第三章 大气环境质量评价第一节 概述空气是人类重要外环境,物理化学性状对健康、疾病有明显影响大气圈:地球表面包围的很厚的并随地球旋转的空气层地 球对流层平流层中间层热层外大气层
2000~ 3000km
海拔高度 ( km)
800
100
80
60
40
20
-100 -50 0 50 100
temperature( ℃ )
对流层
最靠近地表且密度最大
气象变化复杂
和人类生命活动的关系最密切平流层臭氧层
空气以水平运动为主
没有气象现象,利于高空飞行
有 20km左右臭氧层中间层热层外大气层对流层,与人类关系最密切特点:
1.空气总量的 95%都集中在这一层。
2.几乎含有空气中的全部水蒸气、烟尘、微生物等各类夹杂物。
3.有明显的气流的垂直和水平分布流动,并由于太阳辐射和大气环流的影响形成云雾雷雨等气象现象。
4.气温随高度增加而下降,升高 1000米下降
6.5℃ 。
平流层(同温层):
特点:
1.因空气稀薄,不能保持大量水蒸气,出现较恒定的低温( -55℃ )。
2.只有水平气流,而无垂直气流。
3.形成臭氧层,臭氧能吸收对生物杀伤力极强的短波紫外线和宇宙线,以保护地球上生物。
空气的化学组成氩
0.93%
CO2
0.03%
其它
0.01%

20.93%

78.10%
空气组成成分恒定成分,O2,N2 惰性气体可变成分,CO2,水蒸气,随季节、气象,人的生产生活活动而定不定组成,SO2等污染成分物理性状
1,太阳辐射:是产生各种复杂天气现象的根本原因,是地球上光和热的源泉
43%到达地表
43%折回宇宙空间
14%被大气吸收地 球太阳辐射光谱波长
γ-射 线
X-射 线 紫外线可见光红外线微 波无线电波大气的物理形状包括太阳辐射、气温、气湿、
气流、气压,以及空气离子化等。
大气污染以及大气污染物的转归大气污染:
是指清洁的大气由于 人为或自然的因素 混入了各种污染物,达到一定浓度,使大气的质量发生恶化,对居民健康和生活卫生条件造成 直接、间接或潜在的远期危害 。
大气的污染来源大气的污染来源天然来源 人为来源火山爆发森林火灾风吹尘工业生产交通运输生活活动农业生产军事活动工业生产中燃料燃烧,是大气污染最严重的来源。污染源 数量多、排污量大、受害范围广 。
燃烧不完全产物常见的有:
CO、硫氧化物、氮氧化物、醛类、
炭粒、多环芳烃等。
交通运输:
汽车尾气含 CO,NOX,CH、铅化合物等多种有害物质。
特点,排出的污染物距呼吸带近,
能直接被人体吸入造成健康危害 。
大气污染物种类及其存在形式
1.种类:
2.存在形式:
大气污染物 90%以气体形式存在总悬浮颗粒 (TSP):粒径为 0.1-100μm
固体分散相,
尘 (10-75μm) 地面扬尘、固体粉碎等云 (0.1-10 μm) 金属溶化烟 (0.001-0.1 μm) 主要是燃烧产物液体分散相,
雾 (0.001-10 μm)
悬滴 (>10 μm)
悬浮颗粒物能均匀地分散在大气中形成相对稳定地悬浮体系,称为 气溶胶 (粒径 ≤100 μm )。其卫生学特点如下:
1.能长时间保持悬浮状态
2.能自动凝集和形成絮状物
3.有吸附作用,化学活性增大
4.液体的蒸发速度增加大气污染物的转归
(一)自净作用
1.扩散作用
2.沉降作用在发电厂 1km半径内降尘量约为全部排除量的 11%
2 km半径内降尘量约为全部排除量的 28%
>2km半径内降尘量约为全部排除量的 60%
3.氧化作用
4.中和作用
5.植物吸收作用
SO2:柳杉、臭椿、枫树、柑桔、玉米、黄瓜
O3:冬青、洋槐、法国梧桐
(二)转移
1.向下风侧更远的方向转移
2.向地面水体和土壤转移
3.向平流层转移
( 三)形成二次污染
(四)污染物转化成二次污染物硫酸雾的形成硝酸雾的形成光化学烟雾的形成大气污染及其来源大气污染:
主要来源,
工业企业,燃料的燃烧和生产过程中排出的废气是大气污染的主要来源
交通运输,主要指汽车、飞机、火车、
轮船、拖拉机、摩托车等机动交通工具
生活炉灶,生活用燃料主要是煤制品,
其次是煤气、液化石油气和天然气生产废气汽车尾气生活炉灶沙尘暴
一次污染物 ( primary pollutant)
二次污染物 (secondary pollutant)
排入大气的污染物在物理、化学等因素的作用下发生变化,或与环境中的其它物质发生反应所形成的理化性质不同于次污染物的新的、毒性更大的污染物由污染源直接排入大气环境中,其物理和化学性质未发生变化的污染物温室效应( Greenhouse
effect)
地球对流层温室效 应平流层太阳太阳辐射大气,包括温室气体太阳辐射通过气体太阳辐射使地球表面升温并散热一些热量穿过气体层一些热量被吸收,留在大气层空洞形成的原理:破坏平流层的臭氧层,紫外线强度?
卤烃释放氯或溴自由基紫外线生物学损伤增多同温层的臭氧层破坏氯或溴自由基破坏臭氧分子到达地面的紫外线增多
1
2
3
4
酸雨? pH值小于 5.6 的降水太阳能量启动光化学反应 氧化二氧化硫 硫 酸二氧化氮 硝 酸酸雨酸雨对人类已造成多种危害酸雨的危害树木被酸雨破坏酸雨的危害酸雨对石雕的损害摄于 1908年 摄于 1968年光化学烟雾的定义及成分主要污染源:汽车尾气
NOx + CHx UV 浅蓝色混和烟雾
O3(85%) 过氧酰基硝酸酯 (10%) 其它( 5%)
主要为过氧乙酰硝酸酯醛类、酮类、
过氧化氢等第二节 污染源和污染物调查与评价一、污染源和污染物的调查评价
调查,是评价的基础,以弄清评价区内污染源的数量、类型、分布及污染物的种类、排放量、排放方式和途径。
污染物排放量确定,实地调查监测和物料平衡推算
评价,目的,确定评价区内主要污染源及主要污染物。
项目,评价区内所有污染源及其排放的大多数种类污染物。
标准,统一的评价标准(国家规定的排放标准、毒性作用阈浓度等)
方法,1.等标污染负荷法
2.排毒系数法等标污染负荷
① 某污染物的等标污染负荷 Pi,计算公式:
式中,Pi ——i 污染物的等标污染负荷
mi——i 污染物的排放量
ci ——i 污染物的评价标准,采用国家规定的浓度排放标准 。
等标污染负荷的含义是,将污染物稀释到等于其相应排放标准浓度值时所需的稀释介质量 。
② 某污染源的等标污染负荷 Pn:系该污染源所排污染物的等标污染负荷之和 。
式中,n——污染物的种类数
i
i
i c
m
P?
n
i
in PP
1
等标污染负荷③ 区域内某污染物的等标污染负荷 Pit:指该区域内所有污染源中污染物 i的等标污染负荷之和式中,Pin——第 n个污染源中污染物 i的等标污染负荷
④某区域的等标污染负荷 Pm:系该区域内所有污染源的等标污染负荷之和式中,m——污染源的个数
“某污染源等标污染负荷比”:
“某污染物等标污染负荷比”:
m
n
nm PP
1
m
n
init PP
1
%100
m
n
n P
PK
%1 0 0
m
it
it P
PK
二、环境质量现状评价方法
(一)环境质量评价的基本要素:
1、评价参数
2、监测数据
3、评价标准
4、评价权重
5、环境质量分级
(二)数理统计法:
监测数据 统计分析 统计值
(基础资料) (基础数据资料)
不足之处:
①不能综合
②非专业人员不能接受
1、环境质量指数的概念环境质量指数,(environmental quality index)
各评价参数的监测数据,经统计处理后求得其代表值,以环境卫生标准(或环境质量标准)作为评价标准,把它们代入专门设计的计算式,通过数学计算换算成无量纲的相对数,以对评价对象进行定量描述和评价。这种数量指标就叫“环境质量指数”,也称
“环境污染指数”。
环境标准监测数据 环境质量指数计算式 无量纲的评价指数
( 经统计处理后代表值 )
定量,客观地评价环境质量大气质量指数 分指数单要素环境 水质指数质量指数 土壤质量指数 综合质量指数环境 噪声污染指数等质量指数总环境质量指数:在分指数和综合指数的基础上再加以综合 。
2、环境质量指数的分类
⑴ 可以对多个环境要素、多个评价参数综合评价。
⑵结果表示简单明了,适用于向政府管理部门和公众提供环境质量状况的信息。
⑶环境质量指数具有可比性,可用于比较不同时期的环境质量状况,
比较不同地区的环境质量状况,比较环境治理前后环境质量改变,
考核治理效果。
3、环境质量指数的优点
4,分指数的计算分指数 Ii 表示单一污染物对环境产生等效影响的程度 。
★ 评分法,将各污染物参数按其监测值大小定出评分 。
★ 比值法,是污染物的实测浓度 Ci与该污染物的评价标准 Csi的比值 。
① 污染危害程度随浓度增加而增加的评价因子:
分指数为:
② 污染危害程度随浓度增加而降低的评价因子:
分指数为:
Ci,max为某污染物浓度最大值
③ 具有最低和最高容许限度的评价因子:
分指数为:
某污染物评价标准最高值与最低值的平均值 。
Csi―― 某污染物评价标准的最高值或最低值 ( 若取最低值,求出的分指数应取绝对值 ) 。
si
ii
C
CI?
sii
ii
i CC
CCI

m a x,
m a x,
sisi
sii
i CC
CCI

5,综合指数的计算综合指数 Pj 表示多种污染物对环境产生的综合影响程度 。 它是以分指数为基础,通过各种数学关系式综合求得的 。 常用数学关系式有:
① 算术平均法:
Pj ——某要素的 综合指数 。 n——参加评价的污染物即评价因子的项目数 。
② 加权平均法,
Wi——i污染物的权重值
③ 平均值与最大值平方和的均方根法
Imax——各污染物中的最大分指数
④ 几何均值法
n
i
ij InP
1
1
iij WInP 1

2
1 2
1
2
m a x


n
i
i
j
InI
P
n
i ij
InIP
1m a x
1
环境质量评价方法应用第三节 大气质量现状评价
1,比值算术均数型大气质量指数南京市城区环境质量评价( 1973)
n
i i
i
S
C
n
Q
1
1=
大气
n
i i
i
S
C
nP 1
1
地面水大气质量指数 I1

n
i i
i
n
n
S
C
nS
C
S
C
S
C
I
12
2
2
1
1
1
,,,m a x?
2,兼顾最高分指数和平均分指数的环境质量指数
3,大气污染超标指数大气污染超标指数 I2
22
2
2
12 nEEEI
例:假设某市大气监测项目包括 SO2,NO2
总悬浮颗粒和铅四种污染物。全部监测数据包括 SO2日平均浓度; SO2一次测定浓度; NO2一次测定浓度;飘尘日平均浓度;
铅日平均浓度。
大气污染超标指数 I2
式中,ES,EN,EP,EL——SO2,NO2总悬浮颗粒、铅的超标分指数
2222
2 LPNS EEEEI
“超标分指数,等于该污染物全年监测数据中超过(或等于)
卫生标准的历次高浓度的累计总和与该污染物的卫生标准之比。
计算公式如下:
式中,S1——污染物日平均最高允许浓度
A1——某污染物全年日平均测定数据中,超过 ( 或等于 ) 该污染物日平均最高允许浓度 ( S1) 的历次高浓度累计总和
S2——污染物一次最高允许浓度
A2——某污染物全年各次测定数据中,超过 ( 或等于 ) 该污染物一次最高允许浓度 ( S2) 的历次高浓度累计总和
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
L
L
LL
P
P
PP
N
N
NN
S
S
S
S
S
SS
S
A
E
S
A
E
S
A
E
S
A
S
A
E

α1,α2是校正系数,全年实际取得的监测数据与当地监测计划中要求的数据数目不一定一致,故引进了校正系数。
按照当地监测计划,某污染物全年 应取得日平均浓度数据(个 )
该项污染物全年实际 取得的日平均浓度有效数据(个)
按照当地监测计划,某项污染物全年 应取得的监测数据(个)
该项污染物全年实际 取得的一次测定有效数据(个)
1
1
1 'N
N
2
2
2 'N
N
大气质量指数 I1及 I1分指数值、大气污染超标指数 I2及超标分指数值可同时标在“大气质量玫瑰图”上,通过各监测点的,大气质量玫瑰图,可以一目了然地看出各点大气质量状况的差异。
2
1
1
1
2
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
12









L
L
L
P
P
P
N
N
N
S
S
S
S
S
S S
A
S
A
S
A
S
A
S
A
I
大气污染超标指数:
4,分段线性函数型大气质量指数
美国的,污染物标准指数( PSI)”(1976)
中国城市,空气污染指数
( API)”(1998)
空气污染指数( API)的计算:
污染物的分指数:可由其实测浓度按照分段线性方程计算。
当 i污染物浓度 ≤≤时,其分指数计算式为:
式中:
——第 i种污染物的污染分指数
——第 i种污染物的浓度监测值
——第 i种污染物 j转折点的污染分项指数值
——第 i种污染物 j+1转折点的污染分项指数值
——第 j转折点上 i种污染物(对应于)浓度限值
——第 j+1转折点上种污染物(对应于)浓度限定值
jijiji
jiji
jii
i IIICC
CCI
,,1,
,1,
,

6,幂函数型环境质量指数
■ 美国 橡树岭大气质量指数 ( ORAQI)
选择的评价因子为,SO2,NO2,CO,O3和颗粒物质 5项污染物 。
计算式:
式中,Ci——任一项污染物的实测 24h平均浓度
Si——该污染物相应的评价标准
5.7,1.37值是根据以下两个假设条件确定的 。
① 当大气中各污染物的实测浓度均相当于美国清洁区未受污染的背景浓度时,ORAQI等于 10;
② 当各污染物的实际均高达相应的评价标准的浓度时,ORAQI
等于 100。
37.15
1
7.5?


i i
i
S
CO R A Q I
美国,橡树岭大气质量指数( ORAQI),
橡树岭大气质量指数与大气环境质量分级分级 优良 好 尚可 差 坏 危险
ORAQI >20 20~ 39 40~ 59 60~ 79 80~ 99 ≥100
第四节 大气影响评价