环境质量评价与系统分析
安徽工业大学建工学院
二○○四年六月八日
大气环境质量评价及影响预测
5.1 大气层和大气污染
5.2 大气边界层的温度场
5.3 湍流扩散的基本理论
5.4 烟气抬升与地面最大浓度计算
5.5 点源特殊扩散模式
5.6 非点源扩散模式
5.7 大气湍流扩散参数的计算和测量
5.8 大气环境影响评价及预测
5.1 大气层和大气污染
? 1．低层大气的组成
? 2.描述大气的物理量
gdzdp ??? )/(02.3 3 hkmFu ?
p
z
zuu )(
1
2
12 ?
包围地球的整个大气圈的总体为大气，大气在
地表的密度在标准状态下每升重 1.293克，愈
向上愈稀薄。
组成：干洁空气、水汽、污染物
气温、气湿、气压（大气压力的单位有毫米汞
柱 (mmHg)、标准大气压 (atm)、巴 (bar)、
毫巴 (mbar)、帕 (Pa （ N/m2） )； ）
1atm = 76 mmHg = 101325Pa =
1013,25mbar
风力计算
风速廓线
大气的
结构和
组成
对流层
平流层
中间层
外逸层
臭氧
热成层
大气层的结构和组成
? 大气属于混气合气体，氮、氧、氩合占总体积
的９９,９６％，余为氖、氦、氨、氙、氢等微
气量气体。
自１１０千米向上原子氧逐渐增加，直到主要
是原子氧的层，再向上为原子氦层（高１００
０ — ２４００千米）和气原子氢层（２４００
千米以上）。
? 臭氧主要分布在１０ — ５０千米之间的气层气
内，特别集中在２０ — ３０千米范围内
? 大气按温度高度的变化，可分为对流层、平流
层、中层、热层及外逸层。
1．对流层；
对流层是指由下垫面算起，到平均高度为 12km的一层大
气。
对流层的上界高度是随纬度和季节而变化的，在热带
平均为 17— 18km，温带平均为 10一 12km，高纬度和两
极地区为 8— 9km夏季对流层上界高度大于冬季的。对
流层具有下述四个主要特点。
? (1) 气温随高度的增加而降低，由下垫面至高空每
高差 109m气温约平均降低 0.65℃ 。
1．对流层；
? (2) 对流层内有强烈的对流运动 。 这主要是由于下垫
面受热不均匀及下垫面物性不同所产生的 。 一般是低纬
度的对流运动较强, 高纬度地区的对流运动较弱 。 由于
对流运动的存在, 使高低层之间发生空气质量交换及热
量交换, 大气趋于均匀 。
? (3) 对流层的空气密度最大, 虽然该层很薄, 但却集
中了全部大气质量的 3/4并且几乎集中了大气中的全部
水汽；云, 雾, 雨, 雪等大气现象都发生在这层 。
? (4) 气象要素水平分布不均匀, 特别是冷, 暖气团的
过渡带, 即所谓锋区 。 在这里往往有复杂的天气现象发
生, 如寒潮, 梅雨, 暴雨, 大风, 冰雹等 。
2,平流层
? 从对流层顶到离下垫面 55km高度的一层称为平流层 。
从对流层顶到 30 -35km这一层, 气温几乎不随高度而
变化, 故有 同温层 之称 。 从这以上到平流层顶, 气温
随高度升高而上升, 形成逆温层, 故有 暖层 之称 。 由
于平流层基本是逆温层, 故没有强烈的对流运动；空
气垂直混合微弱, 气流平稳 。 水汽, 尘埃都很少, 很
少有云出现, 大气透明度良好 。 对流层和平流层交界
处的过渡层称为对流层顶 。 它约数百米到 2km厚；最
大可达 4— 5km厚 。 对流层顶的气温在铅直方向的分布
呈等温或逆温型 。 因此, 它的气温直减率与对流层的
相比发生了突变, 往往利用这一点作为确定对流层顶
高度的一种依据 。
3,中间层
? 从下垫面算起的 55— 85km高度的一层称为中
间层。气温随高度的增高而降低，大约高度
每增高 1km气温降：低 1℃ ；空气有强烈的对
流运动，垂直混合明显；故有高空对流层之
称。
4,热成层 5,散逸层
? 从下垫面算起 85—800km左右高度的一层称为热成层或
热层。气温随高度增高而迅速增高，在 300km高度上，
气温可达 1000℃ 以上。该层空气在强烈的太阳紫外线
和宇宙射线作用下，处在高度的电离状态，故有电离
层之称。电离层具有反射无线电波的能力。因此它在
无线电通讯上有重要意义。
? 热成层顶以上的大气层，统称为散逸层。该层气温极
高，空气稀薄，大气粒子运动速度很高，常可以摆脱
地球引力而散逸到太空中去，故称散逸层。
5.2 大气边界层的温度场
5.2.1 气温的垂直分布
? 1,气温层结
? 气温沿铅直高度的变化，称气温层结或层结。气温随高度
变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直
递减率的数学定义式为,γ＝ - dT/dz；它系指单位 (通常取
100m) 高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高
而降低,γ为正值，如果气温随高度增高而增高,γ为负值。
? 大气中的气温层结有四种典型情况，气温随高度的增加而
递减,γ>0，称为正常分布层结，或递减层结；气温随高
度的增加而增加,γ<0，称为气温逆转，简称逆温；气温
随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率,γ=γd
称为中性层结；气温随铅直高度增加是不变的,γ=0，称
为等温层结。
? 2.干绝热直减率
? 一个质量恒定的空气块，从地面绝热上升时，
将因周围气压的减小而膨胀，一部分内能用
于反抗外压力膨胀，而做了功，因而它的温
度将逐渐下降；
? 反之，当一个质量恒定的空气块从高空绝热
下降时，由于外界气压逐渐增大，外压力对
气块做压缩功，并转化为它的内能，因而它
的温度将逐渐上升。
? 这种性质可用干绝热直减率表示。
mKCAg
p
d 1 0 0/1???
5.2.2 大气静力稳定度及其判据
?
大气的静力稳定度含义可以理解为，如果一空气块受到外部作用，
获得了向上或向下的初始运动速度后，可能发生三种情况,(1)
气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的； (2) 气块逐渐减
速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的； (3)气块做等
速直线运动，称这种大气是中性的。
(1)
a
v
a
v
(2) (3)
a=0
v
处于不同平衡状态的小球 。
? 当 γ -γd >0，气块加速运动，大气不稳定；当 γ -γd <0，气块
减速运动，大气稳定；当 γ -γd =0，大气为中性。
? 因此，大气静力稳定度可以用温度直减率与干绝热直减率之差
来判断，即 γ -γd 大于、小于和等于零为大气静力稳定度的判
据。
? 对于 γ 和 γ d的物理意义应具有较确切认识,γd 是以质量衡定
的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温
垂直递减率，是一个由气态方程给定的确定值。 γ 则是气温的
环境层结,是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形
成的实际环境状况。
'
)'(
?
?? ?? ga
T
TTga )'( ??
zTT d ??? ?0'
zTT ??? ?0
zTga d ??? )( ??
5.2.3 逆温
图 5-4由于太阳辐射引起逆温的生消过程 。
5.3 湍流扩散的基本理论
? 5.3.1 湍流的基本概念
? 描述湍流运动有两种方法，一种是欧拉法，它在空间划出一个控制体
为对象，考察流体流经它的情形，欧拉法注重于特定时刻整个流场及
某定点不同时刻的流体运动性质。另一种是拉格朗日法，它在流体运
动时，追随研究一个典型的流体单元 。
? 5.3.2 湍流扩散理论
? 湍流扩散理论有三种：梯度输送理论，统计扩散理论和相似扩散理论。
5.3.3 点源扩散的高斯模式
? 坐标系
? 高斯模式的四点假设
? 高斯模式的四点假设为,(1)污染物在空间 yoz
平面中按高斯分布 (正态分布 )，在 x方向只考虑
迁移，不考虑扩散； (2)在整个空间中风速是均匀、
稳定的，风速大于 lm／ s； (3)源强是连续均匀的；
(4)在扩散过程中污染物质量是守衡的。
? 无限空间连续点源的高斯模式
22)(),,( bzay eexAzyxC ???
高斯模式的坐标系和基本假设图示
高架连续点源的高斯模式
H Hs
Hs
?P
C(x,y,z)
像源
H
)]2 )(2(e x p [
2 2
2
2
2
1
zyzy
Hzy
u
QC
?????
????
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2
)(
2
(e x p [
2 2
2
2
2
2
zyzy
Hzy
u
QC
?????
????
21 CCC ??
高斯模式的浓度扩散公式汇总
地面源 （ H=0） 高架源 （ H≠0 ）
)]22(e x p [2 2222
zyzy
zy
u
Q
????? ??? )]2 )(2(e x p [2 2
2
2
2
zyzy
Hzy
u
Q
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2
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u
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2
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2
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2
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2
2
2
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2
2
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z
zyzy
Hz
Hzy
u
Q
C
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yzy
y
u
Q
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2
2
2
zyzy
Hy
u
Q
????? ??
zyu
Q
??? )]2(e x p [ 2
2
zzy
H
u
Q
???? ?
地面轴
线上点
C(x,0,0)
地面点
C(x,y,0)
半无界
(任一点 )
C(x,y,z)
无界
(任一点 )
C(x,y,z)
5.4 烟气抬升与地面最大浓度计算
? 5.4.1 烟气抬升高度公式
? 烟流抬升高度的确定是计算有效源高的关键。热烟流从
烟囱出口喷出多大体经过四个阶段：烟流的喷出阶段、
浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。
? 产生烟流抬升的原因有两个,
? 一是烟囱出口处的烟流具有一定的初始动量，二是由于
烟流温度高于周围空气温度而产生的净浮力。影响这两
种作用的因素很多，归结起来可分为排放因素和气象因
素两类。
? 排放因素有烟囱出口的烟流速度、烟气温度和烟囱出口
内径。气象因素有平均风速、环境空气温度、风速垂直
切变、湍流强度及大气稳定度。
1,烟气的热释放率
选用抬升公式时首先需要考虑烟气的排放因素，计算
出烟气的热释放率。烟气的热释放率是指单位时
间内向环境释放的热量，即：
这里 ΔT 是烟气温度与环境温度的差值,QN 是烟气折
合成标准状态时的体积流量（ NM3/s） CP 是标准
状态下的定压热容 ( =1.298 KJ/度,NM3)。当烟
气以实际出口温度 Ts゜ K 时的排烟流量 Qv m3/s
表示时，热释放率的计算公式为：
Nph TQCQ ??
v
s
ah QT
TPQ ?? 5.3
2.霍兰德 (Holland)公式
3.布里吉斯（ Briggs）公式
1)7.25.1( ????? uD
T
TDVH
s
s
1)01.05.1( ???? uQDVH
hs
1323133.0 ??? uxQH
h
1
3
2
3
1
55.1 ??? uHQH sh
x<10Hs
x>10Hs
5.4.2 我国烟气抬升高度的计算方法排放因素 气象因素
Qh
kJ/s
△
T
゜
K
（ ≥1.5m/s） （ ≥1.5m/s） （ <1.5m/s）
≥
2100
≥3
5
布里吉斯模式
1700
～
2100
～ 在霍兰德和布里吉斯间
修正
≤
1700
～ 霍兰德模式
～ ＜
35
有风，中性和不稳定条件 有风，稳定条件 小风、静风
13
1
3
1
0 0 9 8.0 ??
?
?
??
? ?
??
u
dz
dTQ
H
a
h
8
3
4
1
0 0 9 8.050.5 ?
?
?
??
? ?
??
dz
dTQ
H
a
h
1
0 2
??? uHQnH n
snh n
400
1700)(
121
???????? hQHHHH
1)01.05.1( ???? uQDVH
hs
5.4.3 地面的最大浓度
? 高架源的污染源是在空中，我们时常关心的是污染物到达地面
的浓度，而不是空中任一点的浓度。地面浓度是以 x 轴为对称
的,x 轴上具有最大值，向两侧方向遂渐减小。因此，地面轴
线浓度是我们所关心的。
? 根据地面轴线浓度公式：
? 式中的两项：一项随 x 而减小，一项随 x 而增大；两项共同
作用的结果，必然在某一距离 x 处出现浓度 C 的最大值。另
一方面，地面最大污染物浓度出现的位置和数值，与高架污染
源在空中的位置有关，空中的位置则是以有效源高表现。因此
还要考虑气象因素。
)]2(e x p [)0,0,( 2
2
zzy
H
u
QxC
???? ??
? 1．给定风速条件下地面的最大浓度
y
z
Hue
QC
??
?
2m a x
2?
22 2
1
2
1
1
2
)(1 ?
?
?
?
?
?
??
?
??
? ?
???
?
???
?? HX
m
2
H
mxxz ???
2．危险风速和地面绝对最大浓度
地面最大浓度随风速的变化呈单峰形。
在每一个风速下都有一个地面最大浓度，所有地面最大浓度中的极大者，即所谓
地面绝对最大浓度。出现绝对最大浓度的风速称为危险风速。
在危险风速下，烟流抬升高度和烟囱几何高度相等，有效烟囱高度为烟囱几何高
度的两倍。
1??? uBH
当 时,Cmax是所有地面最大浓度中的极大值
sHBu /?
ys
z
a b s m HBe
QC
??
?
2?
5.5 点源特殊扩散模式
? 5.5.1 封闭型扩散模式
H
图 5-7高架连续点封闭型扩散模式
γ>0
Hs
h γ<0
XD
?
?? ??
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
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???
?
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? ??
??
??
k
kn zz
yzy
nhHznhHz
y
u
Q
C
2
2
2
2
2
2
2
)2(
ex p
2
)2(
ex p
)]
2
(ex p [
2
??
????
? 把浓度相当于烟流中心
线浓度的 1／ 10处，二
点间的距离称为烟流宽
度 (在 y 方向 )或烟流高
度 (在 z 方向 )。把浓度
相当于烟流中心线浓度
的 1／ 10 处到烟流中
心线的距离称为烟流半
宽度 (在 y方向 )或烟流半
高度 (在 z 方向 )。烟流
宽度和高度的定义及烟
流按正态分布的规律，
可以推导出扩散参数与
烟流宽度及烟流高度的
关系。
C
2y0
C0/10
C0
C0/10
图 5-8 烟流宽度示意图
zy zy ?? 15.215.2 00 ?? ；
15.2
Hh
z
???
5.5.2 熏烟型扩散模式
? 在夜间，当存在辐射逆温时，高架连续点源排放的
烟流排入稳定的逆温层中，形成平展型扩散。这种
烟流在铅直方向为漫扩散，在源高度上形成 一条狭
长的高浓度区。
? 日出以后，太阳辐射逐渐增加，地面逐渐变暖，辐
射逆温从地面开始破坏，逐渐向上发展。当辐射逆
温破坏到烟流下边缘稍高一些时，在热力湍流的作
用下，烟流中的污染物便发生了强烈的 向下混合作
用,增大了地面的污染物浓度,这个过程称为 熏烟
(漫烟 )过程。
5.5.3 小风和静风时的点源扩散模式
? 上述各种扩散模式适用于有风条件下，即风速大于
1.5m/s 的条件。
? 小风（ 1.5m/s＞ u10≥0.5m/s），和静风（ u10＜
0.5 m/s）条件下上述各节的各种模式不再适用。
? 在小风（ 1.5m/s＞ u10≥0.5m/s）和静风（ u10＜
0.5 m/s)条件下，顺风向 ( x轴方向 )扩散不能忽
略,必须考虑三个方向的湍流扩散作用。在高斯扩
散模式中，则必须将 σx 考虑在内。
5.6 非点源扩散模式
? 5.6.1 线源扩散模式
? 5.6.2 多源和面源排放模式
??
?
?
??
?
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
? ?
??
?
?
??
?
? ?
? ?
??
??
2
2
2
2
2
2
2
e x p
2
2
e x p
2
e x p
zz
l
yzzy
l
H
u
Q
dy
yH
u
Q
C
???
?????
? ?
yy
p
p
zz
l
y
p
y
p
dpp
H
u
Q
C
??
????
2
2
1
1
22
2
2
1
5.0e x p
2
1
2
e x p
2
??
???
?
?
??
?
? ?
? ?；式中：
1.无限长线源扩散模式
2,有 限长线源扩散模式
导则规定平原城区排气筒高度不高于 40m或排放量小于 0.04 t/h的排放源可作
为面源处理。面源扩散的处理模式是将评价区在选定的坐标系内网格化。即以评
价区的左下角为原点；分别以东（ E）和北（ N）为 x和 y轴。网格和单元，一
般可取 1× 1(km2),评价区较小时，可取 500× 500(m2),建设项目所占面积小
于网格单元,可取其为网格单元面积。然后，按网格统计面源的主要污染物排放
量［ t/(h.km2)］和面源平均排放高度（ m）等参数。?5.6.3 体源扩散模式
5.7 大气湍流扩散参数的计算和测量
? 5.7.1 由常规气象资料求大气稳定度
? 我国的环境影响评价技术导则中推荐：当使用常
规气象资料时，大气稳定度等级可采用修订的帕
斯奎尔（ Pasquill）稳定度分级法（简记 P.S），
分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳
定和稳定六级。它们分别表示为 A,B,C,D,E、
F。
? 确定等级时,首先由云量与太阳高度角（日高角）,
查出太阳辐射等级数，再由太阳辐射等级数与地
面风速确定稳定度等级。
,
日高角和日高图
? 太阳高度角（或日高角）是指当时当地太阳实际照
射到水平面上的角度。在当地真太阳时正午 12点日
高角 hθ、太阳倾角 δ（赤纬角）和当地纬度角 φ之
间的相互关系。
? 由于太阳到地球的距离远远大于地球的半径，因此
α≈φ-δ； Sinhθ=COSα= COS(φ-δ)
任一时刻日高角 hθ的计算式：
Sinhθ=SinφSinδ+ CosφCosδCosω
日高图
? 根据正午 12点真太阳时（ t=0）和由
hθ=0求得的日出日落真太阳时，在纳布
可夫坐标上点出两点并联连成直线，即称
为日高图。使用日高图可方便地查出任一
时刻的日高角。
例 5-2
? 已知,北京处于 116.28° E,40.0° N,求三月
上旬的日出与日落时间 (北京时间 ),并画出纳布可
夫日高图。
解,三月上旬 δ≈ -5°,
计算正午 12点 hθ，,hθ≈90° -（ φ-δ） = 45°
计算日出日落真太阳时，
由 0=SinφSinδ+ CosφCosδCosω
ω=85.7°,求出距正午 12点时间为 t=85.7/15=
5.71 (h)=5小时 43 分；
由经度求时间补偿,Δt=(120° -
116.28° )× 4分 /度 = 14.9(分 )
由日落日出真太阳时, 12± 5小时 43
分，
求得日出的北京时间为 6,02；日
落的北京时间为 17,28。
云量,1/10 太阳辐射等数
总云量 /低云
量 夜间
ho≤15
°
15° ＜
ho≤35°
35° ＜
ho≤65°
ho＞
65°
≤4／ ≤4 － 2 － 1 +1 +2 +3
5～ 7／ ≤4 － 1 0 +1 +2 +3
≥8／ ≤4 － 1 0 0 +1 +1
≥5／ 5～ 7 0 0 0 0 +1
≥8／ ≥8 0 0 0 0 0
由日高角和云量求幅射等级
由幅射等级和地面风速求稳定度
地面风速，
m/s
太 阳 辐 射 等 级
+3 +2 +1 0 1 2
≤1.9 A A～ B B D E F
2～ 2.9 A～ B B C D E F
3～ 4.9 B B～ C C D D E
5～ 5.9 C C～ D D D D D
≥6 D D D D D D
5.7.2 扩散参数 σy,σz的确定
1,示踪剂浓度法
2,平移球示踪法（等容球或平衡球）
3,放烟照相法（光学轮廓法）
4,激光测烟雷达法
5,环境风洞模拟实验法
帕斯圭尔和吉福德根据常规气象观测资料确定稳定
度级别，在大量扩散试验的数据和理论分析的基础
上，总结出每一种稳定度级别的扩散参数随距离变
化的经验曲线，解决了扩散参数的取值问题。这一
经验曲线一般称为帕斯圭尔一吉福德扩散曲线，简
称 P— G扩散曲线。我国的, 环境评价技术导则, 采
用扩散参数的幂函数表达式数据（取样时间 0.5h）
5.7.3 大气湍流扩散参数的测量
11 ??? xy ? 22 ??? xz ?稳定度等级
（ P·S）
α 1 γ 1 下风距离,m α 2 γ 2 下风距离,m
A
0.901074 0.425809 0～ 1000 1.12154 0.07999 0～ 300
1.526 0.008548 300～ 500
0.850934 0.602052 >1000 2.10881 0.000212 >500
B
0.91437 0.281846 0～ 1000 0.941015 0.12719 0～ 500
0.865014 0.396353 >1000 1.09356 0.057025 >500
B～ C
0.919325 0.2295 0～ 1000 0.941015 0.114682 0～ 500
0.875086 0.314238 >1000 1.0077 0.075718 >500
C
0.924279 0.177154 0～ 1000 0.917595 0.106803
0.885157 0.232123 >1000
C～ D
0.926849 0.14394 0～ 1000 0.838628 0.126152 0～ 2000
0.88694 0.189396 >1000 0.75641 0.235667 2000～ 10000
0.815575 0.136659 >10000
D
0.929481 0.110726 0～ 1000 0.826212 0.104634 1～ 1000
0.632023 0.400167 1000～ 10000
0.888723 0.146669 >1000 0.55536 0.810763 >10000
D～ E
0.925118 0.0985631 0～ 1000 o.776864 0.104634 0～ 2000
0.892794 0.124308 >1000 0.572347 0.400167 2000～ 10000
0.499149 1.0381 >10000
E
0.920818 0.086001 0～ 1000 0.78837 0.092753 0～ 1000
0.896864 0.124308 >1000 0.565188 0.433384 1000～ 10000
0.414743 1.73241 >10000
F
0.929481 0.0553634 0～ 1000 0.7844 0.062077 0～ 1000
0.525969 0.370015 1000～ 10000
0.888723 0.073348 >1000 0.322659 2.40691 >10000
5.8 大气环境影响评价及预测
? 5.8.1 大气环境影响评价
? 通过建设项目大气环境影响评价，查清建设项目周围大气环
境质量现状，预测建设项目建成后可能对周围大气环境产生
的影响，并作出评价。
? 大气环境影响评价是对建设项目的大气环境可行性的论证。
它是大气污染防治设计的依据之一，是环境管理的依据。
? 根据评价项目的主要污染物排放量、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,将大气环境
影响评价工作划分为一、二、三级。
? 大气环境影响评价的技术工作程序如图。
? 5.8.2 大气环境影响算例
图 5-12 大气环境影响评价技术工作程序图
污染气 象及
大气扩 散规
律
建设项目初步工程分析和环境概况
调查
划分评价级别确定评价范
围
编制大气环境评价大纲 （ 方案 ）
工程分析：重点是污
染调查, 污染因子筛
选
环境状 况调
查
大气环境评价标
准或环境目标值
确定
评价区 污染
源
社会 自然
城镇社 会结
构
地理, 地
形, 气候
等
大气环
境质量
现状工业 民用
土地
利用
环境敏
感区
发展
规划
常规气象资料,
经验数据的收
集, 统计和分
析
大气边
界层平
均场观
测
湍流扩
散参数
测量
室内模 拟试
验
大气扩散模式选择, 计算参数确
定
大气质量影响预
测
大气环境影响评
价
环境对 策建
议
结论
结束
例 5-7
? 某地 ( P=100 kPa)两工厂烟囱在城市的位置以平面坐标表示 A(15,15)、
B(150,150)（以 m计），高度分别为 100m 和 80m,SO2 排放量分别为
180g/s 和 130 g/s； TSP 排放量分别为 340g/s 和 300 g/s；烟气温度
均为 100℃,当地平均气温冬季为 -10℃,春秋季节为 15℃ ；其烟气流量分
别为 135 M3/s和 124M3/s。
1,分别求两污染源在风速与 X 方向平行,C 稳定度和相应情况的热排放率 Qh,
危险风速,地面绝对最大浓度值及发生部位（以平面坐标表示）。
2,若在接受点 C(110,950)，风向平行 X,地面风速 2.5 m/s,C 稳定度，考
虑叠加效果。
3,若在接受点 C(110,950)，地面风速 0.8 m/s,其他条件同上，考虑叠加效
果。
Y
X
A (15,15)
B(150,150) C(110,950)
图 5-13工厂和测点位置的平面坐标
)/(139341353731103505.3 skjQT TPQ v
s
ah ????
??
1
0 2
??? uHQnH n
snh n
1??? uBH
5/25/3292.0 sh HQB ?
sHBu /?
sxxz HHm 22/ ????
22 ??? mz x?
11 ??? xy ?
解,（ 1）求解地面绝对最大浓度；
由 5-35式计算污染源热释放率，如 A 源冬季有
抬升公式 5-40式：
由表 5-4 no =0.292,n1=3/5,n2=2/5；对照公式 5-40式
在危险风速条件下，有 ΔH=Hs；求得危险风速
由 5-51式，地面最大浓度处
查表 5-10代入 5-46,，解出 xm,并计算
表 5-12 地面绝对最大浓度的计算用表
大气环境质量评价及影响预测学习要点
1,大气污染与污染源和扩散环境有关。主要污染物有粉尘、可吸入颗
粒物、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等。大气污染源排放方式有
点源、线源和面源三种。
2,了解有关大气层的基本物理量、基本结构及大气污染成因。
3,了解大气边界层中的温度场、风场及湍流特征；掌握气温层结、干
绝热直减率、位温、逆温的概念，认识气温层结与大气稳定度的关
系。
4,高斯模式是求解点源大气污染物扩散的主要计算方法，掌握各种不
同条件下高斯模式的应用公式；掌握烟气抬升高度与地面最大浓度
的计算公式，及在环境评价中的应用方法。
5,学习利用常规气象资料确定大气稳定度的分级方法，在此基础上获
得大气湍流扩散参数（ σx,σy,σz），并在环境评价中应用。
6,认识点源、线源、面源，以及特殊气象条件下大气污染物扩散模式
的处理方法。
7,了解大气环境影响评价技术工作程序，练习用 Excel模板进行大气环
境影响计算。
难点
重点
重点
安徽工业大学建工学院
二○○四年六月八日
大气环境质量评价及影响预测
5.1 大气层和大气污染
5.2 大气边界层的温度场
5.3 湍流扩散的基本理论
5.4 烟气抬升与地面最大浓度计算
5.5 点源特殊扩散模式
5.6 非点源扩散模式
5.7 大气湍流扩散参数的计算和测量
5.8 大气环境影响评价及预测
5.1 大气层和大气污染
? 1．低层大气的组成
? 2.描述大气的物理量
gdzdp ??? )/(02.3 3 hkmFu ?
p
z
zuu )(
1
2
12 ?
包围地球的整个大气圈的总体为大气，大气在
地表的密度在标准状态下每升重 1.293克，愈
向上愈稀薄。
组成：干洁空气、水汽、污染物
气温、气湿、气压（大气压力的单位有毫米汞
柱 (mmHg)、标准大气压 (atm)、巴 (bar)、
毫巴 (mbar)、帕 (Pa （ N/m2） )； ）
1atm = 76 mmHg = 101325Pa =
1013,25mbar
风力计算
风速廓线
大气的
结构和
组成
对流层
平流层
中间层
外逸层
臭氧
热成层
大气层的结构和组成
? 大气属于混气合气体，氮、氧、氩合占总体积
的９９,９６％，余为氖、氦、氨、氙、氢等微
气量气体。
自１１０千米向上原子氧逐渐增加，直到主要
是原子氧的层，再向上为原子氦层（高１００
０ — ２４００千米）和气原子氢层（２４００
千米以上）。
? 臭氧主要分布在１０ — ５０千米之间的气层气
内，特别集中在２０ — ３０千米范围内
? 大气按温度高度的变化，可分为对流层、平流
层、中层、热层及外逸层。
1．对流层；
对流层是指由下垫面算起，到平均高度为 12km的一层大
气。
对流层的上界高度是随纬度和季节而变化的，在热带
平均为 17— 18km，温带平均为 10一 12km，高纬度和两
极地区为 8— 9km夏季对流层上界高度大于冬季的。对
流层具有下述四个主要特点。
? (1) 气温随高度的增加而降低，由下垫面至高空每
高差 109m气温约平均降低 0.65℃ 。
1．对流层；
? (2) 对流层内有强烈的对流运动 。 这主要是由于下垫
面受热不均匀及下垫面物性不同所产生的 。 一般是低纬
度的对流运动较强, 高纬度地区的对流运动较弱 。 由于
对流运动的存在, 使高低层之间发生空气质量交换及热
量交换, 大气趋于均匀 。
? (3) 对流层的空气密度最大, 虽然该层很薄, 但却集
中了全部大气质量的 3/4并且几乎集中了大气中的全部
水汽；云, 雾, 雨, 雪等大气现象都发生在这层 。
? (4) 气象要素水平分布不均匀, 特别是冷, 暖气团的
过渡带, 即所谓锋区 。 在这里往往有复杂的天气现象发
生, 如寒潮, 梅雨, 暴雨, 大风, 冰雹等 。
2,平流层
? 从对流层顶到离下垫面 55km高度的一层称为平流层 。
从对流层顶到 30 -35km这一层, 气温几乎不随高度而
变化, 故有 同温层 之称 。 从这以上到平流层顶, 气温
随高度升高而上升, 形成逆温层, 故有 暖层 之称 。 由
于平流层基本是逆温层, 故没有强烈的对流运动；空
气垂直混合微弱, 气流平稳 。 水汽, 尘埃都很少, 很
少有云出现, 大气透明度良好 。 对流层和平流层交界
处的过渡层称为对流层顶 。 它约数百米到 2km厚；最
大可达 4— 5km厚 。 对流层顶的气温在铅直方向的分布
呈等温或逆温型 。 因此, 它的气温直减率与对流层的
相比发生了突变, 往往利用这一点作为确定对流层顶
高度的一种依据 。
3,中间层
? 从下垫面算起的 55— 85km高度的一层称为中
间层。气温随高度的增高而降低，大约高度
每增高 1km气温降：低 1℃ ；空气有强烈的对
流运动，垂直混合明显；故有高空对流层之
称。
4,热成层 5,散逸层
? 从下垫面算起 85—800km左右高度的一层称为热成层或
热层。气温随高度增高而迅速增高，在 300km高度上，
气温可达 1000℃ 以上。该层空气在强烈的太阳紫外线
和宇宙射线作用下，处在高度的电离状态，故有电离
层之称。电离层具有反射无线电波的能力。因此它在
无线电通讯上有重要意义。
? 热成层顶以上的大气层，统称为散逸层。该层气温极
高，空气稀薄，大气粒子运动速度很高，常可以摆脱
地球引力而散逸到太空中去，故称散逸层。
5.2 大气边界层的温度场
5.2.1 气温的垂直分布
? 1,气温层结
? 气温沿铅直高度的变化，称气温层结或层结。气温随高度
变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直
递减率的数学定义式为,γ＝ - dT/dz；它系指单位 (通常取
100m) 高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高
而降低,γ为正值，如果气温随高度增高而增高,γ为负值。
? 大气中的气温层结有四种典型情况，气温随高度的增加而
递减,γ>0，称为正常分布层结，或递减层结；气温随高
度的增加而增加,γ<0，称为气温逆转，简称逆温；气温
随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率,γ=γd
称为中性层结；气温随铅直高度增加是不变的,γ=0，称
为等温层结。
? 2.干绝热直减率
? 一个质量恒定的空气块，从地面绝热上升时，
将因周围气压的减小而膨胀，一部分内能用
于反抗外压力膨胀，而做了功，因而它的温
度将逐渐下降；
? 反之，当一个质量恒定的空气块从高空绝热
下降时，由于外界气压逐渐增大，外压力对
气块做压缩功，并转化为它的内能，因而它
的温度将逐渐上升。
? 这种性质可用干绝热直减率表示。
mKCAg
p
d 1 0 0/1???
5.2.2 大气静力稳定度及其判据
?
大气的静力稳定度含义可以理解为，如果一空气块受到外部作用，
获得了向上或向下的初始运动速度后，可能发生三种情况,(1)
气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的； (2) 气块逐渐减
速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的； (3)气块做等
速直线运动，称这种大气是中性的。
(1)
a
v
a
v
(2) (3)
a=0
v
处于不同平衡状态的小球 。
? 当 γ -γd >0，气块加速运动，大气不稳定；当 γ -γd <0，气块
减速运动，大气稳定；当 γ -γd =0，大气为中性。
? 因此，大气静力稳定度可以用温度直减率与干绝热直减率之差
来判断，即 γ -γd 大于、小于和等于零为大气静力稳定度的判
据。
? 对于 γ 和 γ d的物理意义应具有较确切认识,γd 是以质量衡定
的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温
垂直递减率，是一个由气态方程给定的确定值。 γ 则是气温的
环境层结,是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形
成的实际环境状况。
'
)'(
?
?? ?? ga
T
TTga )'( ??
zTT d ??? ?0'
zTT ??? ?0
zTga d ??? )( ??
5.2.3 逆温
图 5-4由于太阳辐射引起逆温的生消过程 。
5.3 湍流扩散的基本理论
? 5.3.1 湍流的基本概念
? 描述湍流运动有两种方法，一种是欧拉法，它在空间划出一个控制体
为对象，考察流体流经它的情形，欧拉法注重于特定时刻整个流场及
某定点不同时刻的流体运动性质。另一种是拉格朗日法，它在流体运
动时，追随研究一个典型的流体单元 。
? 5.3.2 湍流扩散理论
? 湍流扩散理论有三种：梯度输送理论，统计扩散理论和相似扩散理论。
5.3.3 点源扩散的高斯模式
? 坐标系
? 高斯模式的四点假设
? 高斯模式的四点假设为,(1)污染物在空间 yoz
平面中按高斯分布 (正态分布 )，在 x方向只考虑
迁移，不考虑扩散； (2)在整个空间中风速是均匀、
稳定的，风速大于 lm／ s； (3)源强是连续均匀的；
(4)在扩散过程中污染物质量是守衡的。
? 无限空间连续点源的高斯模式
22)(),,( bzay eexAzyxC ???
高斯模式的坐标系和基本假设图示
高架连续点源的高斯模式
H Hs
Hs
?P
C(x,y,z)
像源
H
)]2 )(2(e x p [
2 2
2
2
2
1
zyzy
Hzy
u
QC
?????
????
)]
2
)(
2
(e x p [
2 2
2
2
2
2
zyzy
Hzy
u
QC
?????
????
21 CCC ??
高斯模式的浓度扩散公式汇总
地面源 （ H=0） 高架源 （ H≠0 ）
)]22(e x p [2 2222
zyzy
zy
u
Q
????? ??? )]2 )(2(e x p [2 2
2
2
2
zyzy
Hzy
u
Q
?????
????
)]22(e x p [ 2
2
2
2
zyzy
zy
u
Q
????? ?? ]}
2
)(
e x p [
]
2
)(
) ] { e x p [
2
(e x p [
2
2
2
2
2
2
2
z
zyzy
Hz
Hzy
u
Q
C
?
?????
?
??
?
???
)]2(e x p [ 2
2
yzy
y
u
Q
???? ? )]22(e x p [ 2
2
2
2
zyzy
Hy
u
Q
????? ??
zyu
Q
??? )]2(e x p [ 2
2
zzy
H
u
Q
???? ?
地面轴
线上点
C(x,0,0)
地面点
C(x,y,0)
半无界
(任一点 )
C(x,y,z)
无界
(任一点 )
C(x,y,z)
5.4 烟气抬升与地面最大浓度计算
? 5.4.1 烟气抬升高度公式
? 烟流抬升高度的确定是计算有效源高的关键。热烟流从
烟囱出口喷出多大体经过四个阶段：烟流的喷出阶段、
浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。
? 产生烟流抬升的原因有两个,
? 一是烟囱出口处的烟流具有一定的初始动量，二是由于
烟流温度高于周围空气温度而产生的净浮力。影响这两
种作用的因素很多，归结起来可分为排放因素和气象因
素两类。
? 排放因素有烟囱出口的烟流速度、烟气温度和烟囱出口
内径。气象因素有平均风速、环境空气温度、风速垂直
切变、湍流强度及大气稳定度。
1,烟气的热释放率
选用抬升公式时首先需要考虑烟气的排放因素，计算
出烟气的热释放率。烟气的热释放率是指单位时
间内向环境释放的热量，即：
这里 ΔT 是烟气温度与环境温度的差值,QN 是烟气折
合成标准状态时的体积流量（ NM3/s） CP 是标准
状态下的定压热容 ( =1.298 KJ/度,NM3)。当烟
气以实际出口温度 Ts゜ K 时的排烟流量 Qv m3/s
表示时，热释放率的计算公式为：
Nph TQCQ ??
v
s
ah QT
TPQ ?? 5.3
2.霍兰德 (Holland)公式
3.布里吉斯（ Briggs）公式
1)7.25.1( ????? uD
T
TDVH
s
s
1)01.05.1( ???? uQDVH
hs
1323133.0 ??? uxQH
h
1
3
2
3
1
55.1 ??? uHQH sh
x<10Hs
x>10Hs
5.4.2 我国烟气抬升高度的计算方法排放因素 气象因素
Qh
kJ/s
△
T
゜
K
（ ≥1.5m/s） （ ≥1.5m/s） （ <1.5m/s）
≥
2100
≥3
5
布里吉斯模式
1700
～
2100
～ 在霍兰德和布里吉斯间
修正
≤
1700
～ 霍兰德模式
～ ＜
35
有风，中性和不稳定条件 有风，稳定条件 小风、静风
13
1
3
1
0 0 9 8.0 ??
?
?
??
? ?
??
u
dz
dTQ
H
a
h
8
3
4
1
0 0 9 8.050.5 ?
?
?
??
? ?
??
dz
dTQ
H
a
h
1
0 2
??? uHQnH n
snh n
400
1700)(
121
???????? hQHHHH
1)01.05.1( ???? uQDVH
hs
5.4.3 地面的最大浓度
? 高架源的污染源是在空中，我们时常关心的是污染物到达地面
的浓度，而不是空中任一点的浓度。地面浓度是以 x 轴为对称
的,x 轴上具有最大值，向两侧方向遂渐减小。因此，地面轴
线浓度是我们所关心的。
? 根据地面轴线浓度公式：
? 式中的两项：一项随 x 而减小，一项随 x 而增大；两项共同
作用的结果，必然在某一距离 x 处出现浓度 C 的最大值。另
一方面，地面最大污染物浓度出现的位置和数值，与高架污染
源在空中的位置有关，空中的位置则是以有效源高表现。因此
还要考虑气象因素。
)]2(e x p [)0,0,( 2
2
zzy
H
u
QxC
???? ??
? 1．给定风速条件下地面的最大浓度
y
z
Hue
QC
??
?
2m a x
2?
22 2
1
2
1
1
2
)(1 ?
?
?
?
?
?
??
?
??
? ?
???
?
???
?? HX
m
2
H
mxxz ???
2．危险风速和地面绝对最大浓度
地面最大浓度随风速的变化呈单峰形。
在每一个风速下都有一个地面最大浓度，所有地面最大浓度中的极大者，即所谓
地面绝对最大浓度。出现绝对最大浓度的风速称为危险风速。
在危险风速下，烟流抬升高度和烟囱几何高度相等，有效烟囱高度为烟囱几何高
度的两倍。
1??? uBH
当 时,Cmax是所有地面最大浓度中的极大值
sHBu /?
ys
z
a b s m HBe
QC
??
?
2?
5.5 点源特殊扩散模式
? 5.5.1 封闭型扩散模式
H
图 5-7高架连续点封闭型扩散模式
γ>0
Hs
h γ<0
XD
?
?? ??
?
?
?
??
?
?
?
?
?
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???
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k
kn zz
yzy
nhHznhHz
y
u
Q
C
2
2
2
2
2
2
2
)2(
ex p
2
)2(
ex p
)]
2
(ex p [
2
??
????
? 把浓度相当于烟流中心
线浓度的 1／ 10处，二
点间的距离称为烟流宽
度 (在 y 方向 )或烟流高
度 (在 z 方向 )。把浓度
相当于烟流中心线浓度
的 1／ 10 处到烟流中
心线的距离称为烟流半
宽度 (在 y方向 )或烟流半
高度 (在 z 方向 )。烟流
宽度和高度的定义及烟
流按正态分布的规律，
可以推导出扩散参数与
烟流宽度及烟流高度的
关系。
C
2y0
C0/10
C0
C0/10
图 5-8 烟流宽度示意图
zy zy ?? 15.215.2 00 ?? ；
15.2
Hh
z
???
5.5.2 熏烟型扩散模式
? 在夜间，当存在辐射逆温时，高架连续点源排放的
烟流排入稳定的逆温层中，形成平展型扩散。这种
烟流在铅直方向为漫扩散，在源高度上形成 一条狭
长的高浓度区。
? 日出以后，太阳辐射逐渐增加，地面逐渐变暖，辐
射逆温从地面开始破坏，逐渐向上发展。当辐射逆
温破坏到烟流下边缘稍高一些时，在热力湍流的作
用下，烟流中的污染物便发生了强烈的 向下混合作
用,增大了地面的污染物浓度,这个过程称为 熏烟
(漫烟 )过程。
5.5.3 小风和静风时的点源扩散模式
? 上述各种扩散模式适用于有风条件下，即风速大于
1.5m/s 的条件。
? 小风（ 1.5m/s＞ u10≥0.5m/s），和静风（ u10＜
0.5 m/s）条件下上述各节的各种模式不再适用。
? 在小风（ 1.5m/s＞ u10≥0.5m/s）和静风（ u10＜
0.5 m/s)条件下，顺风向 ( x轴方向 )扩散不能忽
略,必须考虑三个方向的湍流扩散作用。在高斯扩
散模式中，则必须将 σx 考虑在内。
5.6 非点源扩散模式
? 5.6.1 线源扩散模式
? 5.6.2 多源和面源排放模式
??
?
?
??
?
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
? ?
??
?
?
??
?
? ?
? ?
??
??
2
2
2
2
2
2
2
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2
2
e x p
2
e x p
zz
l
yzzy
l
H
u
Q
dy
yH
u
Q
C
???
?????
? ?
yy
p
p
zz
l
y
p
y
p
dpp
H
u
Q
C
??
????
2
2
1
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22
2
2
1
5.0e x p
2
1
2
e x p
2
??
???
?
?
??
?
? ?
? ?；式中：
1.无限长线源扩散模式
2,有 限长线源扩散模式
导则规定平原城区排气筒高度不高于 40m或排放量小于 0.04 t/h的排放源可作
为面源处理。面源扩散的处理模式是将评价区在选定的坐标系内网格化。即以评
价区的左下角为原点；分别以东（ E）和北（ N）为 x和 y轴。网格和单元，一
般可取 1× 1(km2),评价区较小时，可取 500× 500(m2),建设项目所占面积小
于网格单元,可取其为网格单元面积。然后，按网格统计面源的主要污染物排放
量［ t/(h.km2)］和面源平均排放高度（ m）等参数。?5.6.3 体源扩散模式
5.7 大气湍流扩散参数的计算和测量
? 5.7.1 由常规气象资料求大气稳定度
? 我国的环境影响评价技术导则中推荐：当使用常
规气象资料时，大气稳定度等级可采用修订的帕
斯奎尔（ Pasquill）稳定度分级法（简记 P.S），
分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳
定和稳定六级。它们分别表示为 A,B,C,D,E、
F。
? 确定等级时,首先由云量与太阳高度角（日高角）,
查出太阳辐射等级数，再由太阳辐射等级数与地
面风速确定稳定度等级。
,
日高角和日高图
? 太阳高度角（或日高角）是指当时当地太阳实际照
射到水平面上的角度。在当地真太阳时正午 12点日
高角 hθ、太阳倾角 δ（赤纬角）和当地纬度角 φ之
间的相互关系。
? 由于太阳到地球的距离远远大于地球的半径，因此
α≈φ-δ； Sinhθ=COSα= COS(φ-δ)
任一时刻日高角 hθ的计算式：
Sinhθ=SinφSinδ+ CosφCosδCosω
日高图
? 根据正午 12点真太阳时（ t=0）和由
hθ=0求得的日出日落真太阳时，在纳布
可夫坐标上点出两点并联连成直线，即称
为日高图。使用日高图可方便地查出任一
时刻的日高角。
例 5-2
? 已知,北京处于 116.28° E,40.0° N,求三月
上旬的日出与日落时间 (北京时间 ),并画出纳布可
夫日高图。
解,三月上旬 δ≈ -5°,
计算正午 12点 hθ，,hθ≈90° -（ φ-δ） = 45°
计算日出日落真太阳时，
由 0=SinφSinδ+ CosφCosδCosω
ω=85.7°,求出距正午 12点时间为 t=85.7/15=
5.71 (h)=5小时 43 分；
由经度求时间补偿,Δt=(120° -
116.28° )× 4分 /度 = 14.9(分 )
由日落日出真太阳时, 12± 5小时 43
分，
求得日出的北京时间为 6,02；日
落的北京时间为 17,28。
云量,1/10 太阳辐射等数
总云量 /低云
量 夜间
ho≤15
°
15° ＜
ho≤35°
35° ＜
ho≤65°
ho＞
65°
≤4／ ≤4 － 2 － 1 +1 +2 +3
5～ 7／ ≤4 － 1 0 +1 +2 +3
≥8／ ≤4 － 1 0 0 +1 +1
≥5／ 5～ 7 0 0 0 0 +1
≥8／ ≥8 0 0 0 0 0
由日高角和云量求幅射等级
由幅射等级和地面风速求稳定度
地面风速，
m/s
太 阳 辐 射 等 级
+3 +2 +1 0 1 2
≤1.9 A A～ B B D E F
2～ 2.9 A～ B B C D E F
3～ 4.9 B B～ C C D D E
5～ 5.9 C C～ D D D D D
≥6 D D D D D D
5.7.2 扩散参数 σy,σz的确定
1,示踪剂浓度法
2,平移球示踪法（等容球或平衡球）
3,放烟照相法（光学轮廓法）
4,激光测烟雷达法
5,环境风洞模拟实验法
帕斯圭尔和吉福德根据常规气象观测资料确定稳定
度级别，在大量扩散试验的数据和理论分析的基础
上，总结出每一种稳定度级别的扩散参数随距离变
化的经验曲线，解决了扩散参数的取值问题。这一
经验曲线一般称为帕斯圭尔一吉福德扩散曲线，简
称 P— G扩散曲线。我国的, 环境评价技术导则, 采
用扩散参数的幂函数表达式数据（取样时间 0.5h）
5.7.3 大气湍流扩散参数的测量
11 ??? xy ? 22 ??? xz ?稳定度等级
（ P·S）
α 1 γ 1 下风距离,m α 2 γ 2 下风距离,m
A
0.901074 0.425809 0～ 1000 1.12154 0.07999 0～ 300
1.526 0.008548 300～ 500
0.850934 0.602052 >1000 2.10881 0.000212 >500
B
0.91437 0.281846 0～ 1000 0.941015 0.12719 0～ 500
0.865014 0.396353 >1000 1.09356 0.057025 >500
B～ C
0.919325 0.2295 0～ 1000 0.941015 0.114682 0～ 500
0.875086 0.314238 >1000 1.0077 0.075718 >500
C
0.924279 0.177154 0～ 1000 0.917595 0.106803
0.885157 0.232123 >1000
C～ D
0.926849 0.14394 0～ 1000 0.838628 0.126152 0～ 2000
0.88694 0.189396 >1000 0.75641 0.235667 2000～ 10000
0.815575 0.136659 >10000
D
0.929481 0.110726 0～ 1000 0.826212 0.104634 1～ 1000
0.632023 0.400167 1000～ 10000
0.888723 0.146669 >1000 0.55536 0.810763 >10000
D～ E
0.925118 0.0985631 0～ 1000 o.776864 0.104634 0～ 2000
0.892794 0.124308 >1000 0.572347 0.400167 2000～ 10000
0.499149 1.0381 >10000
E
0.920818 0.086001 0～ 1000 0.78837 0.092753 0～ 1000
0.896864 0.124308 >1000 0.565188 0.433384 1000～ 10000
0.414743 1.73241 >10000
F
0.929481 0.0553634 0～ 1000 0.7844 0.062077 0～ 1000
0.525969 0.370015 1000～ 10000
0.888723 0.073348 >1000 0.322659 2.40691 >10000
5.8 大气环境影响评价及预测
? 5.8.1 大气环境影响评价
? 通过建设项目大气环境影响评价，查清建设项目周围大气环
境质量现状，预测建设项目建成后可能对周围大气环境产生
的影响，并作出评价。
? 大气环境影响评价是对建设项目的大气环境可行性的论证。
它是大气污染防治设计的依据之一，是环境管理的依据。
? 根据评价项目的主要污染物排放量、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,将大气环境
影响评价工作划分为一、二、三级。
? 大气环境影响评价的技术工作程序如图。
? 5.8.2 大气环境影响算例
图 5-12 大气环境影响评价技术工作程序图
污染气 象及
大气扩 散规
律
建设项目初步工程分析和环境概况
调查
划分评价级别确定评价范
围
编制大气环境评价大纲 （ 方案 ）
工程分析：重点是污
染调查, 污染因子筛
选
环境状 况调
查
大气环境评价标
准或环境目标值
确定
评价区 污染
源
社会 自然
城镇社 会结
构
地理, 地
形, 气候
等
大气环
境质量
现状工业 民用
土地
利用
环境敏
感区
发展
规划
常规气象资料,
经验数据的收
集, 统计和分
析
大气边
界层平
均场观
测
湍流扩
散参数
测量
室内模 拟试
验
大气扩散模式选择, 计算参数确
定
大气质量影响预
测
大气环境影响评
价
环境对 策建
议
结论
结束
例 5-7
? 某地 ( P=100 kPa)两工厂烟囱在城市的位置以平面坐标表示 A(15,15)、
B(150,150)（以 m计），高度分别为 100m 和 80m,SO2 排放量分别为
180g/s 和 130 g/s； TSP 排放量分别为 340g/s 和 300 g/s；烟气温度
均为 100℃,当地平均气温冬季为 -10℃,春秋季节为 15℃ ；其烟气流量分
别为 135 M3/s和 124M3/s。
1,分别求两污染源在风速与 X 方向平行,C 稳定度和相应情况的热排放率 Qh,
危险风速,地面绝对最大浓度值及发生部位（以平面坐标表示）。
2,若在接受点 C(110,950)，风向平行 X,地面风速 2.5 m/s,C 稳定度，考
虑叠加效果。
3,若在接受点 C(110,950)，地面风速 0.8 m/s,其他条件同上，考虑叠加效
果。
Y
X
A (15,15)
B(150,150) C(110,950)
图 5-13工厂和测点位置的平面坐标
)/(139341353731103505.3 skjQT TPQ v
s
ah ????
??
1
0 2
??? uHQnH n
snh n
1??? uBH
5/25/3292.0 sh HQB ?
sHBu /?
sxxz HHm 22/ ????
22 ??? mz x?
11 ??? xy ?
解,（ 1）求解地面绝对最大浓度；
由 5-35式计算污染源热释放率，如 A 源冬季有
抬升公式 5-40式：
由表 5-4 no =0.292,n1=3/5,n2=2/5；对照公式 5-40式
在危险风速条件下，有 ΔH=Hs；求得危险风速
由 5-51式，地面最大浓度处
查表 5-10代入 5-46,，解出 xm,并计算
表 5-12 地面绝对最大浓度的计算用表
大气环境质量评价及影响预测学习要点
1,大气污染与污染源和扩散环境有关。主要污染物有粉尘、可吸入颗
粒物、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等。大气污染源排放方式有
点源、线源和面源三种。
2,了解有关大气层的基本物理量、基本结构及大气污染成因。
3,了解大气边界层中的温度场、风场及湍流特征；掌握气温层结、干
绝热直减率、位温、逆温的概念，认识气温层结与大气稳定度的关
系。
4,高斯模式是求解点源大气污染物扩散的主要计算方法，掌握各种不
同条件下高斯模式的应用公式；掌握烟气抬升高度与地面最大浓度
的计算公式，及在环境评价中的应用方法。
5,学习利用常规气象资料确定大气稳定度的分级方法，在此基础上获
得大气湍流扩散参数（ σx,σy,σz），并在环境评价中应用。
6,认识点源、线源、面源，以及特殊气象条件下大气污染物扩散模式
的处理方法。
7,了解大气环境影响评价技术工作程序，练习用 Excel模板进行大气环
境影响计算。
难点
重点
重点
