GB/T 34299-2017 大气自净能力等级

　　ICS 07 . 060 A 47

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34299—2017

　　大气自净能力等级

　　Gradsofatmosphericself-purificationcapability

　　2017-09-07 发布 2018-04-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 34299—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国气象局提出。

　　本标准由全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC 345)归口 。

　　本标准起草单位：国家气候中心、国家气象中心、环境保护部环境工程评估中心。

　　本标准主要起草人：赵珊珊、朱蓉、张恒德、李时蓓、高歌、李飒、张碧辉。

　　GB/T 34299—20 17

　　引 言

　　随着全球社会经济和工业化过程的飞速发展，人口剧增给大气环境带来了前所未有的巨大压力，人们越来越认识到保护人类赖以生存的大气环境的重要性与紧迫性。 不同的气象条件下，同一污染源排放所造成的大气污染物浓度相差甚远。 大气对污染物的扩散稀释能力随着气象条件不同而发生变化。

　　大气污染问题具有显著的地域性和时间性。 大气对污染物的承载能力取决于各种因子，如通风稀释、湍流扩散、湿清除等物理过程，以及光解等大气污染物的化学过程。 本标准考虑通风扩散和湿清除的共同作用，利用大气环境容量系数值对大气自净能力作评价，并确定大气自净能力等级标准。

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　　大气自净能力等级

　　1 范围

　　本标准规定了大气自净能力的等级划分及计算方法。

　　本标准适用于空气污染气象条件的评价及公共服务。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　大气稳定度 atmosphericstability

　　近地层大气温度和湿度垂直分布决定的大气垂直运动特性。

　　注：单位为无量纲。

　　2.2

　　大气边界层 atmosphericboundarylayer

　　靠近地球表面受地面动力、热力和物质交换影响的大气底层。

　　2.3

　　热力混合层高度 depthofthemodynamicmixedlayer

　　由于地面加热触发对流热泡，导致大气边界层不稳定，使其具有垂直方向强烈混合所形成的热力混合厚度。

　　注：单位为米(m )。

　　2.4

　　机械混合层高度 depthofmechanicalmixedlayer

　　以机械湍流交换为主的稳定或中性大气边界层的厚度。

　　注：单位为米(m )。

　　2.5

　　总云量 totalcloudamount

　　观测时天空被所有的云遮蔽的总成数。

　　注：总云量的计量采用十分制，记整数。

　　2.6

　　低云量 low cloudamount

　　天空被低云族的云所遮蔽的成数。

　　注：低云量的计量采用十分制，记整数。

　　2.7

　　通风稀释 dilutionbyventilation

　　大气边界层内的空气平流运动对大气污染物浓度的稀释过程。

　　2.8

　　通风量 ventilationability

　　在整个混合层内，单位时间通过横风向单位宽度的空气总量。

　　注：单位为平方米每秒(m2 /s)。

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　　2.9

　　湿清除 wetscavenge

　　通过雨洗或水冲洗两种过程，分别在云中清除或云下的雨滴下降过程中清除。

　　2 . 10

　　降水强度 precipiationintensity

　　单位时间或某一时段内的降水量。

　　[ QX/ T 52—2007,定义 3 . 3]

　　注：单位为毫米每天(mm/d)。

　　2 . 1 1

　　大气自净能力 atmosphericself-purificationcapability

　　大气通风稀释及湿清除过程对大气污染物的清除能力。

　　注：单位为万平方公里每年(104 km/a)。

　　3 大气自净能力等级

　　3 . 1 大气自净能力等级划分

　　大气自净能力分为六级，分别为一级、二级、三级、四级、五级和六级，见表 1 。

　　表 1 大气自净能力等级划分

　　3 . 2 大气自净能力的计算方法

　　大气自净能力指数 犃 的计算公式见式(1) :

　　犃= 3.153 6 × 10-3 × ×犞E + 1.7 × 10-2 × 犚 ×、犛 …………………( 1 )

　　式中：

　　犞E — 通风量，单位为平方米每秒(m2 /s) ,其具体计算方法见附录 A;

　　犚 — 降水强度，单位为毫米每天(mm/d) ;

　　犛 — 单位面积，取 100 km2 。

　　大气自净指数越大，说明大气自净能力越强;大气自净指数越小，说明大气自净能力越差。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　通风量的计算方法

　　A.1 不同高度的风速计算方法

　　取气象站点 10 m 高处平均风速为起点，200 m 以下风速按指数律随高度增加，200 m 以上一直到混合层顶，风速取常数，即 200 m 高度以下的风速 狌 的计算公式见式(A.1)。

　　狌=狌 狆m …………………………( A.1 )

　　式中：

　　犣 — 高度，单位为米(m) ;

　　狌10 — 10 m 高度上平均风速，单位为米每秒(m/s);大于 6 m/s 时取为 6 m/s;

　　狆m — 不同大气稳定度对应的风速垂直分布的廓线指数，见表 A. 1,大气稳定度的等级划分见附

　　录 B。

　　表 A.1 不同大气稳定度对应的廓线指数

　　A.2 通风量的计算

　　当机械混合层高度在 200 m 以下时，用式(A.2)计算通风量。

　　犞E =(狌200 +狌10) × 0.5 × 犔b …………………………( A.2 )

　　式中：

　　犞E — 通风量，单位为平方米每秒(m2 /s) ;

　　狌200 — 200 m 高度处的风速，单位为米每秒(m/s) ;

　　狌10 — 10 m 高度处的风速，单位为米每秒(m/s) ;

　　犔b — 热力或混合层高度，单位为米(m) ,具体计算方法见附录 C。

　　当热力或机械混合层高度在 200 m 以上时，用式(A.3)计算通风量。

　　犞E = 200 ×(狌200 +狌10) × 0.5 +(犔b - 200) × 狌200 …………………( A.3 )

　　式中：

　　犞E — 通风量，单位为平方米每秒(m2 /s) ;

　　狌200 — 200 m 高度处的风速，单位为米每秒(m/s) ;

　　狌10 — 10 m 高度处的风速，单位为米每秒(m/s) ;

　　犔b — 热力或机械混合层高度，单位为米(m) ,具体计算方法参见附录 C。

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　大气稳定度等级的划分

　　B.1 帕斯奎尔(pasquill)稳定度分类方法

　　大气稳定度等级的划分适用帕斯奎尔(Pasquill)稳定度分类法，分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、

　　中性、较稳定和稳定六级。 它们分别由 A、B、C、D、E 和 F表示。

　　B.2 太阳倾角 δ 的计算

　　太阳倾角 δ 按式(B.1)计算：

　　δ = (0.006 918 - 0.399 912cosθ0 + 0.070 257sinθ0 - 0.006 758cos2θ0

　　+ 0.000 907sin2θ0 - 0.002 697cos3θ0 + 0.001 48sin3θ0) × 180/π ………( B.1 )

　　式中：

　　δ — 太阳倾角，单位为度(°) ;

　　θ0 — 黄经，单位为度(°) :

　　θ0 =360犱狀/365 …………………( B.2 )

　　式中：

　　犱狀 — 一年中 日期序数，0 , 1 , 2 , … , 365 。

　　B.3 太阳高度角的计算方法

　　太阳高度角 犺0 按式(B. 3)计算：

　　犺0 =arcsin[sinφsinδ+cosφcos(15狋+ λ-300)] …………………( B.3 )

　　式中：

　　犺0 — 太阳高度角，单位为度(°) ;

　　δ — 太阳倾角，单位为度(°) ;

　　φ — 当地纬度，单位为度(°) ;

　　狋 — 北京时间;

　　λ — 当地经度，单位为度(°)。

　　B.4 太阳辐射等级的计算方法

　　由太阳高度角和云量从表 B. 1 查出太阳辐射等级。

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　　表 B.1 太阳辐射等级划分表

　　B.5 大气稳定度等级划分

　　由太阳辐射等级和地面风速从表 B. 2 查出大气稳定度等级。

　　表 B.2 大气稳定度等级划分表

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　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　混合层高度的计算方法

　　C.1 大气稳定度为不稳定和中性时的热力混合层高度

　　大气稳定度为 A、B、C 级和 D级时，用式(C. 1)计算热力混合层高度。

　　Lb =a …………………………( C.1 )

　　式中：

　　Lb — 热力混合层高度，单位为米(m) ;

　　as — 热力混合层系数，见表 C.1 ;

　　u10 — 10 m 高度上平均风速，单位为米每秒(m/s) ,大于 6 m/s 时取为 6 m/s;

　　f — 地转参数，单位为度(°) :

　　f=2Ωsinφ …………………………( C.2 )

　　式中：

　　Ω — 地球自转角速度，单位为度每秒(°/s ) ;

　　φ — 地理纬度，单位为度(°)。

　　表 C.1 中国各地区as 和 bs 值

　　地区序号见表 C. 2 。

　　表 C.2 中国各地区序号

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　　C.2 大气稳定度为稳定时的机械混合层高度

　　大气稳定度为 E 级和 F级时，用式(C. 3)计算机械混合层高度。

　　Lb =bs × 槡 …………………………( C.3 )

　　式中：

　　Lb — 机械混合层高度，单位为米(m) ;

　　bs — 机械混合层系数，见表 C.1 ;

　　u10 — 10 m 高度上平均风速，单位为米每秒(m/s);大于 6 m/s 时取为 6 m/s;

　　f — 地转参数，单位为度(°) ,见式(C.2)。

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　　参 考 文 献

　　[1] 徐大海，朱蓉.我国多年通风量及雨洗能力分布的研究[J ]. 中国环境科学，1989 , Vol. 9 ( 5 ) : 367~374 .

　　[2] 徐大海，李宗恺.城市大气污染物排放总量控制中多源模拟法与国家标准 GB/T 3840—1991中 A-P值方法的关系[J].气象科学，1993, Vol.13(2) : 146-154.

　　[3] 徐大海，朱蓉.大气平流扩散的箱格预报模型与污染潜势指数预报[J].应用气象学报，2000 , Vol. 11(1) : 1~12.

　　[4] 徐 大 海，王郁.确 定 大 气 环 境 承 载 力 的 烟 云 足 迹 法 [J]. 环 境 科 学 学 报，2003 , Vol. 6 : 1734~1740 .

　　[5] 赵德山，徐大海，李宗恺，等.城市大气污染总量控制方法手册[M] . 北京：中国环境科学出版社，1991 .

　　[6] 斯塔尔.R. B. 边界层气象学导论[M] . 杨长新译.北京：气象出版社，1991 .

　　[7] Hanna S R, et al.Handbook on Atmospheric Diffusion, P81 , P97, U.S.Dep of Engery, 1982.

　　[8] Pasquill F, Smith F B. Atmospheric Diffusion ( third edition) . New York: Ellis Horwood Limited , P141 , 1983 .