福建某水泥厂环评报告第三部分.docx
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福建某水泥厂环评报告第三部分
第五章环境影响预测及评价
5.1大气环境影响预测及评价
5.1.1污染气象条件分析
5.1.1.1气候背景
项目所在地永春县属南亚热带海洋性季风气候区,气候温暖湿润,年平均气温20.50C,最热月平均气温28.20C,极端最高气温38.40C,极端最低气温-2.90C,年平均日照时数1885.9小时,全年无霜期312天,年平均降雨量1686mm,降水时间集中在每年的春夏季节,夏秋季节常受台风影响,多形成暴雨其它月份降雨较少。
项目地处一都镇仙友村丘陵区,年静风频率达26.8%,年主导风向为东风,频率14.0%,次主导风向为东南偏东风,频率10.2%.
5.1.1.2区域污染气象特征
⑴地面风向风速
评价区域以静风为主,年平均静风频率为26.8%,年平均风速为1.5m/s。
全年主导风向为东风,风频为14.0%,风速2.1m/s。
夏季(以七月份为代表月)静风频率也很高,为19.2%,平均风速为1.7m/s主导风向为东风;冬季(以一月份为代表月)静风频率为22.8%,主导风向也是东风,平均风速1.5m/s。
可见评价全年的地面风场较稳定,冬夏季的地面风季节变化不甚明显。
历年各风向频率及各风向的平均风速见表5-1及图5-1。
表5-1冬夏季及全年平均风速及各风向频率(1999-2001年)
季、年
风向项目
夏季
冬季
全年
N
频率
0.86
4.35
2.5
风速
1.8
2.8
2.7
NNE
频率
0.65
2.83
2.0
风速
3.3
2.5
2.9
NE
频率
1.94
2.61
2.5
风速
1.5
2.1
1.6
ENE
频率
5.83
3.91
4.9
风速
2.2
1.6
1.8
E
频率
24.19
12.61
14.0
风速
2.6
1.90
2.1
ESE
频率
15.12
11.09
10.2
风速
2.6
2.2
2.3
SE
频率
7.13
5.87
5.6
风速
2.2
2.2
2.1
SSE
频率
2.38
1.74
2.5
风速
1.9
2.3
2.1
S
频率
6.05
1.52
3.3
风速
2.5
1.9
2.1
SSW
频率
2.38
1.52
1.9
风速
3.0
1.8
2.2
SW
频率
2.38
3.26
1.8
风速
1.9
1.4
2.0
WSW
频率
2.16
1.09
1.6
风速
3.2
1.8
1.8
W
频率
4.10
5.44
3.6
风速
1.7
1.8
1.7
WNW
频率
2.59
7.17
5.7
风速
1.8
1.9
1.9
NW
频率
1.73
8.48
8.9
风速
1.9
2.0
2.0
NNW
频率
1.30
3.70
2.3
风速
2.1
2.1
2.1
C
频率
19.6
22.83
26.8
平均风速(m/s)
1.7
1.5
1.5
图5-1全年风向、风速玫瑰图
⑵污染系数
污染系数反应了风向风速对污染扩散的综合影响,表5-2统计了近三年区域大气污染系数,污染系数明显较高的是E、ESE二个方位,污染系数分别为6.7和4.4,污染系数最小的为NNE和SSW方位,分别小于1.0。
这表明位于污染源的W及WNW附近方位的区域受废气污染的程度相对较大。
表5-2冬夏季及全年各风方位的污染系数(1999-2001年)
方位
季、年
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
春
0.47
0.20
1.29
2.65
9.30
5.82
3.24
1.25
2.42
1.26
1.25
0.68
2.41
1.44
0.91
0.62
夏
1.55
1.13
1.24
2.44
6.64
5.04
2.67
0.76
0.80
0.84
2.33
0.61
3.02
3.77
4.24
1.76
年
0.92
0.69
1.60
2.7
6.7
4.4
2.7
1.2
1.6
0.86
0.90
0.89
2.1
3.0
4.5
1.1
⑶大气稳定度
大气稳定度综合反应了大气扩散能力及污染物的稀释能力,是确定大气扩散的重要数据,根据近三年的气象资料,按国标GB/T13201-91推荐的方法将大气稳定度分为六类。
全年及各季大气稳定度出现的频率见表5-3。
从表5-3中可见看出,全年D类稳定度出现最多,频率为58.26%—62.64%,其次是B类,出现频率分别为10.87%和14.47%,不管哪一季节最不稳定的A类都不出现。
这说明评价区的大气扩散状况以中性及不稳定为主。
表5-3各类大气稳定度频率(%)(1999-2001年)
稳定度
A
A—B
B
B—C
C
C—D
D
D—E
E
F
冬季
2.61
10.87
3.70
4.13
58.26
9.13
11.30
夏季
1.73
14.47
3.89
4.32
0.43
62.64
9.50
2.81
⑷混合层高度
混合层高度是近地面具有强烈混合作用的一层大气的顶高,混合层高度愈低,愈不利于地面污染物的扩散。
我们利用中华人民共和国国家标准GB/T13201-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》所推荐的混合层高度计算方法:
在大气稳定度为A、B、C和D级时:
在大气稳定度为E和F级时:
式中:
——混合层高度,m;
——10米高平均风速,m/s;
——地转参数,
;
为地转角速度,
=7.29×10-5rad·s-1,
为地理纬度;
、
——混合层系数。
计算结果如表5-4,本地混合层高度主要变化在200~780m之间。
表5-4各稳定度下的平均混合层高度(m,1999-2001年)
稳定度类型
A—B
C
D
E—F
混合层高度(m)
780
680
270
200
5.1.2预测因子及源强
(1)预测因子
根据本项目废气排放特点,确定预测因子为SO2、NO2、TSP和PM10四项。
(2)污染源强
根据工程污染分析的结果,本项目正常生产情况下各污染源坐标均以窑尾Y5烟囱为坐标原点,向东为正X轴,向北为正Y轴,Z为440米(黄海高程)作为参照系。
污染物排放设施参数见表5-5,SO2、NO2污染源参数见表5-6,TSP和PM10污染源参数见表5-7。
表5-5污染物排放设施参数一览表
序号
污染源
坐标位置
排放参数
TSP(kg/h)
X
(m)
Y
(m)
H
(m)
D
(m)
T
(K)
Q
(m3/s)
粒径分布(%)
<10
10-40
>40
1
1、2石灰石破碎及输送Y1(2支)
-89
-161
25
0.7
25
6.39
1.0
78
16
6
2
3、4原料调配及输送Y2(2支)
-70
-140
25
0.5
25
5.56
0.28
78
16
6
3
6生料均化库及入窑Y4
-36
-14
50
0.5
90
5.28
0.405
78
16
6
4
5、7生料粉磨及窑尾Y5
-80
-159
80
3.0
250
116.67
27.0
78
16
6
5
8烧成窑头及冷却机Y6
0
0
40
2.5
250
86.11
18.4
78
16
6
6
9煤粉磨及输送Y7
-107
-18
30
0.8
70
8.33
2.0
58
38
4
7
10熟料储存及输送Y8
-218
--11
10
0.3
100
5.28
0.5
41
53
6
8
11、12水泥粉磨及输送G9(2支)
-221
-71
30
0.3
100
13.37
2.5
78
16
9
13、14水泥粉磨及输送G9(2支)
-221
-71
25
0.3
100
8.33
2.5
78
16
10
15水泥包装、散装废气Y10
-221
-71
20
0.6
60
4.17
0.225
78
16
6
11
1016无组织排放废气W
面积200×150m2
5
25
23.3
20
30
50
表5-6SO2、NO2污染源参数一览表
序号
污染源
坐标位置
排放参数
SO2
NO2
X
(m)
Y
(m)
H
(m)
D
(m)
T
(K)
Q
(m3/s)
(kg/h)
(kg/h)
1
5、7生料粉磨及窑尾Y5
-80
-159
80
3.0
525
116.67
0.275
93.330
2
8烧成窑头及冷却机Y6
0
0
40
2.5
525
86.11
表5-7TSP、PM10污染源源强一览表
序号
污染源
Q
(m3/s)
非正常排放(kg/h)
正常排放(kg/h)
TSP
PM10
TSP
PM10
1
1、2石灰石破碎及输送Y1(2支)
6.39
690.0
538.2
1.38
1.07
2
3、4原料调配及输送Y2(2支)
5.56
200.0
156.0
0.40
0.312
3
6生料均化库及入窑Y4
5.28
570.0
444.6
1.14
0.89
4
5、7生料粉磨及窑尾Y5
116.67
33600.0
26208.0
3.40
2.65
5
8烧成窑头及冷却机Y6
86.11
24800.0
19344.0
4.50
3.51
6
9煤粉磨及输送Y7
8.33
9000.0
5220.0
0.90
0.522
7
10熟料储存及输送Y8
5.28
570.0
233.7
1.14
0.47
8
11、12水泥粉磨及输送G9(2支)
13.37
3000.0
2340.0
3.00
2.34
9
13、14水泥粉磨及输送G9(2支)
8.33
1500.0
1170.0
1.50
1.17
10
15水泥包装、散装废气Y10
4.17
900.0
702.0
1.80
140.4
11
16无组织排放废气W
面积200×150m2
53.20
10.64
53.20
10.64
5.1.3预测方案
5.1.3.1主要预测内容
⑴小时平均浓度预测;
预测因子为SO2和NO2二项。
①在不同风速和稳定度下,窑尾(Y5)和窑头(Y6)高架点源SO2和NO2在下风向瞬时浓度分布、下风向最大地面浓度和位置。
②根据当地污染气象特征,取不利气象条件下以及静风条件下,预测因子正常排放和非正常排放时的最大地面浓度及距离以及对敏感点的贡献值。
⑵日平均浓度预测;
预测因子为TSP、PM10、SO2和NO2四项。
①SO2和NO2在不同风速和稳定度下,窑尾(Y5)和窑头(Y6)高架点源在下风向瞬时浓度分布、下风向最大地面浓度和位置。
正常排放时与非正常排放时,TSP、PM10在不同风速和稳定度下,点源和面源在下风向瞬时浓度分布、下风向最大地面浓度和距离以及对各评价点的浓度贡献值。
②根据当地污染气象特征,取不利气象条件下以及静风条件下,预测因子正常排放和非正常排放时的最大地面浓度及位置以及对敏感点的贡献值。
⑶年长期平均浓度值预测;
预测因子为TSP、PM10、SO2和NO2四项。
绘制浓度分布图。
5.1.3.2预测模式
根据《环境影响评价技术导则》HJ/T2.2-93推荐的预测模式,本项目生产性(烟)粉尘中的TSP对地面浓度的影响,按颗粒物的粒径分布进行预测计算;NO2、SO2、PM10对地面浓度的影响的按气态模式预测计算;多点源的影响将各个单点源的计算结果叠加;面源按虚拟点源单独计算,最后求得叠加影响增量值。
●正常排放预测模式
正常排放可以视为自由空间中的连续点源的排放,对于连续排放源,可理解为在时间上依次连续释放无穷多个烟团。
因此,连续排放源的扩散模式可以通过将瞬时单烟团模式对to从0--∞到t积分后求得。
以烟团初始空间坐标为原点,下风方为x轴,烟羽轴线与x轴一直保持重合,
都是x的函数,将对to的积分变换为对(x--uT)/σx的积分,可得最基本的烟羽扩散模式:
在有风(u10≥1.5m/s)的气象条件下,仅考虑到地面反射,污染源下风向任一点小于24小时取样时间的污染物浓度C(x,y,z)可以简化为下式:
z=0时的地面浓度C(x,y,0),可简化为;
下风向X轴线上(y=0)的地面浓度C(x,0,0)为:
式中:
Q—单位时间排放量,mg/s;
Y—该点与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上的垂直距离,m;
—垂直于平均风向的水平横向扩散参数,m;
—铅直扩散参数,m;
U—排气筒向出口处的平均风速,m/s。
He—排气筒有效高度,m。
He按下式计算:
式中:
H—排气筒距地面几何高度,m;
△H—烟气抬升高度,m。
△H的计算见§5.1.3.3
(2)。
●非正常排放预测模式
非正常排放是指建设项目生产运行阶段的开车、停车、检修、一般性事故和发生漏泄等情况时的污染物的不正常排放。
非正常排放常发生在有限时间(T)内。
以瞬时单烟团正态扩散式,对t0在有限时间T内积分,经整理后可得非正常排放模式。
当有风情况(U10≥1.5m/s)的条件下,非正常排放条件下的地面浓度ca(mg/m3)的计算,是以排气筒地面位置为原点,有效源高为He,平均风向轴为X轴,源强为Q(mg/s),开始非正常排放时的时间为t',非正常排放持续时间为T,预测时刻的时间为t。
t时刻任一点(x,y,z)的浓度,以持续排放源模式为基础,乘上一个系数G1,按下式计算:
式中F----混合层反射项;
G1----非正常排放项;
h----混合层高度;
k----反射次数,二级项目取k=3已足够。
扩散参数
各指数、系数的定值见导则附录B。
在有风(U10≥1.5m/s)单点源地面轴线扩散的浓度cm(mg/m3)及其距排气简的距离Xm(m),可按下式计算:
式中:
计算中采用数值法,借助计算机的快速计算,可使用分段逼近法求最大落地浓度,无须求函数导数。
●各关心点小时平均浓度及日均浓度预测
式中:
Cd——日平均浓度,mg/m3;
Ci——小时平均浓度,mg/m3;
n——时次,取n=24。
●长期平均浓度预测模式
式中:
Crijk、CLrijk----分别是在接受点上风方对应于fijk和fLijk联合频率的第r个源对接收点的浓度贡献。
●面源预测模式
采取虚拟点源后置扩散模式,即对扩散参数进行修正后,此修正只是附加一个初始扰动,这一初始扰动使烟羽在x=0就有一个和面源横向宽度相等的横向尺度,以及和面源高度相等的垂直向尺度,然后采用点源模式计算。
修正后的σy和σz分别为:
式中x----自接受点至面源中心点的距离;
ay----面源在y方向的长度;
H----面源的平均排放高度
5.1.3.3预测模式选用参数
(1)大气扩散参数
依据GB/T13201-91中附录D推荐的扩散参数(
、
)表达式如下:
=r1Xa1,
=r2Xa2
式中:
a1—横向扩散回归指数;
a2—铅直向扩散回归指数;
r1—横向扩散参数回归系数;
r2—铅直向扩散参数回归系数;
x—距排气向下风方水平距离,m。
(2)烟气抬升高度
烟气抬升(△H)计算公式,采用GB/T13201-91推荐方法计算。
在有风(U10≥1.5m/s)、中性和不稳定条件,按下式计算烟气抬升高度△H(m),
i)当烟气热释放率Qh大于或等于是2100KJ/s,且烟气温度与环境温度的差值△T大于或等于35K时,△H采用下式计算:
式中:
no----烟气热状况及地表系数,见下表;
n1----烟气热释放率指数,见下表;
n2----排气筒高度指数,见下表;
Qh----烟气热释放率,KJ/s;
H----排气筒距地面几何高度,m,超过去240m时,取H=240m;
Pa----大气压力,KPa,如无实测值,可取邻近气象台(站)季或年平均值;
Qv----实际排烟率,m3/s;
△T----烟气出口温度与环境温度差,
,K;
Ts----烟气出口温度,K;
Ta----环境大气温度,K,取邻近气象台(站)季或年平均值;
U----排气筒出口处平均风速,m/s,用幂指数法计算。
ii)当1700kJ/s<Qh<2100KJ/s时,
式中:
Vs----排气筒出口处烟气排出速度,m/s;
D----排气筒出口直径,m;
△H2----按
(1)方法计算,no、n1、n2按表5中Qh值较小的一类选取;
Qh、U----与
(1)中的定义相同。
iii)当Qh≤1700kJ/s或者△T<35K时,
(3)大气混合层厚度
依据前文§5.1.1大气混合层中的表5-4取值。
⑷污染气象参数
依据近三年永春县污染气象资料及评价区下垫面特征,本次评价采用的扩散参数,根据GB/T13201-91附录D推荐的城市工业区取值。
⑸地面反射系数
反射模式主要用于粒径大于10μm的气载颗粒物,因为这种污染物有明显的沉降作用,其烟羽重心是是逐渐降低的,此外,地面只能反射一部分的污染物。
对某一粒径的颗粒污染物,对He和Q进行以下调整后,再按相应气态物模式计算:
He(x)=He(0)-Vgx/u。
Q(x)=Q(0)(1+α)/2
式中α----颗粒物的地面反射系数;
Vg----颗粒物沉降速度,用STOCKS公式计算;
d、ρ----分别为颗粒物的直径和密度;
g----重力加速度;
μ----空气粘性系数。
计算步长取300m。
5.1.3.4预测点位的确定
预测中以6个环境空气质量现状监测点为关心点,并选择主导下风向的南山村作为监控点。
采用直角坐标系对各预测点定位,以烧成窑尾排气筒为原点,向东为正X轴,向北为正Y轴作为参照系。
各监测点、监控点和敏感点在坐标系的位置见表5-8。
表5-8预测点位坐标位置一览表
预测点分类
编号及名称
x
y
z
方位
现状监测关心点
2#仙友村
+700
+400
440
NEE
3#黄沙村
+1800
-1700
455
ESE
4#一都镇
+2300
-400
445
ESE
5#苏合村
+5600
-400
452
ESE
自然保护区(待定)
6#岱山岩自然森林保护区
+5600
+2500
460
N
主导下风向点
6#南坑村
-2300
-300
470
WSW
5.1.4预测结果及评价
5.1.4.1SO2预测结果及评价
①小时平均浓度预测
根据评价区域的气象条件,取B、D、E三个大气稳定度和相应风速段和计算窑尾(Y5)和窑头(Y6)高架点源SO2在下风向的最大地面浓度和位置,预测计算结果见表5-11。
表5-11SO2下风向小时最大地面浓度和距离
风速段
稳定度
<0.5
0.5~1.5
1.5~2.5
2.5~3.5
B
Cmax(mg/m3)
0
0
0.0001
0.0001
D(m)
100
2500
1600
1300
D
Cmax(mg/m3)
0
0
0
0
D(m)
400
5000
4900
3500
E
Cmax(mg/m3)
0
0.0001
0
0
D(m)
0
5000
5000
0
②日平均浓度预测
气象条件取值与小时平均浓度一致,预测计算结果见表5-12。
表5-12SO2下风向日均最大地面浓度和位置
风速段
稳定度
<0.5
0.5~1.5
1.5~2.5
2.5~3.5
B
Cmax(mg/m3)
0
0
0
0
D(m)
100
2500
1600
1300
D
Cmax(mg/m3)
0
0
0
0
D(m)
100
5000
4900
3500
E
Cmax(mg/m3)
0
0001
0
0
D(m)
0
5000
5000
5000
可见,大气污染物SO2,由于在回转窑内经烧成反应后,98%以上已经已经被固化,气化状态的硫化物排放量很少,无论在小时或日的排放过程中,对周边环境的贡献值都很小,不足于造成明显影响。
5.1.4.2NO2预测结果及评价
①小时平均浓度预测
气象条件取值与SO2一致,预测计算结果见表5-13。
表5-13NO2下风向小时最大地面浓度和位置
风速段
稳定度
<0.5
0.5~1.5
1.5~2.5
2.5~3.5
B
Cmax(mg/m3)
0.0108
0.0162
0.0202
0.0225
D(m)
100
2500
1600
1300
D
Cmax(mg/m3)
0.0014
0.0059
0.0116
0.0140
D(m)
400
5000
4900
3500
E
Cmax(mg/m3)
0
0.0190
0.0165
0.0144
D(m)
0
5000
5000
5000
可见,NO2的小时最大地面浓度0.0225mg/m3,污染系数为0.19,出现在B类稳定度、2.5~3.5m/s的风速段,最大地面浓度位置为下风向1300m处。
在叠加本底值后也不会超过GB3095-1996《环境空气质量标准》二级标准0.12mg/m3的限值。
②日平均浓度预测
气象条件取值SO2一致,预测计算结果见表5-14。
表5-14NO2下风向日均最大地面浓度和位置
风速段
稳定度
<0.5
0.5~1.5
1.5~2.5
2.5~3.5
B
Cmax(mg/m3)
0.0043
0.0062
0.0078
0.0087
D(m)
100
2500
1600
1300
D
Cmax(mg/m3)
0.0006
0.0023
0.0045
0.0054
D(m)
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