第二章.污染物的大气扩散
大气污染物在不同地貌条件下的扩散特征
大气污染物在不同地貌条件下的扩散特征大气污染是全球范围内面临的严重问题之一，对人类和环境都造成了严重影响。
而大气污染物的扩散特征在不同地貌条件下也存在着一定的差异。
本文将就这一主题展开讨论，从地貌条件对大气污染物扩散的影响、山区、平原和海岸地区的扩散特征以及应对大气污染的措施等几个方面进行阐述。
地貌条件对大气污染物扩散的影响是显而易见的。
山区地形起伏，存在着山脉和山谷，这将导致大气污染物的扩散受到限制。
山脉起到了屏障的作用，使空气无法顺利通过，污染物会在山脉上方聚集并形成局部污染，长期以来在一些山区城市中都存在着严重的雾霾问题。
相反，平原地区地势平坦，空气流通畅通无阻，大气污染物容易扩散，因此平原地区的大气质量相对较好。
而海岸地区由于受到海洋影响，空气湿度较高，大气污染物含量较低，海风带来的海风也促使污染物扩散，这使得海岸地区的大气质量相对较好。
在山区，大气污染物的扩散特征呈现出明显的垂直分布规律。
由于山脉的屏障作用，山区的大气层中大气污染物的浓度会随着高度的增加而逐渐减小。
这也是为什么山区的下山风通常会带来较好的空气质量的原因。
而在山谷中，污染物由于受到山壁的遮挡，往往会聚集在谷底，导致谷底的污染物浓度明显高于山区的其他地方。
因此，山区地理特点直接影响了大气污染物在山区的扩散特征。
平原地区由于地势平坦，大气污染物容易扩散，但由于人口密集、产业集中等因素的影响，平原地区的污染物排放量较高。
此外，平原地区的气象条件也会影响大气污染物的扩散。
例如，风速和风向的变化会导致大气污染物的传输路径发生变化，这将对大气质量产生重要影响。
因此，在平原地区，需要加强对大气污染的监测和控制，以及加强环境管理，减少大气污染物的排放。
海岸地区由于受到海洋影响，大气污染物的扩散特征不同于其他地区。
海岸地区的海风可以带走污染物，使得海岸地区的大气质量相对较好。
此外，海洋的蒸发作用也会降低空气中的污染物含量，因为蒸发过程能够吸收一定量的热量。
谈影响大气污染物的扩散、输送因素
李 伟
（ 黑龙 江省 大庆 市杜 尔伯特蒙古族 自治县环境保护局 ， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 本 文分析 了影响大 气污染物扩散 、 输送的各种 因素 ， 讨论 了主要 因素对大气污染物扩散的影响趋势。 关键词 ： 大气污染； 扩散 ； 输送 ； 影 响 因素
产生大气污染物的三个要素是 ： 污染源 、 大气状态 、 受体 。大气 变化不明显。风速较 大时， 气层 上下交换 激烈 ， 空气混合较好 ， 也形 污染的三个 过程 是 ： 污染物排放 、 大气相互作用和对接受体 的影 响。 成气温随高度变化不 明显 。 大气污染可看作 是污染源排放 出的污染物 、 对污染物起着稀释扩散 ２ ． ２ 逆 温 作 用的大气 ，以及承受污染 的物 体三者相互关联所 产生 的一 种效 （ １ ） 辐射逆温 。 由地面长波辐射冷却 而形成 的。 一般是在晴朗无 应 。所 以， 一个地 区的大气 污染程度 ， 除 了决定 于污染物本身 的性 风的夜 晚 ， 地面强烈地辐射 ， 地面和近地面的大气层迅速降温 ， 上层 质、 排放量 、 距污染源距离 、 污染途径等 之外 ， 还主要靠大气 的流动 ， 大气降温较慢 ， 因而出现辐射逆温 。辐射逆温 多发生在对 流层 的接 以及与周 围空气混合稀释 的程度 ，影响污染物的时空分布 的浓度 。 地层 。一般逆温时 的临界风速大约是 ２ ． ５ ｍ ／ ｓ 。 日出后太阳辐射 的加 由于气 象条件 的不 同 ，污染物作用 于承受 者的污染程度 也就不一 强 ， 近地 面和近地面大气层增 温 ， 逆温 消失 ， 因此 ， 辐射逆 温具有 明 样 。在 自然条件下 ， 风、 雨、 云、 雾、 大气稳定度 以及特殊 的逆温层 等 显 的 Ｆ ｔ 变化 。层结厚度可从几 十米 到几百米 ， 多 出现在冬季冷高压 气象条 件 ， 都 对大气污染有 一定 的影响 ， 其 中风和温度层 结是影 响 控 制 下 。 污染物扩散的主要气象因素。 （ ２ ） 下沉逆温 。 由空气下沉压缩增温而形成 。 即当上层空气下沉 由于大气中各种 迁移转化过程造成大气 污染物在 时间上 、 空间 时 ， 落入高压气 团中， 因受压而变热 ， 使 气温高于下层的空气 。多 出 上的再分布称大气扩散。 现在离地面 ｌ Ｏ ０ ０ ｍ以上 的高空 ， 厚度 可达数百米。下沉逆温多发生 大气污染物 的扩散是污染物从 发生到产生环境 效应之 间必经 在亚热带反气旋 区。有时下沉逆温和辐射逆温会 同时发生 ， 高空为 的环节 ， 大气污染物扩 散有利减轻局部地 区大气污染 ， 但 同时也使 下沉逆 温 ， 低空为辐射逆温。 影 响范围扩 大 ， 并转化为二次污染 的可能性增大 。影响大气扩散能 （ ３ ） 湍流逆温 。 由低层空气 的湍 流混合而形成 。 逆温离地面的高 力 的主要 因家有 两个方面 ； 一为气象动力 因子 ， 如风 、 湍流； 一 为热 度依赖于湍流混合层 的厚度 ， 通常在 １ ５ ０ ０ ｍ 以下 ， 其厚度一般 为数 力学 因子 ， 即温度层 结等。 十米 。 １ 风 和 湍 流 （ ４ ） 锋面逆温。由锋面上 暖空气和锋面下冷空气 的温差而造成 。 般把空气 的水平运动称为风。 风在不 同时刻有着相应的风向 当对流层 中的冷暖空气相遇时 ， 暖空气密度小就会爬 到冷空气上 面 和风速 。污染 物排人大气在风的作用下 ， 沿着风 向运动 。因此 ， 风对 去形成一个倾斜 的过渡区 ， 称锋面 。 在锋 面上 ， 如果冷 暖空气温度相 污染 物在大气 中的第 一个作用仅是输送 作用。要 了解 污染物 的去 差得大 ， 也可以出现逆温 ， 这种逆温称为锋面逆温。 逆温高度 随观测 向， 首先要 识别 风向 ， 污染区总是 在污染源 的下风 向。 风的第二个作 点距地面锋线的距离及锋 面坡度而定 。 在逆温层中湿度分布通常是 用， 是 对污染物具有 冲淡稀释作用。 随着 风速 的增大 ， 单位 时间内从 上 湿 下 干 。 污染源排放 出来的污染物被很快拉 长 ，这时混 入的大气 量越多 ， 污 ３ 云、 雾、 天气形成 染物浓度越小 ， 因此 ， 在其他 条件不变 的情 况下 ， 污染物浓度与风速 云层影响太 阳的辐射 ， 它的存 在总效果是减小气温随高度的变 成反 比， 即风速增加一倍 ， 下风 向污染物浓度将减少一半 。 化， 影 响大气 的稳定度 。 雾像一顶盖子 ， 促使空气污染 的加剧 。各种 湍流运动的结果使气体各部分得到充分混合 。因此 ， 进入大气 形式 的降水 ， 特别 是降雨 ， 能 有效地 吸收 、 淋洗 空气 中的各种污 染 的污染物 ， 由于湍流混合作用 ， 逐渐分散稀释 ， 我们称这种 因湍流混 物 ， 所 以大雨之后 ， 空气格外新鲜 ， 就是 这个 道理 。影 响污染物的扩 合而使气体分散稀 释的过程为大气扩散。 近地层 大气湍流 的形成和 散 、 稀 释有关 的气象 因素都 不是单一起作用 的 ， 这些 因子都受 到整 它的强度受 两种因素决定 ： 一种是机械 的或 者动力的作用 引起 的湍 个 大气运动 的制约 。大气运动的结果 可以影响到地表辐射的效果 ， 流， 叫机械湍流 。 机械湍流主要决定 于风速分布和地面粗糙度 ， 当空 导致温度 的垂直变化和风 的强弱。影响大气扩散稀 释能力 。造成大 气流过地表 面时 ， 将 随地面的起伏而抬升 或下沉 ， 于是产生垂直 方 气 污染 的因素与气 团类型密切联系着。极地气团控制的天气 ， 因极 向的湍流， 风速越大 ， 机械湍流越强。 另一种 因素 ， 是 热力 因素 ， 这是 地气 团来 自较冷地区 ， 在移动过程 中， 下部受热而增 温 ， 容易造成在 由 于 大气 的垂 直 方 向温 度 变 化 引 起 的 湍 流 ， 亦 称 为 热 力 湍 流 。 热力 较厚 的一层大气 中的不稳定趋势。同时 由于 白天太阳辐射的影响 ， 湍流 主要是 由大气垂直稳定度所 引起 。大气污染物 的扩散 ， 主要是 使不稳定有所增强 ， 而在 晴朗 的夜晚 ， 当有效辐射增 强时 ， 靠近地面 靠大气湍流 的作用 。 的大气层 中可以形成逆温。总之 ， 大尺度 因子应与局地状况结合起
第二章-第2节大气中污染物的迁移.
小的位移，如果层结大气使气块趋于回到原来的平衡
位置，则称层结是稳定的，Γd>Γa
Γd: 干绝热垂直递减率。
Γa：大气垂直递减率。
不稳定的大气：如果层结大气使气块趋于继续离开原
来位置，则称层结是不稳定的，Γd<Γa
中性的大气：介于上两者之间，Γd=Γa
ū烟囱口高度处的平均风速，m/s
Holland公式比较保守，适用于中性大气条件，特
别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。 Holland建
议稳定时减小10％～20％ ，不稳时增加10％～20％。
(3) 扩散参数的确定
P－G曲线法
Pasquill根据常规气象资料：风速、云量、云状和日照等，
将大气扩散稀释能力分为A、B、C、D、E、F六个稳定度
线浓度，y = 0 、z = 0)：
H2
c( x、
0、
0、H )＝
{exp(
)}
2
2 z
u y z
Q
20 182
270
＝
exp
2
3.14 2.1 34 14
2
14
＝0.0022( g / m3 )
四、影响大气污染物迁移的因素
大气污染迁
移的影响因素
影响
温出现时的最大
混合层高度。
2.天气形势与地理地势的影响
天气形势对迁移扩散影响的几点说明：
天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象
条件总是受天气形势的影响；
局部地区的扩散条件与大范围的天气形势互相关联；
环境工程计算之大气污染物浓度及扩散速率的计算
环境工程计算之大气污染物浓度及扩散速率的计算引言大气污染物浓度和扩散速率的计算是环境工程中重要的研究方向。
准确计算大气污染物的浓度和扩散速率可以帮助我们评估空气质量、制定环境保护政策以及预测污染物的扩散范围。
大气污染物浓度的计算大气污染物浓度的计算通常基于排放源的污染物排放量、气象条件和空气质量模型。
以下是一种常用的计算方法：1. 收集排放源的污染物排放量数据。
这些数据可以来自于工厂的排放监测记录、车辆尾气排放数据等。
2. 确定气象条件，如风速、风向、大气稳定度等。
这些数据可以通过气象局的观测站或者气象模型获得。
3. 使用空气质量模型，将排放源的污染物输运和扩散计算与气象条件相结合，得出大气污染物浓度分布图。
需要注意的是，大气污染物浓度的计算只是一种模拟结果，实际情况可能会受到其他因素的影响，如地形、建筑物等。
大气污染物扩散速率的计算大气污染物的扩散速率可以帮助我们评估污染物的传播范围。
下面是一种常见的计算方法：1. 确定大气污染物的初始浓度。
这可以通过测量或者预测得到。
2. 确定气象条件，如风速、风向、大气稳定度等。
3. 使用扩散模型，将初始浓度和气象条件输入，计算污染物的传播范围和扩散速率。
需要注意的是，大气污染物扩散速率的计算也是一种模拟结果，实际情况可能会受到其他因素的影响，如周围建筑物、地形等。
结论大气污染物浓度和扩散速率的计算是环境工程中重要的研究内容。
通过合理的数据收集和模型计算，我们可以预测大气污染物的浓度分布和传播范围，从而为环境保护和政策制定提供科学依据。
大气污染控制工程复习资料
名词解释1大气污染：由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。
2 大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。
3．热力型氮氧化物：当燃烧室温度较高的空气中的部分氮也会被氧化成NO。
4．不完全燃烧损失：包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧造成的热损失。
5．中间层：从平流层顶到85km高度的一层称为中间层。
6．气温：气象上讲的地面气温一般是旨距地面1.5m高处的百叶箱中观湘的空气温度。
7. 绝热直减率：于空气（包括未饱和的温空气块）绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值。
8 .地球偏向力：由于地球自转而产生的使运动着的大气偏离气压梯度方向的力。
9．马丁直径：也称定向面积等分直径，为各颗粒在投影图中按同一方面将颗粒投影面积二等分的线段长度。
10．斯杜克斯直径：在同一流体中与颗粒密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。
11．空气动力学当量直径：空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（P P=1g/cm3）的圆球的直径。
12．圆球度：与颗粒体积相等的圆球的表面积与颗粒表面积之比。
13．真密度：粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度。
14．堆积密度：呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此堆积体积求得的密度。
15．粉尘的比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。
16．粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着和附着难易程度的性质。
17．电场荷电：离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电。
18．扩散荷电：由离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程。
19．惯性碰撞参数：停止距离与液滴直径D C的比值。
20 吸附剂：被吸附到固体表面的物质称为吸附质，附着吸附质的物质为吸附剂。
大气环境污染物的迁移与扩散
大气环境污染物的迁移与扩散大气环境污染物是指在大气中存在的并对环境和人类健康造成负面影响的物质，包括但不限于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物和重金属等。
这些污染物的迁移与扩散过程对于评估和治理大气污染至关重要。
本文将探讨大气环境污染物的迁移与扩散机制、影响因素及相关治理措施。
一、迁移与扩散机制1.湍流扩散湍流扩散是大气污染物迁移与扩散的主要机制之一。
大气中存在着各种气流运动，如对流和湍流。
污染物的扩散过程会受到这些气流运动的影响，形成不同尺度上的湍流涡旋，使得污染物在大气中的传输产生随机性。
2.稳定层限制稳定层限制是另一个影响大气污染物扩散的重要因素。
稳定层限制时，大气中的温度垂直分布呈现逆温趋势，导致污染物在较低的空间高度上聚集，难以扩散到更高空间层次。
3.地理地形地理地形对大气污染物的迁移与扩散也有显著影响。
山脉、山谷和海洋等地形特征会改变风向和风速，影响大气污染物的传输路径和速度。
二、影响因素1.气象条件气象条件是影响大气污染物迁移与扩散的关键因素之一。
风向、风速、温度和湿度等气象要素都会对污染物的传输路径和速度产生重要影响。
2.排放源强度和位置污染物的排放强度和位置直接决定了污染物释放到大气中的数量和速率。
高排放源和密集排放源会导致周围地区的浓度升高，使得污染物在迁移和扩散过程中产生更大的影响。
3.化学性质不同污染物的化学性质有所不同，这会影响它们的迁移与扩散行为。
一些污染物在不同环境条件下会发生化学反应，形成新的物种，进而影响它们的迁移和扩散特性。
三、治理措施1.源头治理源头治理是最为有效的大气污染物治理措施之一。
通过控制工业排放、交通尾气和机动车污染等措施，减少大气污染物的排放量，从根本上降低污染物的迁移与扩散程度。
2.空气净化技术空气净化技术可以有效去除大气中的污染物，改善空气质量。
常见的空气净化技术包括静电吸附、活性炭吸附和光催化等方法。
3.政策与法规完善的政策与法规对于大气污染物的治理至关重要。
大气污染扩散计算方法
二、有限长线源扩散模式
线源扩 散模型
(4)计祘源强 Ql 90 / 150 0.6( g / sm)
(5)计算浓度
A( y ) 2
p2
1 2
p1
exp(0.5 p )dp
2
0.918
1 2
0.918
exp(0.5 p 2 )dp
0.918
1 2
0
exp(0.5 p 2 )dp 2 * 0.3159
C
0.22x(1+0.0004x)-1/2
0.20x
D
0.16x(1+0.0004x)-1/2
0.14x(1+0.0003x)-1/2
E-F 0.11x(1+0.0004x)-1/2
0.08x(1+0.0015x)-1/2
六、实例计算
某火力发电厂的烟囱高度为50m,烟囱口直径1.5m,烟气出口速度 为:5m/s,烟气出口温度600K,SO2的排放率为270g/s,地面10m高的 风速为4.0m/s,太阳高度角>60度,气温为37C, 试计算下风侧地面x 轴线500m处SO2的浓度为多少？最大浓度？最大浓度位于何处？
……………………..(A)
三、高架点源高斯扩散模型
点源扩 散模型
地面浓度模式：取z＝0代入上式，得
y2 H2 c( x, y ,0, H ) exp( 2 ) exp( 2 ) 2 y 2 z πu y z q
…………..(B)
地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式
H2 c( x,0,0, H ) exp( 2 ) 2 z πu y z q
m
u1 —Z1 高度处的平均风速（m/s） Z1—风速仪的高度； ；m—指数；
大气污染物扩散模式
扩散参数的确定－P－G曲线法
P－G曲线的应用 根据常规资料确定稳定度级别
*
扩散参数的确定－P－G曲线法
P－G曲线的应用 利用扩散曲线确定 和
*
扩散参数的确定－P－G曲线法
P－G曲线的应用 地面最大浓度估算
*
扩散参数的确定－中国国家标准规定的方法
我国在修订P-T法基础上产生了国家标准法(GB/T 13201-91)。
*
（3）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法” (GB/T13201-91)中的公式——在没有特别要求时，应优先使用国家标准规定的方法。
*
例：某市远郊区电厂烟囱高160m，烟囱排出口内径5m，排烟速度12m/s。烟气温度135℃，周围大气温度15 ℃。大气稳定度C级，源高处风速6 12m/s。 试分别用霍兰德、布里格斯、国家标准公式计算烟气抬升高度（假设下风向距离x=2km）
*
例：某冶炼厂烟囱高150m，烟气抬升高度75m，SO2排放量1000g/s 。估算风速3m/s，大气稳定度C级时地面最大浓度是多少？发生在什么位置？ （分别用P-G法和国家标准方法计算）
第二步：确定出现地面最大浓度的下风向距离。
第一步：确定出现地面最大浓度的Z向扩散参数。
第三步：确定出现地面最大浓度的y向扩散参数。
*
*
公式中与气象有关的参数取值方法： ū的取值：①取多年平均值；②取某一保证率的值：如已知ū＞3m/s的频率为80%，取3m/s可保证有80%不超标，而地面平均最大浓度可能比规定标准更低。
烟囱出口直径的计算：
*
例：地处丘陵的某炼油厂进行扩建，拟新建一烟囱排放污染物。烟囱排放条件为：出口内径3m，出口速度15m/s，烟温140 ℃ ，大气温度17 ℃ ， H2S排放量7.2kg/h。离该厂2500m处有一城镇，大气中H2S现状浓度是0.5μg/m3，为使该城镇H2S的浓度低于10 μg/m3 ，问要建多高的烟囱才能满足要求？设计风速取3m/s。
环境毒理学课后习题答案
环境毒理学第一章绪论1、什么是环境毒理学？它是怎样产生的？环境毒理学（environmental toxicology）是利用毒理学方法研究环境，特别是空气、水和土壤中已存在或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物，对人体健康的有害影响及其作用规律的一门学科。
是环境科学（environmental sciences）和生态毒理学（ecotoxicology）的重要组成部分。
环境毒理学的产生过程：早在远古时代，人们对一些动植物的有毒作用就已有认识，并已有文献记载。
18世纪西班牙化学家和生理学家Bonaventura Orfila:现代毒理学的奠基人。
毒理学在第二次世界大战后得到快速发展。
2、环境毒理学的研究对象、主要任务和内容是什么？环境毒理学的研究对象主要是对各种生物特别是对人体产生危害的各种环境污染物（environmental pollutant）。
环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。
环境毒理学的主要任务是研究环境污染物对人体的损害作用及其机理，探索环境污染物对人体健康的损害的早期检测指标和生物标志物，从而为制定环境卫生标准和有效防治环境污染对人体健康的危害提供理论依据；此外，根据环境污染物对其他生物（包括动物、植物、微生物等）个体、种群及生态系统的危害，甚至在特定环境中对整个生物社会的危害，研究其损害作用及其机理、早期损害指标及防治理论和措施。
环境毒理学的最终任务是保护包括人类在内的各种生物的生存和持续健康的发展。
环境毒理学的主要内容是研究环境污染物及其在环境中降解和转化产物对机体相互作用的一般规律，包括毒物在体内的吸收、分布和排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程，剂量与作用的关系，毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。
3、阐述环境毒理学的主要研究方法。
体外试验（in vitro test）：器官水平（包括器官灌流和组织培养，基本保持器官完整性，常用于毒物代谢的研究）；细胞水平（应用的细胞包括已建株的细胞系（株）和原代细胞（可用不同的器官进行制备），可用于外来化合物的毒性和致癌性的各种过筛试验，也可用来研究化合物的代谢和中毒机理的探讨）；亚细胞水平（研究中毒机理、毒物引起损伤的亚细胞定位以及化合物代谢）；分子水平（如研究毒物对生物体内酶的影响）。
02-1环境化学第二章__大气环境化学(1)
（三）中间层
从平流层顶到约85km的高度
特点：
1、空气更稀薄 2、无水分 3、温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低
（-100℃） 4、对流运动强烈。 5、中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。
（四）热层
从80km到约500km的高度
特点： 1、温度随高度增加迅速增高； 2、大气更为稀薄; 3、大部分空气分子被电离成为离子和自由
第一节 大气结构、组成和性质
一、大气垂直分层 二、大气的组成 三、大气中的主要污染物
一、大气垂直分层
通常把静态大气的温度和密度在垂直方向上的分布， 称为大气温度层结和大气密度层结。
大气
依据
大气的 温度层结 密度层结 运动规律
划分为
对流层 平流层 中间层
热层 散逸层
（一）对流层
平均厚度12km,赤道19km，两 极8-9km，云雨主要发生层， 夏季厚，冬季薄。
以上快 (占N9O0%＋以1上／)2，O其2 次才N为ON2O2（仅占10%左慢右）
（三）含碳化合物的来源和演变
CO、CO2、CHx、含氧烃等
1、CO
1）危害
阻碍体内氧气输送 参与光化学烟雾形成
·OH ＋ CO CO2 ＋ H· O2 ＋ H· HO 2·＋ M
NO ＋ HO2· NO2＋ ·OH
N2O ＋
N2＋O·N2O ＋
hv N2O ＋
O2N·O
N2＋O2
O·
（二）含氮化合物的来源和演变
2、NOx
1）危害
NO、NO2，通式NOx
与血红蛋白结合，肺炎
损伤叶组织、造成斑点 光化学烟雾
（二）含氮化合物的来源和演变
NO、NO2，通式NOx
气体扩散
(三)高架连续点源扩散模式（有界空间）实际的污染物排放源多位于地面或接近地面的大气边界层内，污染物在大气中的扩散必然会受到地面的影响，这种大气扩散称为有界大气扩散。
所以在建立大气扩散模式时，必须考虑地面的影响。
根据前述假定(4)污染物在扩散中质量守恒，即污染物在扩散过程即不增加也不减少。
图4-3根据无界空间点源扩散的高斯模式，可以推导出高架连续点源在正态分布假设下的高斯扩散模式。
式中、-- 污染物在y、z方向分布的标准差，m；ρ-- 任一点处污染物的浓度，g/m3；-- 平均风速，m/s；H -- 有效源高，mQ -- 源强，g/s如图4-3所示，我们可以把P点污染物浓度看成是实源贡献和像源贡献之和：实源贡献像源贡献所以点的实际污染物浓度应为由此模式可以求出下风向任一点的污染物浓度。
下面介绍几种常用的大气扩散模式。
(1)地面浓度模式 (2)地面轴线浓度模式(3)地面最大浓度模式(1)地面浓度模式我们最关心的是地面上污染物浓度，而不是空间任一点的污染物浓度。
令Z=0，由高架点源扩散模式，得:高架连续点源高斯模式推导示意图(2)地面轴线浓度模式地面浓度是以X轴对称的，轴线X上具有最大值，向两侧（y 方向）逐渐减小，由地面浓度模式，令y=0时，得到地面轴线浓度模式：由地面浓度模式在y=0时得到地面轴线浓度：(3)地面最大浓度模式（即地面轴线浓度最大浓度）我们知道，，是距离x的函数，而且随x的增大而增大。
两项共同作用的结果，必然在某一距离x处出现浓度的最大值。
在最简单的情况下，假设标准差的比值不随x的变化而变化，而是一常数把地面轴线浓度对求导，并另其等于0，再经过一些简单运算，即可求得地面最大浓度及其出现距离的计算公式：。
大气污染物的扩散与气象条件
学表达式称为风速廓线模式。建立起风速廓线模式，就可以利
○ 用已有的地面风资料，模拟计箅出不同高度的风速。近地面层常 ○ 用的两种风速廓线模式是对数律和指数律。
气象条件对大气污染物扩散的影响
温度层结
A
温度是决定烟气抬升的一个 重要因索；
B
温廓线是表示温度随髙度增 加而发生的变化， 能够反映 温度随高度的变化影响热力 湍流扩散的能力。
量同。 任何情况下，低云量不得大于总云量。
表征大气状态的基本气象要素
5、能见度
能见度是指视力正常（对比感阈为0.05〉的人， 在当时天
表1气-5能见条度级数件与白曰下视程 ，能够从天空背景中为单位。能见度表
示 了大能气见清度级洁、
白日视程/m
三是气温随高度递增，即通常 所称的逆温现象或稳定层结， 一般 出现在少云、无风或小 风的傍晚到夜间直至早晨日出。
气象条件对大气污染物扩散的影响
温度层结
逆温是对大气污染物扩散、稀释非常不利的气象条件之一。
逆温层是非常稳定的气层，阻碍烟流向上和向下扩散，只在水 平 方向有扩散，在空中形成一个扇形的污染带；而且，一旦逆 温层消退，在近地面会有短时间 的熏烟污染现象，可能会造成 相对较高浓度污染。
大气污染物的扩散与气象条件
大气污染物的扩散:进入大气中的污染物， 受大气水平运动、湍流扩散运动以及大 气的各种不同尺度的扰动的影响，而被 输送、混合和稀释。
大气污染物的扩散与气象条件
❖ 影响大气污染物扩散的范围、 强度和程度的因素 (1)污染物的性质(物理的和化学的，颗粒污染物与气态污物〉; (2)污染源的参数(污染物的排放量、组成、排放方式、排放源的几何高度及形状、密集
大气污染物的扩散与气象条件2(1)
气象条件对大气污染物扩散的影响
气象条件对大气污染物扩散的影响
气象条件对大气污染物扩散的影响
气象条件对大气污染物扩散的影响
气象条件对大气污染物扩散的影响
气象条件对大气污染物扩散的影响
5、混合层厚度
•概念 •由于热力和动力作用，大气边界层内会出现上、下层湍流强度 不同的现象。 •若下层空气湍流强，上层空气湍流弱，中间存在一个湍流强度 不连续面，此时湍流不连续面上下两侧污染物浓度差别很大，该 不连续面犹如一个盖子一样，抑制下层空气向上输送，污染物在 下层空气强烈混合，称不连续面以下能发生强烈湍流混合的层次
气象条件对大气污染物扩散的影响
7、天气形势
影响近地面污染物浓度变化的各个气象要素不是独立的，也 不是各自单独对落地浓 度起作用。
为了判断各个气象要素对污染物浓度的综合影响，应分折天 气系统和大气环 流形势与污染的关系。
天气形势是指大范围气压分布状况。 局地气象条件总是受天气形势的影响和制约 的，因此局地扩
大气污染。其多发生在晴天的夜间或清晨，风速 较小的情况下。
气象条件对大气污染物扩散的影响
(4)熏烟型。 在烟囱顶部以上的大气层处于稳定状态，烟囱高度以下的大气层处于
不稳定状态，此时上面的逆温层好像一个“锅盖”，使污染源排放的烟 气不能向上扩散，而只能大量下沉，在下风向地面造成严重污染，许 多烟雾事件均是在此条件下形成的。这种烟形通常发生在冬季日出后 1~2 h，持续时间约0.5〜1 h。
大气混合层产生的主要原因是温度层结的不连续性，即有上 部逆温的存在。根据成 因的不同，混合层可分为以下几类：
1、逆温破坏产生的混合层 2、对流混合层 3、下沉逆温混合层 4、城市热岛混合层 5、海陆边界混合层(海陆热力内边界层〕
大气中污染物的扩散
五 绿化造林
绿色植物除有调节气候、吸尘、降噪的功效外,还可 吸取大气中的有害的污染物,起到净化大气污染的作 用。针对大气污染区的特点,结合多个绿色植物的特 性,筛选多个对大气污染物有较强的抵抗和吸取能力 的绿色植物,努力扩大绿化面积,既能美化居室环境, 又能大大减少大气污染的危害,是进一步改善大气环 境质量的重要方法。
1．地形和地物的影响 2．山沟风 3．海陆风 4．都市热岛环流
一、重要大气污染物控制技术： （一）烟尘 1.机械式除尘装置 2.袋式除尘装置 3.湿式除尘装置 4.电除尘装置
（二）SO2 1.燃料脱硫
2.燃烧脱硫
3.流化床燃烧脱硫
全方面规划、合理布局 选择有利污染物扩散的排放方式 区域集中供暖、供热 变化燃料构成 绿化造林 大气污染控制技术
对气温垂直递减率与干绝热垂直递减率进行比较 能够判断大气与否稳定。
在对流层中，普通状况下气温随高度的增加而递 减，每上升单位高度气温减少的度数称为气温直 减率，以r表达 。在对流层中，气温直减率平均是 0.65℃/100m，但有时在局部地区气温随高度的增 加而逐步升高，即出现逆温。也有时在局部地区 气温随高度的增加而递减很快。
一、天然水在环境中的循环：
（一）地球上天然水资源的分布
（二）天然水在环境中的循环。
海洋：2500年，深层地下水：1400年，湖泊：17年， 土壤水：1年，河川水：16天，大气水：8天，生物 水：几小时。
二、天然水的水质：
（一）天然水水接触的物质的成分和溶解度；另首先取决于 这一作用进行的条件。
（一）气温垂直递减率 （二）大气稳定度 （三）逆温 （四）影响大气污染物扩散的气象因素
(一)气温垂直递减率
干空气块或未饱和的湿空气块在绝热条
第二章 大气污染源
在生产过程中投人的物料量是
∑G＝ΣG1＋ΣG2 ∑G等于产品重量ΣGl;物料流失量（ΣG2）的总和：
此式既适用于整个生产过程的总物料衡算，也适 用于生产过程中任何一个步骤或某一生产设备的局 部物料衡算，不论进人系统的物料是否发生化学反 应或反应是否完全，都是成立的。
3.经验计算法
根据生产过程中单位产品的经验排放系数进行计算，
二、大气污染物浓度表示法与单位换算
大气中所含污染物的浓度通常有两种表示方
法：①体积／体积；②质量／体积。
1.体积／体积浓度表示法
这是国际上常用的一种表示方法。一般按cm3
／m3表示，即每立方米空气中所含污染物的体 积立方厘米数。因1m3＝106cm3，故实际使用 时，曾以百万分率符号PPM＝10-6表示，更小 的单位还有PPb＝10-9，ppt＝10-12。
5.碳氢化合物
由碳元素和氢元素组成的化合物总称为碳氢化合物，可用符 号HC表示。 碳氢化合物包括脂肪烃、脂环烃、芳香烃。脂肪烃又包括烷 烃、烯烃、炔烃，在常温下随碳原子的多少不同而分别呈气 态、液态和固态。 目前污染大气的碳氢化合物主要是广泛应用石油和天然气作 燃料和工业原料而产生的。
从大气中去除碳氢化合物的机制依赖于它们所含的
H2S作为人工源，全世界人工排放的H2S是SO2的2％，约 为300万吨（据Sheehy，1963），作为自然源，每年海洋 和陆地生物腐烂分解产生的H2S量不同学者有不同估计，从 0.907～2.87亿吨不等，但都认为远远超过人工源。H2S进人 大气后可被原子氧、分子氧、臭氧等氧化成SO2，一般认为 大气中H2S的寿命仅为几个小时。 的途径主要是降水冲洗，向土壤和植物的扩散、硫酸盐微粒 的干沉降。
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（ ） 风 对 污 染 物 浓 度 分 布 的 作 用
①整体输送作用 污染区总是处于污染源的 下风向 将污染源安排在易于扩散 的城市的下风向。
1
②冲淡稀释作用
②冲淡稀释作用 风速越大，单位时间混合的清洁空气量越多。 污染物浓度与污染物的排放总量成正比，与平
均风速成反比，若风速提高一倍，则下风向的污
当发生等温或逆温时，大气是稳定的，阻碍了气
流的垂直运动，所以也将逆温层也称为阻挡层。 逆温层存在造成严重的大气污染。 逆温可发生在近地层中，也可能发生在较高气层
（自由大气）中。 根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐射逆温、
下沉逆温、平流逆温、锋面逆温及湍流逆温五种。
1、辐射逆温
在晴朗无云（或少云）的夜间，当风速较小（小 于3m/s）是时，地面因强烈的有效辐射而很快冷 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。
（三）大气稳定度对烟流形状的影响
不同大气稳定度情况下的五种典型烟流形状。
波浪型
爬升型
锥型
漫烟型
平展型
1、波浪型： 呈波浪状，污染物扩散良好，发生在全层不稳定 大气中，即γ－γ d ﹥0时。 多发生在晴朗的白天，地面最大浓度落地点距离 烟囱较近，浓度较大。
2、锥型： 这种烟流呈圆锥形，发生在中性条件下，即g－g d ≈0. 垂直扩散比平展型好，比波浪型差。
第二章 污染物的大气扩散
能源与动力工程学院 沙鹏
排放污染物传输和扩散过程，与污染源本身 特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑 物分布等因素皆有密切关系。 与气象条件的关系更为密切：风向、风速、 大气湍流运动、气温垂直分布及大气稳定度 等气象因素的变化。
第一节、大气圈垂直结构及气象要素
环境大气或地球大气（简称大气) 大气圈：自然地理学将受地心引力而随地球 旋转的大气层。 大气圈的垂直结构：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。
3、平展型： 垂直方向扩散很小，像一条带子，俯视烟流呈扇 形展开。 发生在烟囱出口处于逆温层中，即该大气g－g d ﹤－1。 污染随烟囱高度不同而异。当烟囱很高时，近处 地面上不会造成污染。
（4）爬升型（屋脊型）
下部是稳定的大气，上部是不稳定的大气。
日落后出现，地面由于有效辐射的放热，低层形 成逆温，而高空仍保持递减层结。 持续时间较短，对近处地面污染较小。
下沉逆温多出现在高压控制区内，范围很广，厚 度也很大，一般可达数百米。 下沉气流一般达到某一高度就停止了，所以下沉 逆温多发生在高空大气中
3、平流逆温
由暖空气平流到冷地面上而形成的逆温称为平流 逆温。 这是由于低层空气受地面影响大、降温多，上层 空气降温少所形成的。 暖空气与地面之间温差越大，逆温就越强。 当冬季中纬度沿海地区海上暖空气流到大陆上及 暖空气平流到低地、盆地内聚集的冷空气上面时， 皆可形成平流逆温。
风速越大，湍流就越强，污染物的稀释扩散速 率就越快，大气污染物的浓度就越低。
二、大气稳定度对污染物扩散的影响
（一）气温直减率 指单位（通常取100m）高差气温变化率的负 值，用g表示，公式如下：
dT g dZ
（式2-1）
若气温随高度增加时递减的，则g为正值；反 之，g为负值。
干空气在绝热上升（或下降）过程中，每升高 或下降单位高差（通常取100m）的温度变化率 的负值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简 称干绝热直减率，用γd表示，其定义式为：
（式2-2）
干空气在绝热上升（或下降）运动时，每 升高（或下降）100m，温度约降低（或上升） 1K。 对于作绝热升降运动的湿空气块，在其未 达到饱和状态前，也是每升降100m，温度变 化约为1K。
（二）气温的垂直分布
气温沿垂直高度的分布
大 气 中 的 温 度 层 结 的 四 种 类 型
①曲线1，气温随高 度增加而递减，即g ＞0，称为正常分布 层结或递减层结。
逆温层：从同温层以上到平流层顶，气温随高 度增高而增高，至平流层顶达-3℃左右。
3、中间层
从平流层顶到85㎞高度。
特点：气温随高度升高而迅速降低，顶部气温可 达-83℃以下。对流运动强烈，垂直混合明显。
4、暖层（或电离层） 从中间层顶到800㎞高度。
特点：在强烈的太阳紫外线和宇宙射线的作用 下，再度出现气温随高度升高而增加的现象。 暖层气体分子被高度电离，存在着大量的离子 和电子，故又称为电离层。
日出后太阳辐射逐渐增强，地面逐渐增温，空气也 随之自下而上的增温，逆温便自下而上逐渐消失，即 图（d）； 大约在上午10点左右逆温层完全消失，即图（e）。
2、下沉逆温
由于空气下沉受到压缩增温而形成的逆温称为下 沉逆温。
下沉时，由于周围大气对它的压力逐渐增大，以及 由于水平辐散，该气层被压缩。 若气层下沉过程是绝热的，使气层顶部的绝热增温 大于底部。若气层下沉距离很大，就可能使顶部增温 后的气温高于底部增温后的气温，从而形成逆温。
混合层与不受湍流 混合影响的上层空气 之间出现了一个过渡 层DE，即逆温层。 低层空气经湍 流混合后，气层 的温度将按干绝 热直减率γd变化， 图中的CD。
5、锋面逆温
在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时，暖空 气因其密度小就会爬到冷空气上面去，形成一个倾 斜的过渡区，称为锋面。
在锋面上，如果冷暖空气的温差较大，也可以出 现逆温。 锋面逆温仅在冷空气一侧可以看到。
辐射逆温在陆地上常年可见，但冬季最强。
在中纬度地区的冬季，辐射逆温层厚度可达 200~300m，有时可达400m左右。 冬季晴朗无云和微风的白天，由于地面辐射超过 太阳辐射，也会形成逆温层。 辐射逆温与大气污染的关系最为密切。
图（a）是下午时递减温度层结；
图（b）是日落前1h逆温开始生成的情况，随 着地面辐射的增强，地面迅速冷却，逆温逐渐 向上发展，黎明时到达最强，即图（c）；
2、湍流（紊流）对大气污染扩散的影响
大气湍流：大气因受动力湍流影响形成的不规 则运动气流。 除了风存在着不同于主流方向（平均风向）的各 种尺寸的次生运动或漩涡运动，即湍流运动。 大气湍流运动造成流场各部分之间的强烈混合， 大大加快烟气的扩散速率。 湍流扩散速率比分子扩散速率快105~106倍。
5、散逸层
暖层以上的大气层，大气外层 。 气温很高，空气极为稀薄 空气粒子运动速度很高，可以摆脱地球引力而 散逸到太空中去。
二、大气压力及密度变化
大气压力的垂直分布总是随着高度的升高降低，
并可用气体静力学方程来描述。
大气密度随高度的变化几乎和压力的变化规
律相同。
三、大气成分的垂直分布主要取决因素
（5）漫烟型（熏烟型）
对于辐射逆温，日出后逆温逐渐消失，发展到 烟流的下边缘或更高一点时，烟流便发生了向下 的强烈扩散，而上边缘仍处于逆温层中。 下部g－g d ﹥0，上部g－g d ﹤－1。
多发生在上午8~10点，持续时间很短。
（四）逆温
大气温度层结一般是γ﹥0，即气温随高度增加 是递减的。 在特定条件下也会发生g=0或g﹤0的现象，即气 温随高度增加而不变或增加。一般将气温随高度增 加而增加的气层称为逆温层。
3500m 3000m
1700m
1500m
例如有一后500m的气层，顶高3500m，底高3000m， 气温分别为-12℃和-10℃。下沉后厚度为200m，顶高 1700m，底高为1500m。如果气温按干绝热直减率变 化，则顶部增温为6℃（增加18℃）；底部增温为5℃ （增加15℃）；结果顶部比底部气温高1℃，形成了逆 温。
染物浓度减少一半。
（2）风速对烟流扩散影响很大
① 在无风或风速小，烟流垂直的；当风速较大 时，烟流则是弯曲的
②地面污染源 风速低，污染重；风速高，污染轻。 ③高架污染源
影响具有双重性
风速大会降低抬升高度，烟气着地浓度增 大； 风速大能增加湍流，加快污染物的扩散， 使烟气的着地浓度降低。
对于某一高架源，存在危险风速，在该风速 下地面可能出现最高污染物浓度。 对于下风向所有点的平均浓度而言，风速大 对减轻污染是比较有利的。
均质大气层（均质层）：在80~85㎞以下的大 气层中，以湍流扩散为主，大气的主要成分氮 和氧的组成比例几乎不变。 非均质层：在均质层以上的大气层中以分子
扩散为主，气体组成随高度变化而变化。这层
中较轻的气体成分明显增加。
第二节、气象条件对烟气扩散的影响
影响烟气扩散的气象条件主要有：风向、大气湍 流、大气温度的垂直分布和大气稳定度等。 一、风和湍流对污染物扩散的影响 1、风对大气污染扩散的影响 风：空气的水平运动。
一、大气圈结构分层
对流层 平流层 中间层 暖（热）层 散逸层
1.对流层
（1）结构：对流层厚度随纬度增加而降低；
（2）对流层主要特征 较薄
集中了整个大气质量的¾ 和几乎全部水蒸气
主要的大气现象都发生这里 大气温度随高度增加降低(每升高100m平均降 温约0.65℃)
空气具有强烈的对流运动：主要由于下垫面受 热不均及其特性不同造成。 温度和湿度的水平分布不均：发生大规模空 气的水平运动(风)。
大气边界层（或摩擦层）：气流受地面阻滞和摩 擦影响大，厚度为1~2km 。 自由大气：
近地层：从地面到50~100m的一层。上下气温只 差很大，可达1~2℃。
边界层气温的日变化很明显，近地层昼夜可相
差十几乃至几十度。
风速随高度的增加而增大。
大气上下有规则的对流和无规则的湍流运动，
水汽充足，直接影响大气污染物的传输扩散和转
②曲线2，气温直减率 等于或近似等于干绝 热直减率，即g=gd， 称为中性层结。
气温沿高度分布 曲线或温度层结曲 线，简称温度层结
大 气 中 的 温 度 层 结 的 四 种 类 型