环境科学导论第2章-大气环境及污染问题(2).ppt

第4节影响大气污染的气象条件和地理因素温度层结的定义：大气中气温在垂直方向上的分布称为温度层结。大气中温度层结有四种类型：（1）气温随高度增加而递减，即r>0，称为正常分布层结或递减层结；（2）气温垂直递减率等于或近似等于干绝热递减率，即r=rd，称为中性层结；（3）气温不随高度变化，即r=0，称为等温层结；（4）气温随高度增加而增加，即r<0，称为逆温。2021/5/74.2大气稳定度大气稳定度的定义：指在垂直方向上大气稳定的程度。污染物在大气中扩散与大气稳定度有密切关系。一个空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或下降运动后，当外力去除后，可能发生三种情况：(1)气块减速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定；(2)气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定；(3)气块被外力推到那里就停到那里或作等速运动，称这种大气是中性。大气稳定度可以用气温垂直递减率与干绝热递减率之差来判别。一个空气气块在大气中运动的加速度计算公式为：当r–rd>0a>0大气不稳定(正常温度层结)当r–rd<0a<0大气稳定(正常、等温或逆温层结)当r=rda=0大气是中性一般来说，r越大，大气越不稳定，反之，大气越稳定。4.3逆温层气温随高度增加而增加的气层，即r<0或r=0，称为逆温层。等温层可视为逆温层的一个特例。大气近地面层空气的温度的变化主要受地面长波辐射的影响。大气温度层结一般是r>0，但在特定的条件下，也会发生r<0或r=0的现象，即发生了逆温或等温现象。根据大气稳定度分析，发生逆温时，大气是稳定的。逆温层的存在，大大阻碍了气温的垂直运动，也将逆温层称为阻挡层。污染气体多积聚在逆温层下面，往往导致严重大气污染。逆温的类型：根据逆温生成的过程，可将逆温分为（1）辐射逆温（2）下沉逆温（3）平流逆温（4）锋面逆温（5）湍流逆温其中，辐射逆温和平流逆温与大气污染的关系最密切。辐射逆温：在晴空无云（少云）的夜晚，当风速较小（<2-3m/s）时，地面因强烈的有效辐射的减少而很快冷却，近地面气层冷却最为强烈，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，称为辐射逆温。以冬季最强。平流逆温：暖空气平流到冷空气表面而形成的逆温。原因：低层空气受表面影响大，降温多，上层空气降温少所致的。当冬季中纬度沿海地区的海上暖空气流到大陆上，以及暖空气平流到低地、盆地内积聚的冷空气上面时，皆可形成平流逆温。地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。4.4不同温度层结和大气稳定度下的烟型翻卷型烟型平展型烟型上升型烟型2021/5/74.5大气的水平运动和湍流运动大气的水平运动(风)对于大气污染物的第一个作用就是输送作用；第二个作用是对污染物浓度的冲淡稀释作用。大气湍流4.7影响大气污染的地理因素局地环流的影响由于地形的差异，往往会造成地表热力性质的不均匀性，进而形成各种局地环流。局地环流的形成对当地的大气污染的形成作用较为明显。城市热岛环流城市热岛环流。产生城乡温度差异的主要原因(1)城市人口密集、工业集中，能耗水平高；(2)城市覆盖物(如建筑、水泥路面等)热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气变暖；(3)城市上空笼罩一层烟雾和CO2，吸收地面长波辐射。第5节大气污染物扩散模式1、高斯扩散模式的坐标系原点为地面源排放点或高架源排放点在地面的投影点，x轴向为平均风向,y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，Z轴垂直于水平面oxy，向上方为正向，即为右手坐标系。2、高斯扩散一般模式成立的假设条件·污染物浓度在y轴和z轴上的分布符合正态分布；·在全部空间中风速是均匀和稳定的；·源强是连续均匀的（mg/s）；·污染物在扩散过程中质量是守恒的，化学性质是稳定的，不发生沉降现象；·排放源周边地区较平坦开阔3、高架连续点源高斯扩散模式及几种常见的形式一般形式：Q为污染源的源强（mg/s），H为烟囱有效高度(m)，U为烟囱实际高度处的平均风速(m/s)，δy,δz为y轴和z轴上的扩散系数（即污染物浓度在y轴和z轴上正态分布的标准偏差）C(x,y,z,H)为污染源下风向任一点(x,y,z)处的污染物浓度(mg/m3)。几种特殊形式(1)下风向地面任何一点的污染物浓度(z=0)(2)下风向烟流中心线地面任何一点污染物浓度(z=0,y=0)(4)地面连续源高斯扩散模式令高架连续点源高斯扩散模式的一般形式中的H=0,便得到地面连续源在其下风向任何一点(x,y,z)的污染物浓度值计算公式：由以上地面连续源高斯扩散模式，可得出地面源的地面任何一点（x,y,0）和地面轴线上任何一点（x,0,0）的污