树叶、郁金香、山桃树、金丝桃树、慈竹、池柏、南洋 楹NO2污染指示植物 烟草、番茄、秋海棠、向日葵、菠菜 O3的指示植物 烟草、矮牵牛花、马唐、花生、马铃薯、洋葱、萝卜、丁香、牡丹Cl2的指示植物 白菜、菠菜、韭菜、葱、番

15、茄、菜豆、繁缕、向日葵、木棉、落叶松氨的指示植物 紫藤、小叶女贞、杨树、悬铃木、杜仲、枫树、刺槐、棉株、芥菜 过氧乙酰硝酸酯（PAN）的指示植物 繁缕、早熟禾、矮牵牛花等。垂柳 吸收二氧化硫的植物雪松 对二氧化硫和氟化氢敏感的植物紫 花 苜 蓿苹果监测氯污染 监测方法盆栽植物监测法 先将指示植物在没有污染的环境中盆栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点， 观测它们受害症状和程度。现场调查法 选择监测区域现有植物作为大气污染的指示植物。该方法需先通过调查和试验，确定 现场生长的植物对有害气体的抗性等级，将其分为敏 感植物、抗性中等植物和抗性较强植物三类。包括：植物群落调查法调查地衣和苔藓法调查树木的年轮2、综合生态指标据植物种类类和生长长情况选择选择 一些综综合性的指标标作为评为评 价因子。污污染水平主要表现现 清洁洁树树木生长长正常，叶片面积积含铅铅量接近清洁对洁对 照区指 标标 轻污轻污