第3章-大气污染的气象过程PPT课件

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大气污染控制第三章 大气污染气象学

大气污染控制第三章 大气污染气象学

∵ U = H-PV 全微分 dU = dH-PdV-VdP
∴ dq = dH-VdP = CPdT-VdP (dH = CPdT )
对单位质量的空气, V
RT
,故
P
dq
CPdT
RT
dP P
式中:CP = 996.5J/kg.K,R = 287J/kg.K
对于绝热过程:dq = 0,则
dT R dP T CP P
u 3.02 F 3 ( km/h)
5. 能见度 在当时天气条件下,视力正常的人能够从天空背景中看到或辨
认出的目标物的最大水平距离 (m) 。 能见度大小反映了大气透明度或混浊程度。
6. 云:
云是发生在高空的水汽凝结现象。 ⑴ 云的分类 高云:5000m以上,由水晶组成,云体成白色,有蚕丝般光泽,
几乃至几十度。 ⑵ 由于气流运动受地面摩擦的影响,故风速随高度增加而增大。 ⑶ 大气上下有规则的对流和无规则的湍流运动都比较盛行,水气也比较充
足。 直接影响污染物的传输、扩散和转化。
二、气象要素
表示大气状态和物理现象的物理量。 1. 气温
指离地面1.5m高处百叶箱中观测到的空气温度。 2. 气压
指大气压强。气象上气压的单位为毫巴 (mb)。 1mb = 1000dyn/cm2 = 100 Pa
也慢。可见云和强风可抑制辐射逆温出现。
2.下沉逆温 下沉逆温范围广、厚度大、持续时间长,在离地数百米至数千
米的高空都可能出现。在冬季,下沉逆温与辐射逆温相结合,形成 很厚的逆温层。
3.平流逆温 当暖空气平流到冷地面时,下层空气受地面影响大,降温多,上层空气
降温少,故形成逆温。 当暖空气平流到低地、盆地内积聚的冷空气上面时,也可形成平流逆温。

主要气象条件和大气污染

主要气象条件和大气污染

㈡ 空气湿度与大气污染 1.湿度大不利于污染物扩散 2.湿度大有利于一次污染物转化为二次污染物 ㈢ 空气湿度旳测量 1.仪器类型
干湿球温度计 通风干湿表 毛发湿度表
2. 相对湿度旳测量——干湿球温度计 构造 一对并列装置旳、形状完全相同旳温度计,一支测气 温,称干球温度计,另一支包有保持浸透蒸馏水旳脱 脂纱布,称湿球温度计。 原理 当空气未饱和时,湿球因表面蒸发需要消耗热量,使 湿球温度下降,从而出现一种干湿球温度差。 空气湿度越小,湿球温度降得越多,干湿球旳温差就 越大;反之,空气湿度越大,湿球温度降得越少,干 湿球旳温差就越小。
大气稳定度旳判断 当γ<γd时,大气是稳定旳(γ=0等 温;γ<0逆温是稳定状态中最稳定旳 状态)
当γ>γd时,大气是不稳定旳 当γ=γd时,大气处于中性状态
近地层大气稳定度旳判断 当γ>0时,大气处于不稳定 当γ=0时,大气处于中性状态 当γ<0时,大气是处于稳定,出现逆温
㈢ 烟型与大气稳定度旳关系 波浪型(不稳)
㈡湍流与大气污染
小尺度 大尺度 中尺度
㈤ 风向、风速旳测量 1.仪器类型
三杯风向风速表 电接风向风速仪 轻便携带式翼状风速计 热球式风速计
㈤ 风向、风速旳测量 2. 轻便三杯风向风速表测量风向、风速
构造:由风向仪、风速表、手柄三部分 构成。 基本工作原理:P74
测量措施 ⑴ 将仪器组装好并安顿(或手持着)在四面开阔 无高大障碍物旳地方,保持仪器直立。 ⑵ 风向测量:将小套管拉下并右转一角度,待 方向盘稳定下来,读出风向指针与方向盘所相 应旳读数即为风向,如指针摆动可读其中值。
⑷ 如欲进行下一次测定时,只要再压下开启 杆即可。
⑸ 当测定完毕后,将小套管向左转一角度, 使其恢复原来旳位置,以固定方向盘,小心 将风向仪和风速仪退下,放入仪器盒内。 测量注意事项 切勿用手触摸旋杯。 仪器工作时,切勿按压开启杆。

第三章 大气污染气象学57页PPT

第三章  大气污染气象学57页PPT

可用角度表示,如图3-2所示。
风速是指单位时间内空气在水平方向运动的距离,单
位用m/s或km/h表示。通常气象台站所测定的风向、风速,
都是指一定时间(如2 min或10 min)的平均值。有时也需
要测定瞬时风向、风速。蒲福在1805年根据自然现象将风
力分为13个等级(0-12级),若用F表示风力等级,则风速u
➢ 温度随高度的增加而降低,每升高100m平均降温0.650C ➢ 强烈对流作用 ➢ 温度和湿度的水平分布不均
大气边界层-对流层下层1~2km,地面阻滞和摩擦 作用明显
近地层-地面上50~100m,热量和动量的常通量层
自由大气-大气边界层以上,地面摩擦可以忽略
大气圈垂直结构
➢ 平流层(对流层顶~50-55km)
(单位km/h)
u3.02F3
5.云 大气中水汽的凝结现象叫做云(使气温随高度变化小)
云量:天空被云遮蔽的成数(我国10分,国外8分) 云高:云底距地面底高度
低云(2000m以下) 中云(2000-6000m) 高云(6000m以上) 云状:卷云(线),积云(块),层云(面),雨层云(无定 形)
d 0 .62 P w 2 0 .62 P w 2 0 .62P 2 v
P d
P P w
P P v
在工程中常将湿空气的含湿量定义为1标准立方米(1mN3) 干空气所包含的水汽质量(kg),其单位是kg水汽/ mN3 干空气,并用d0表示,则得
d0 dNd
式中: ρNd为标准状态(273.15K,101325Pa)下干空
(5)露点;在一定气压下空气达到饱和状态时的温度, 称为空气的露点。如上例中,若空气相对湿度δ=100%,即 Pw=Pv=3746.5Pa,则此时的空气露点即为28℃。

3《大气污染控制工程》第三章

3《大气污染控制工程》第三章

第三章大气污染气象学为了有效地控制大气污染.除需采取安装净化装置等各种技术措施外,还需充分利用大气对污染物的扩散和稀释能力。

污染物从污染源排到大气中的扩散过程,与排放源本身的特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素有关。

本章主要对大气污染气象学的基本知识作一扼要介绍。

第一节大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构地球表面环绕着在层很厚的气体,称为环境大气或地球大气,简称大气。

大气是自然环境的重要组成部分,是人类及生物赖以生存的必不可少的物质。

大气圈的垂直结构是指气象要素的垂直分布情况;如气温、气压、大气密度和大气成分的垂直分布等。

根据气温在垂直于下垫面(即地球表面情况)方向上的分布,可将大气分为五层:对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。

1.对流层对流层是大气层最低的一层;平均厚度为12公里。

由于对流程度在热带要比寒带强烈,故自下垫面算起的对流层的厚度随纬度增加而降低,赤道处约为16~17km,中纬度地区约10~12km,两极附近只有8~9km。

①对流层的主要特征是:(1)对流层虽然较薄,但却集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽,主要的大气现象都发生在这一层中,它是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的一层;(2)气温随高度增加而降低,每升高100 m平均降温约0.65℃;(3)空气具有强烈的对流运动,大气垂直混合激烈。

主要由于下垫面受热不均及其本身特性不同造成的。

(4)温度和湿度的水平分布不均匀;例如在热带海洋上空,空气比较温暖潮湿,在高纬度内陆上空,空气比较寒冷干燥,因此也经常发生大规模空气的水平运动。

②对流层亚层分层情况:(1)对流层的下层,厚度约为1~2km,其中气流受地面阻滞和摩擦的影响很大,称为大气边界层(或摩擦层)。

(2)其中从地面到50~100m左右的一层又称近地层。

在近地层中,垂直方向上热量和动量的交换甚微,所以温差很大,可达1~2℃。

(3)在近地层以上,气流受地面摩擦的影响越来越小。

第三章 大气污染

第三章 大气污染
第三章 大气污染
第一节 概述
•大气是人类及一切生物赖以生存必不可少的物质和基 本环境要素之一 。 •人缺乏食物约可生存5周;断绝饮水约可生存5天;而 离开空气,则5 min 就会死亡。 •通常认为海平面附近的空气是干燥洁净空气,其组成 基本上不变。 •1000公里的高空以内称为大气层或大气圈,其密度随 着高度的减小而增加,大气质量约99.9%都集中在55km 以下的空间。
• 第一代大气(原始大气)-氢、氦、氖等。 • 第二代大气(还原大气)-氮、二氧化碳、 甲烷、氨和水汽。 • 现代大气(氧气大气)-干洁空气、水汽和 悬浮微粒。
一、大气污染 1. 大气组成 ①干燥洁净的混合气体(空气):N2(78.09)、O2(20.94)、 Ar(0.934)和CO2(0.032),共占大气总容积的99.996%。 CO2和O3含量甚微,但对大气温度和生物生存起着重要作用。 CO2吸收地表的长波辐射,阻止地球散热。O3吸收太阳紫外辐 射 ,集中在20—25km的高度处,厚度为3mm。 ②悬浮微粒:固体微粒(悬浮灰、尘、花粉、细菌)、颗粒状液 体(水滴、云雾、冰晶)。影响大气的能见度,削弱太阳的辐 射强度。 ③水蒸气:含量不大,构成天气现象(云、雾、雨、霜、露)。
稳定组分: 稳定组分:氮、氧、氩、氖、氦、氪、氢、氙 等,这一组分的比例,从地球表面至90公里的 高度范围内都是稳定的。 不稳定组分:二氧化碳、二氧化硫、甲烷、硫 不稳定组分: 化氢、臭氧、氮氧化物、水汽等。主要来源于 自然界的火山爆发、地震、岩石风化、森林火 灾等和人类活动产生。
人类的生产生活活动可能改变大气组成引 起大气污染。由于大气的整体性和流动性, 大气环境问题常常是全球性的、区域性的。 目前国际关注的三大环境问题:全球性的酸 全球性的酸 浓度的增加(温室效应)、 )、臭氧层的 雨、CO2浓度的增加(温室效应)、臭氧层的 破坏都成为全球性的环境问题。 破坏

第3章-大气污染的气象过程PPT课件

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U z F (u*, z)
u*2 uwss /
应用白汉金π理论,得到两个无量纲组:U / u * 和
z / z0
41
应用π理论,可确定函数F的形式为: U u * z kZ
其中k为冯•卡门常数,对冯•卡门常数的精确值的 意见还不一致,约在0.35-0.4之间。
对上式积分,可得: U u* ln( Z ) k Z0
25
主要的作用力 近地层:湍流粘性应力 埃克曼层(上部摩擦层): 气压梯度力、柯氏力、湍 流应力三力平衡。 自由大气:湍流粘性应力 可忽略
26
自由大气中风的垂直分布(了解)
假设平均气流为水平运动的情况下,可看作不存在
上升或下沉气流;再假设水平均匀,略去水平平流 项,则运动方程的水平分量为以下形式
大气环境学
1
天气是指瞬时或一段时间风、云、降水、温度、 湿度、气压等气象要素的综合状况。也可以指阴晴冷 暖雨雪风霜等现象。天气的空间尺度从几百米到几千 千米,时间尺度从几分钟到几十天。
天气系统是指引起天气变化的大气运动单元,如 气团、气旋、锋等。
2
气团是指温度、湿度等性质比较均匀稳定的巨大 空气块。气团有7种类型。气团温度高于下垫面温度 的称为暖气团,反之称为冷气团。我国冬季大部分地 区受蒙古-西伯利亚冷气团控制,夏季长城以南多暖 气团,二者相遇导致初夏江淮降水和盛夏北方降水。
热带气旋造成的破坏(英国伦敦)
9
热带气旋造成的破坏(澳大利亚)
10
气候是一个地区一段时间天气的统计特征,或者 是气候系统的统计特征。气候系统包括大气圈、水圈、 岩石圈、冰雪圈和生物圈中有关成分和过程。气候的 空间尺度从几千米到几千千米,时间尺度从几个月到 几万年。30 年是描述气候的标准时段。

《大气污染控制工程》第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式

《大气污染控制工程》第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式
瓦解阶段:烟体不断膨胀过程中使得大气湍流作用明显加强,烟体结构瓦解,逐渐失 去抬升作用的;
变平阶段:在环境湍流作用下,烟流继续扩散膨胀并随风飘移的。
烟囱高度的计算
计算方法2:按地面绝对最大浓度计算
Cmax
2q ( z uH 2e y
)
(4-10)Cmax
u
H H (3 21) Cmax
的技术方法》
(P点源排放控制系数,表4-9,4-10)
二、烟囱设计中的几个问题
对于设计的高烟囱(大于200m),若所在地区上部逆温 出现频率较高时,则应按有上部逆温的扩散模式(封闭型 或熏烟型模式)校核地面污染物浓度
烟气抬升公式的选择也是烟囱设计的重要一环 优先采用国家标准中的推荐公式
气象参数的选取 多年平均值;某一保证频率的值
1. 大气稳定度的概念 指在垂直方向上大气稳定的程度,即是否易于发生对流。
定性理解:
外力使气块上升或下降 气块去掉外力
气块减速,有返回趋势,稳定 气块加速上升或下降,不稳定 气块停在外力去掉处,中性
不稳定条件下有利于扩散
大气稳定度与烟流 型的关系
波浪型(不稳) 锥型(中性or弱稳) 扇型(逆温) 爬升型(下稳,上
考虑地面轴线浓度模式
c(x,
y,
z,
H
)
q
u y
z
exp(
H2
2
2 z
)
上式,x增大,则 、y 增z 大,第一项减小,第二 项增大,必然在某x 处有最大值
第三章 大气污染气象学 第四章大气扩散浓度估算模式
扩散的要素
水平方向:风(平流输送)为主 垂直方向:湍流(脉动风速) 风速越大,湍流越强,大气污染扩散速度越快

第三章大气污染与防治ppt课件

第三章大气污染与防治ppt课件

2、大气污染物排放标准
(1)本标准设置下列三项指标:
1)通过排气筒排放废气的最高允许排放浓度 排气筒中污染物任何1小时浓度平均值不得超过的限值
2)通过排气筒排放的废气,按排气筒高度规定的最高允许排放速 率。
指一定高度的排气筒任何1小时排放污染物的质量不得超过的限 值。
任何一个排气筒必须同时遵守上述两项指标,超过其中任何一 项均为超标排放。 3) 以无组织方式排放的废气,规定无组织排放的监控点及相应的 监控浓度限值。 指监控点的污染物浓度在任何1小时的平均值不得超过的限值
3、大气稳定度
即空气团在铅直方向稳定程度。 判断:假如一空气团由于某种原因受到外力的作用,产生了上升
或下降运动,当外力去除后, 可能发生三种情况: (a)当外力去除后,气团就减速并有返回原来高度的趋势,称这
种大气是稳定的; (b)当外力去除后,气团加速上升或下降,称这种大气是不稳定
的; (c)当外力去除后 ,气团静止或作等速运动,称这种大气是中性
0.04 0.08 0.12
4.00 10.00
0.16
1.50 1.00
0.01
7① 20①
三级标准
0.10 0.25 0.70
0.30 0.50
0.15 0.25
0.10 0.15 0.30
0.08 0.12 0.24
6.00 20.00
0.20
浓度单位
mg/m3 (标准状态)
μg/m3 (标准状态)
氮氧化物、烯烃、烷烃、醇等碳氢化合物,以及它们在大气 中形成的一系列中间产物与最终产物(光化学烟雾)。 污染源:
来自汽车排放、石油冶炼以及石油化工厂的排放。发生地区 以石油燃料为主。
三、大气污染的类型
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u f v 1 p (u ' w ')
t
x z
v f u 1 p (v ' w ')
t
y z
第一次假设:假设水平均匀,当地表不均一,例如海陆,城郊等等,则该 假设不成立
27
考虑正压大气,边界层内的气压梯度力不随高度变化, 可以用边界层以上自由大气中的地转风分量代替:
12
火山灰进入大气层引起全球气温下降——“阳伞效应”。(菲律
宾皮纳图博火山,1991年喷发时的火山灰高达40 km。)
13
第一节 大气边界层的特征
行星边界层(摩擦层):地面以上1 ~2km 近地面层:50~100m 自由大气层:1~2 km 以上对流层大气 对流层顶:平流层和对流层之间
14
低层大气的温度与大气稳定度
16
大气稳定度
1.大气稳定度的概念
定义:大气在垂直方向上稳定的程度;反映其是否容易对 流
定性描述:
外力使气块上升或下降 气块去掉外力
气块减速,有返回趋势,稳定 气块加速上升或下降,不稳定 气块停在外力去掉处,中性
不稳定条件下有利于扩散
17
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位温
位 温 : 各 高 度 均 把 压 力 换 算 为 1 0 0 0 m b ( 1 0 k P a ) 时 的 温 度 ( 绝 热 )
锋是指冷、暖气团之间的过渡区。分为冷锋、暖 锋、静止锋等。锋面常降水。江淮地区初夏梅雨天气 与静止锋有关。
3
气旋是指中心气压低于四周气压的水平空气涡旋, 是低压区。在北半球为逆时针旋转。有温带气旋和热 带气旋之分。热带气旋中心附近平均最大风力小于8 级者为热带低压,8~9级者为热带风暴,10~11级 者为强热带风暴,12级以上者为台风。国外把热带气 旋称为飓风。
近地层温度梯度比自由大气要大得多,越接近地面,垂直梯度越大 太阳辐射越强、云量越少、风速越小、土壤导热性越差,气温垂直变化越大
15
绝热:气压变化超过气团与周围热交换,不考虑热交换影响 干绝热:在绝热过程中,气块内水汽始终没有达到饱和,没
有相变
大气温度层结:气温的垂直递减率
干绝热递减率:
d
dTi dz
25
主要的作用力 近地层:湍流粘性应力 埃克曼层(上部摩擦层): 气压梯度力、柯氏力、湍 流应力三力平衡。 自由大气:湍流粘性应力 可忽略
26
自由大气中风的垂直分布(了解)
假设平均气流为水平运动的情况下,可看作不存在
上升或下沉气流;再假设水平均匀,略去水平平流 项,则运动方程的水平分量为以下形式
反气旋是指中心气压比四周气压高的水平空气涡 旋,是高压区。在北半球为顺时针旋转。有温带反气 旋、副热带反气旋、极地反气旋、冷高压、暖高压之 分。蒙古-西伯利亚冷高压造成我国冬季的寒潮。副 热带高压造成梅雨和伏旱。
4
热带气旋
5
热带气旋造成的 洪水灾害
6
热带气旋造成的破坏
7
热带气旋的 卫星云图
8
20
逆温
2.下沉逆温 (多在高空大气中,高压控制区 内)
很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多
21
逆温
3.平流逆温
暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成
4.锋面逆温
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烟流型与大气稳定度的关系
波浪型(不稳) 锥型(中性or弱稳) 扇型(逆温) 爬升型(下稳,上不
稳) 漫烟型(上逆、下不
气候变化 全球气候近3000年以来变冷,近200 年以来变暖。气候变化的原因有地球自转和公转的变 化、造山运动和火山爆发、人类活动等。
11
人类活动对气候的影响有,二氧化碳等增加造成 的“温室效应”,大气中尘埃增加造成的“阳伞效 应”,海洋油污染造成的“沙漠化效应”,城市发展 造成的“热岛效应”,建造水库造成的“湖泊效应” 等。
稳)
23
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风的垂直分布
大气中的力:气压梯度力、科氏力、湍流应力、分 子应力
自由大气:气压梯度力与科氏力平衡,地转风
摩擦上层:湍流切应力与气压梯度力和科氏力具有 相同量级
近地层:湍流切应力为最重要的力,湍流切应力可 以近似看成不随高度改变,动量和热量的垂直湍 流通量在近地层中保持常值,因此也称常通量层。
T (1 0 0 0 )R C p T (1 0 0 0 )0 .2 8 8
P
P
19
逆温
逆温不利于扩散
太阳
辐射:地球
地球 :短波 大气吸收长波强
大气层:长波
1. 辐射逆温: 地面白天加热,大气自下而上变暖;地面夜
间变冷,大气自下而上冷却
晴朗平静的夜晚,地面因辐射而失去热量,近地气层冷却强烈,较 高气层冷却较慢,形成从地面开始向上气温递增,称为辐射逆温。随着夜 深地面失热愈多,逆温层愈厚,日出后,地面增热,逆温逐渐消失。辐射 逆温在大陆上常年均可出现,以冬季最强、夏季较弱。山谷和盆地因冷空 气沿斜坡流入,常使辐射逆温加强。云顶因夜间辐射冷却,也可形成空中 辐射逆温层。
热带气旋造成的破坏(英国伦敦)
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热带气旋造成的破坏(澳大利亚)
10
气候是一个地区一段时间天气的统计特征,或者 是气候系统的统计特征。气候系统包括大气圈、水圈、 岩石圈、冰雪圈和生物圈中有关成分和过程。气候的 空间尺度从几千米到几千千米,时间尺度从几个月到 几万年。30 年是描述气候的标准时段。
T z
湿绝热递减率:γm
γm < γd
显热:物体在加热或冷却过程中,温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收 或放出的热量,称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉,通常可 用温度计测量出来。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
潜热:相变潜热的简称,指单位质量的物质在等温等压情况下,从一个相变化到另 一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相 之间相互转变时具有的特点之一。固、液之间的潜热称为熔解热(或凝固热), 液、气之间的称为汽化热(或凝结热),而固、气之间的称为升华热(或凝华热)
大气环境学
1
天气是指瞬时或一段时间风、云、降水、温度、 湿度、气压等气象要素的综合状况。也可以指阴晴冷 暖雨雪风霜等现象。天气的空间尺度从几百米到几千 千米,时间尺度从几分钟到几十天。
天气系统是指引起天气变化的大气运动单元,如 气团、气旋、锋等。
2
气团是指温度、湿度等性质比较均匀稳定的巨大 空气块。气团有7种类型。气团温度高于下垫面温度 的称为暖气团,反之称为冷气团。我国冬季大部分地 区受蒙古-西伯利亚冷气团控制,夏季长城以南多暖 气团,二者相遇导致初夏江淮降水和盛夏北方降水。
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