第三章 主要气象条件与大气污染
第三章 大气污染与气象条件
湿空气团（水份饱和），绝热上升，有水汽凝结
放热，加热气块。所以，饱和湿度空气绝热上升
减温率γm恒小于干绝热减温率γm ＜ γ g
绝热减温率
湿绝热 减温率 γm恒小 于干绝 热减温 率 γm ＜ γ g
lnP
趋于平行
γm
γd t
大气稳定度与大气污染
大气温度直减率可判断其稳定性 γ ＞ γ d 大气层结不稳定 γ ＜ γ d 大气层结稳定(逆温) γ = γ d 大气层结中性(等温) γ 大气越不稳定, γ 大气越稳定 大气稳定度与大气污染的关系； γ ＞ γ d大气不稳定、湍流和对流发展 充分，扩散稀释能力强 γ ≤ γ d大气稳定、形成阻挡层、湍流和 对流不易发展，扩散稀释能力弱， 易造成污染。
(2) 风速
决定污染物冲淡稀释的速度
2m 风速u=2m/s
6m 风速u=6m/s
1个烟团/s
1个烟团/s
可见：风速U越大，单位时间内通过烟囱口的空气体积 越大，单位体积混合气体内的污染物浓度就越小
风速在两层气流间及与地面 间引起被迫对流，对流产生 湍流，湍流加速烟气与周围 洁净空气的混合稀释 风速影响输送距离 U L 污染物浓度C 污染减轻 相反，U L 污染物积累 浓度
比环境大气重：下降 轻：上升 重：不上不下
大气稳定度
影响大气扩散能力，影响因素有： 动力因素：风，湍流 热力因素：大气温度层结、气温的 绝热变化
温度层结
指大气温度随高度的变化情况-----大气温度的垂
直分布，它决定大气的稳定度,影响湍流的强度
总的趋势：H t
用气温垂直直减率r来表示, γ =0.65℃/100m
气温垂直直减率r
当γ ＞0 空气上下对流,随之湍流发展， 对污染物扩散有利 当γ ＝0 等温层 空气没有垂直运动，不 利于污染物扩散，稀释 当γ ＜0 逆温层 H t 空气对流和湍流 被抑制，污染物极难扩散
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
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。
大气污染的气象过程
热力湍流——温度垂直分布不均（不稳定）
03
04
在气温垂直分布呈强递减时，热力因子起主要作用，在中性层结情况下，动力因子起主要作用。
湍流扩散比分子扩散快105~106倍。
05
1.3.1 湍流与雷诺数
1.3 大气湍流
U——平均流动速度
L——流动特征长度
v——运动学粘滞系数
雷诺数：
Re<Re*(1000~2320)——层流
01
Re>Re**(12000~13800)——湍流
02
Re*<Re<Re**——即可以是层流也可以湍流
03
雷诺数：
大气湍流运动的强弱取决于平均动能转变为湍能的速率以及湍能消耗的速率。
以湍能消耗率和湍能补充率的比值定义一个无因此参量Rf称为通量查理孙数：
1.3.2 查理孙数
定义查理孙数（Ri）为：
当湍能消耗率大于湍能补充率，即Ri＞KMz/KHz时，湍能将减弱；
01
当湍能消耗率小于湍能补充率，即Ri＜KMz/KHz时，湍能将增强；
02
当湍能消耗率等于湍能补充率，即Ri=KMz/KHz时，湍流将维持原状；
03
临界查理孙数(KMz/KHz)：
01
小湍涡具有各项同性的性质。
高频湍流主要是由动力作用引起的；
气压梯度力：由于气压分布不均匀而作用于单位质量空气上的力, 其方向由高压指向低压。
科氏力（地转偏向力）：由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力。
名词解释：
1.1 低层大气的温度与大气稳定度
近地层大气中温度随高度分布规律受下垫面影响极大
一般说来，太阳辐射愈强、云量愈少、风速愈小、土壤导热性愈差则气温的垂直变化愈大。
城市大气污染与气象条件的相关性分析
城市大气污染与气象条件的相关性分析随着城市化进程的加速推进，城市大气污染问题日益凸显。
大气污染给人们的生活和健康带来了严重的威胁。
为了有效控制和减少大气污染，我们需要深入了解大气污染与气象条件之间的相关性。
本文将分析城市大气污染与气象条件的相关性，并探讨其影响因素和解决方法。
首先，城市大气污染与气象条件之间存在密切的相关性。
气象条件包括温度、湿度、风速和风向等因素。
这些因素会直接影响大气中的空气流动和污染物扩散。
温度对大气污染的影响非常重要。
研究表明，温度升高会促进大气污染物的化学反应速率，加剧污染程度。
高温条件下，污染物散发速度加快，臭氧生成的速度也会增加。
此外，湿度和风速因素也会影响大气污染物的扩散和输送。
较高的湿度可以有效降低大气中的污染物浓度，而风速的大小会影响污染物的传输距离和扩散范围。
其次，城市大气污染与气象条件相关性的程度会受到其他因素的影响。
城市地理环境是一个重要的因素。
地形和建筑物的分布会改变大气流动的方向和速度，从而影响大气污染物的传播和分布。
此外，城市中的工业活动、交通状况和建筑废气等因素也会对大气污染产生影响。
这些因素会增加大气污染物的排放量，使得城市大气污染问题更加严重。
然而，城市大气污染与气象条件相关性的解释并不简单。
不同城市之间的气象条件和大气污染状况存在很大的差异。
城市自身的发展水平、经济结构和环保措施也会对大气污染产生重要影响。
因此，我们需要进一步探索城市大气污染与气象条件相关性的机制，并采取相应的措施来减轻大气污染的程度。
对于城市大气污染与气象条件的相关性，我们应该采取一系列综合措施来解决。
首先，加强城市空气质量监测体系的建设，及时获取大气污染的相关数据。
其次，加强城市规划和建设，合理布局工业和交通设施，减少污染物的排放。
同时，加强对污染物排放源的监管和管理，确保环境保护法规的有效实施。
此外，还应该推广和应用清洁能源和绿色技术，减少对化石燃料的依赖，降低空气污染物的排放。
03环境科学概论-大气环境
空气中氧化剂特别是O3也包括PAN（过氧乙酰硝酸酯） 及其他化合物是烟雾形成的指标。
发生光化学烟雾还必须有烃类参加，烯烃特别能使烟 雾形成，也必须有NOx参加，NOx是建立导致烟雾形成的 起始光化学过程。 •光化学烟雾三个重要条件：NOx、HCs和紫外线
氮氧化物危害：
氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨主要物 质之一
形成光化学烟雾的重要物质 消耗臭氧的重要因子 NO2对人有生理刺激和腐蚀作用，引起城市居
民产生急性呼吸道病变的一种原因 可腐蚀织物、材料、破坏染料，使之褪色 危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎
D.碳的氧化物
CO主要是由含碳化合物不完全燃烧产生的无色 无味无刺激性的有毒气体。对人体的危害主要是阻 碍体内氧气的传输，使人体缺氧，导致死亡。
或者污染物之间相互反应，从而生成与原来的物质在理化性质 上完全不同的新的污染物
B.根据物理状态
• 固态、液态和气态
C.根据化学组成、性质
• 碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物、碳氢化合物、氧化剂、颗粒 物及气溶胶、放射性物质
主要污染物
类别
一次污染物
含硫化合物 含氮化合物 碳的氧化物 碳氢化合物 含卤素化合物
PM2.5 染毒病理实验
PM2.5染毒剂量增加 •肺泡上皮细胞增生 •间质血管扩张淤血 •肺泡壁逐渐增厚
B.含硫化合物
• 主要指H2S、SO2和SO3。湿度大的情况下，含硫化 合物最终被氧化形成硫酸，是硫酸型酸雨的主要来 源。
• 二氧化硫是一种无色的刺激性气体, 腐蚀性很大， 会严重刺激人的呼吸系统，使人出现咳嗽、嗓子疼、 胸闷和感到呼吸受阻，刺激腐蚀人的肺部，可造成 肺气肿和支气管炎，并加重哮喘病情。
大气污染与气象条件的关联分析
大气污染与气象条件的关联分析近年来，大气污染已经成为全球范围内的一个重要环境问题。
许多城市的空气质量严重下降，不仅给人们的身体健康带来了威胁，也对生态系统和气候变化产生了不可忽视的影响。
而大气污染和气象条件之间的关联也引起了人们的关注和研究。
首先，我们来看看大气污染对气象条件的影响。
大气污染物，如颗粒物、硫化物和氮氧化物等，会改变大气的物理和化学性质，从而影响气候系统的运行。
一方面，大气污染物会导致大气层中排放气体的增加，增加了温室效应，加剧了气候变化。
另一方面，大气污染物也会影响云的形成和降水模式，产生更多的云凝结核和降水核，导致降水的时空分布发生变化。
除此之外，大气污染还会导致能见度下降，形成雾霾天气，阻碍了太阳辐射的到达地表，影响了地表的能量收支平衡。
因此，大气污染对气象条件的影响是多方面的，涉及到气候、降水、云和能量等多个方面。
其次，气象条件对大气污染的形成和传输也起着重要作用。
气象条件可以影响大气污染物的排放、扩散和沉降过程。
在一些特定的气象条件下，如稳定的大气层结、弱风和低温等，大气污染物较容易在较低的层次中积聚，导致污染物浓度上升，加剧了空气质量问题。
相反，在较好的气象条件下，如强风和大气层结的变动等，大气污染物的扩散和稀释效应比较明显，有利于减少污染物的浓度，改善空气质量。
此外，气象条件还可以影响大气污染物的沉降过程。
对于大气中的悬浮颗粒物，如PM2.5和PM10等，气象条件的变化对其沉降速度有显著影响。
因此，了解气象条件对大气污染的影响是制定有效的污染防治策略的重要先决条件。
然而，大气污染和气象条件之间的关联并不是简单的因果关系。
气象条件和大气污染的相互作用受到许多因素的影响，包括地理位置、气候特征、人类活动和自然因素等。
在不同的区域或季节，气象条件和大气污染的关联可能会有所不同。
例如，在沿海地区，海洋盐尘和大气气溶胶的输送可能会影响大气污染物的生成与传输过程。
而在气候较干旱的地区，沙尘暴和火灾等自然因素也会对大气污染产生较大的影响。
大气污染气象学
第三章大气污染气象学讲授2学时教学要求要求了解与大气污染相关的气象学全然知识，理解和把握大气圈的结构、要紧气象要素、大气稳定度和逆温的概念。
教学重点把握大气层结构及大气的热力过程。
教学难点大气的热力过程、大气稳定度和逆温。
教学内容：§3-1大气圈结构及气象要素§3-2大气的热力过程§3-3大气的运动和风污染物排进大气后是否引起严峻大气污染除取决于污染物的排进量外与污染物在大气中的扩散稀释速度关系极大。
各区域经常进行环境监测，测定各污染物的情况，我们会发觉在同天大气监测值差异非常大。
而统一污染源不可能差异非常大，有时监测值会几百倍，造成这种现象的缘故是与污染物的传输扩散与气象条件有着紧密的关系。
近年来，在研究各种气象条件对大气污染物的传输扩散作用和大气污染物质对天气和气候的妨碍条件中逐渐形成了一门新的分支学科——大气污染气象学。
本章只讨论气象条件对大气污染物的传输扩散作用，初步把握厂址选择和烟囱设计中的一些咨询题，为进一步学习污染气象学知识打下根底。
§3-1概述一．低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶胶粒子。
二．大气的垂直结构三．妨碍大气污染的要紧气象要素气象要素〔因子〕：表示大气状态和物理现象的物理量在气象上称之。
气象要素的数值是直截了当瞧测获得的，要紧有：气温、气湿、气压、风向、风速、云况、能见度、落水、蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等，下面分不介绍几个：1.气温：空气湿度是反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量，常用的表示方法有：尽对湿度、水蒸气压力、体积百分比、含湿量、相对湿度、露点等。
2.风a)定义：什么是风？空气水平方向的流淌喊风。
b)形成：风要紧由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由湿度分布不均造成。
风的特性用风向与风速表示，它是一向量。
由于温度分布不均而形成的风从图a瞧出地面AB上，t1=t2,水平方向上的温度和气压到处相等，AB上空各高度在水平方向上的T、P也到处相等，那么等压〔各处气都相等的面〕与地面平行，如今大气静止状〔无风〕。
大气污染气象学
气体静力学方程：
P g
z
主要气象要素
3．气湿（空气的湿度，空气的干燥程度） 绝对湿度——1m3湿空气中含有的水汽质量
相对湿度——空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度 的百分比，空气的干湿程度和相对湿度有关，而和绝对湿度却 无直接关系。例如，空气中所含有的水汽的压强同样等于 1606.24Pa（12.79毫米汞柱）时，在炎热的夏天中午，气温约 35℃，人们并不感到潮湿，因此时离水汽饱和气压还很远，物 体中的水分还能够继续蒸发。而在较冷的秋天，大约15℃左右， 人们却会感到潮湿，因这时的水汽压已经达到过饱和，水分不 但不能蒸发，而且还要凝结成水 。
定量判断 ：
气 块 ： p i iT i 环 境 ： pT
（单位体积块）加速度ag(i) i
，将
pi
pRTiRTi
代入上式得：
ag(Ti T) g(Ti 1)
T
T
高 度z zz （ 一 般 均 满 足 绝 热 条 件 ）
气 块 ： Ti Ti0dz
环 境 ：TT0 z
大气稳定度及其判据
T 0 T i 0
大气圈垂直结构
➢ 平流层（对流层顶～50~55km）
➢ 同温层——对流层顶35~40km，气温-550C左右 ➢ 逆温层——同温层以上，气温随高度增加而增加 ➢ 臭氧层——20~25km臭氧层浓度达到最大值 ➢ 臭氧层能强烈吸收波长200~300nm的太阳紫外线。 ➢ 平流层集中了大部分臭氧 ➢ 没有对流运动，污染物停留时间很长，尤其是氟氯烃等大气污染
湍流逆温：
锋面逆温：冷暖空气相遇，暖空气上爬，形成的逆温区。
烟流型与大气稳定度的关系 波浪型（不稳）γ〉γd
锥型（中性or弱稳） 扇型（逆温） 爬升型（下稳，上不稳） 漫烟型（上逆、下不稳）
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
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。
第三章大气污染气象学
气块下降时，dZ↘。 F1 G 0 a 0 ，符合不稳定条件。
∴ d 0 无论上升、下降均属于不稳定状态。 <2> d 0
气块上升， dZ↗， F1 G 0 a 0 ，稳定状态；
气块下降，dZ↘。 F1 G 0 a 0 ，稳定状态。
在此状态下，不易扩散。
γ=0 等温；γ<0 逆温是稳定状态中更稳定的状态。
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
大气稳定度及其判据
定量判断
气块： pi i Ti 环境： p T
（单位体积块）加速度 a g( i ) ，将 pi p RT iRTi 代入上式得：
i
a g(Ti T ) g(Ti 1)
风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（一定时 间如2或10min的平均值）
u 3.02 F 3 (km/h) F－风力级（0～12级）
主要气象要素
5．云 云是飘浮在空中的水汽凝结物，由大量小水滴或小冰晶或两者 混合物组成。云高和云量对污染物扩散具有重要意义。 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（2500m以下） 中云（2500～5000m） 高云（5000m以上）
表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）
100m，温度降低（或升高）约1℃。
气温直减率
3、位温（θ）
位温：把各层中的气块由最初的压力P循着干绝热的程序订正到 一个标准压力1000hPa时所具有的温度。
T
1000
R Cp
T
1000
0.288
P
P
任何一气块的位温是不变的（干绝热情况）；而非绝热情况下， 位温是变化的。∴位温比气温更能代表气块的热力学性质。
大气污染与气象条件课件
气象条件对大气污染的综合影响
气象条件综合影响大气污染程度
在特定的气象条件下，污染物会在特定区域积累，导致空气质量恶化。
气象条件影响大气污染的时空散布
在不同的气象条件下，大气污染的时空散布也会有所不同。
03
大气污染防治措施与政策
工业污染防治措施
80%
严格环保法规
制定严格的环保法规，要求企业 采取有效的污染控制措施，并建 立环保责任制度。
政策法规完善
未来将进一步完善大气污染防治的政策法规，加大对违法行为的惩 戒力度，提高治理效果。
大气污染防治面临的挑战与问题
污染源复杂
01
大气污染源复杂多样，包括工业排放、交通尾气、农业活动等
，治理难度较大。
气象条件影响
02
气象条件对大气污染的扩散和演变具有重要影响，如何有效应
对气象条件变化带来的挑战是当前亟待解决的问题。
大气污染类型
根据污染物的性质和来源，大气污染可分为多种类型，如燃煤型 、机动车尾气型、工业污染型等。
大气污染的危害与影响
对人体健康的影响
大气污染可引起呼吸系统疾病、心血管疾病等，对 儿童和老年人等敏锐人群的危害更为严重。
对生态环境的影响
大气污染可导致植物生长受阻、生物多样性减少、 土壤和水体污染等。
温度层结对大气污染的影响
稳定层结
在稳定层结条件下，污染物容易在近地面积累，导致空气质 量恶化。
不稳定层结
在不稳定层结条件下，有利于污染物的垂直扩散，减轻空气 污染程度。
降水对大气污染的清除作用
湿清除
降水能够将空气中的污染物冲刷到地 面或水体中，从而降低空气污染程度 。
干清除
降水前的湿清除作用能够将空气中的 污染物清除到一定程度，有利于后续 的干清除作用。
第3章 大气卫生 环境卫生学第八版
气块干绝热垂直递减率：γd=0.986oC/100m
下沉逆温
烟波扩散的类型
① 波浪型 ② 锥型 ③ 扇型 ④ 上扬型 ⑤ 烟熏型
3. 气压：与海拔高度、地理纬度和空气温度等有关。 4. 气湿：大气中含水的程度，常用相对湿度（%）表示 。 （三）地形 地形可以影响局部的气象条件，从而影响 当地大气污染物的稀释和扩散。 热岛（heat island）效应：人口密集的城市热量散发远 大于郊区，造成城区气温较高，往郊外方向气温逐渐降低 。如果在地图上绘制等温图，城区的高温部就像浮在海面 上的岛屿。
细颗粒物 Dp≤2.5m
fine particle particulate matter, PM2.5 在空气中悬浮的时间更长,对健康的危害更大
超细颗粒物 PM0.1
大于5μm的颗粒物多滞留在上呼吸道，对粘膜 产生刺激和腐蚀作用，常发生慢性鼻咽炎、慢 性支气管炎.
小于5μm的颗粒物多滞留在细支气管和肺泡， 可与NO2协同，损伤肺泡和粘膜，引起支气管 和肺部炎症。长期持续作用，可诱发COPD， 出现继发感染，可导致严重后果。
（二）健康影响
1. 对呼吸系统的影响：局部组织的堵塞作用、 慢性炎症、COPD；
2. 对心血管系统的影响
干扰中枢神经系统； 进入血循环，诱发血栓； 刺激呼吸道产生炎症，并释放细胞因子，导
致血管损伤。
3. 致癌作用； 4. 其他：对人群死亡率的急、慢性影响；
（三）影响颗粒物生物学作用的因素
• 大气中主要污染物
1. 颗粒物 2. 二氧化硫 3. 氮氧化物 4. 一氧化碳 5. 臭氧 6. 铅 7. 多环芳烃
环境卫生学03第三章-大气卫生
气压低 10℃
1000m
膨胀
气压高 20℃
地面
压缩
● 大气稳定度取决于 r 与 rd 的相对值和 r 的绝对值
上升
10℃ 1000 m 5℃
10℃ 1000 m
15℃
rd=1
r=1.5
下 rd=1
降
r =0.5
20℃
气体------SO2、CO、NOX等 蒸汽------汞蒸汽、苯蒸汽
沉降性颗粒物------粒径>100um颗粒物 ● 颗粒物质 总悬浮颗粒物(TSP) ---粒径≤100um颗粒物 （固体、液体） 可吸入尘(IP)(PM10)----粒径≤10um颗粒物
细粒子（PM2.5)----粒径≤2.5um颗粒物
SO2 CO
NO2 HC 灰尘
一般情况 燃烧良好
60 0.23 9.1 0.1
11 3
60
60
1.4
22.7
9.1
3.6
0.5
5
11
11
6
9
（二）生活炉灶和采暖锅炉 (living stove)
● 生活炉灶的排放特点 1、量大 2、燃烧不完全，污染物排放量高 3、无組织排放 4、低空排放，直接影响居民健康
热层 （电离层）
-60℃
0℃
大气结构示意图
------------中间层 -------------
平流层（同温层）
-----------对流层 ------------+60 ℃
1、对流层 (troposphere)
● 包含空气总量的95% ，含有一定量的水 蒸汽、烟尘、微生物等夹杂物
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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征（最高峰、次高峰；最低值、次低值）。
年变化： 大陆型——冬季气压最高，夏季气压最低； 海洋型——夏季气压最高，冬季气压最低； 高山型——夏季气压最高，冬季气压最低。
㈢ 气压对污染物迁移的影响
1. 高气压——形成高浓度污染
2. 低气压——可减轻或消除污染
主要气象条件与大气污染
风速
决定着污染物冲淡稀释的速度；
较大的风速意味着有较大的湍流活动；
影响输送பைடு நூலகம்离。
㈣ 湍流 1.湍流形成的原因 热力湍流：由于垂直方向温度分布不均匀引起。
机械湍流：由于垂直方向风速分布不均及地面粗
糙度引起。
2.湍流与大气扩散
湍流有极强的扩散能力，它比分子扩散快105～106
⑴ 气球观测
⑵ 铁塔观测
⑶ 遥感仪器
3. 气温测量中的防辐射设备
防止辐射误差的途径有以下几种：
⑴ 屏蔽，使太阳辐射和地面反射辐射不能直接照
射到测温元件上；
⑵ 增加元件的反射率；
⑶ 人工通风，促使元件散热；
⑷ 采用极细的金属丝元件，细丝具有较大的散热 系数。
三、气压与 大气污染
㈠ 气压的定义
低云（2000m以下）
中云（2000-6000m）
高云（6000m以上）
㈡ 能见度
能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人
能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大
距离，单位：m，km。
能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出 大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘 等，可使能见度降低。
㈢ 雾：是发生在与地面相接的水汽凝结现象。 大雾：使能见度降到1km以内的雾。
γ =-dt／dz=0.65℃／100m
图 高度与温度的关系
㈡ 气温垂直分布与大气稳定度的关系
大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。
大气稳定度可分为： 稳定：当气块受到铅直方向的扰动后，如果气块具有返回 原位置的加速度，则这时的大气是稳定的。 不稳定 ：当气块受到铅直方向的扰动后，如果气块具有
轻雾：能见度在1~10km的雾。
㈣ 霾：是由悬浮在大气中的细微烟、尘或盐粒 等形成的物理现象。出现时，空气的能见度 小于1km。 干霾：相对湿度小于60%。
湿霾：相对湿度大于70%。
㈤ 降水 降水：大气中降落至地面的液态或固态水
的通称。如雨、雪等。
降水对大气污染有净化作用，降水的净化 作用与降水的强度和持续时间有关。
射逆温、平流逆温、下沉逆温、湍流逆温及锋
面逆温等五种。
1.辐射逆温：由于下垫面强烈辐射冷却而形成的逆温。
2.下沉逆温：高空高压气团下沉 扁 → 顶部增温比底部多
→
压缩变
3.平流逆温：由暖空气平流到冷地面上而下部降 温而形成的逆温。
4.湍流逆温 0＜γ ＜γ d → 低层空气湍流混合达 γ →混合之上出现过渡层（逆温层）
气压即大气压强。是指大气施加于单位面
积上的力。所谓某地的气压 ，就是指该地单位
面积垂直向上延伸到大气层顶的空气柱的总重 量。气象上常用百帕做为气压的度量单位。 1atm＝1013.25hPa＝760mmHg
㈡ 气压的变化 ⒈空间变化：随高度增加而降低，但各地区降低的程度
不同；在同一个海拔高度，各点的气压也可能不同。
d
5.锋面逆温
与污染有关的因素
逆温层的厚度
逆温层底的高度
逆温的强度（温度随高度的变化情况）
逆温层的消失时间
不同季节都应掌握上述数据。逆温
的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排
放口。
㈤ 气温的测量 1.测温元件
⑴ 液体玻璃温度表
⑵ 最高、最低温度表
最高温度表
最高、最低温度表
⑶ 自记式温度计 原理：是基于双金属片随着空气温度变化而发 生变形的原理设计的。 2.垂直气温的测量
露点等。
绝对湿度——单位体积的空气中的水汽的含 量。单位为g/m3。 体积百分数——在相同条件下，水汽在湿空 气中所占的体积百分数。
相对湿度——空气中的实际水汽压与同一 温度下的饱和水汽压的百分比。
露点——指空气在水汽含量和气压都不
改变的条件下，冷却到饱和时的温度 。
㈡ 空气湿度与大气污染 1.湿度大不利于污染物扩散
热力作用：下垫面性质影响吸热、散热的均
匀性，引起温度场和风场的变化。
二、山谷风的形成与大气污染
概念
山风—从山坡吹向山谷的风
谷风—从山谷吹向山坡的风
山谷风的形成 山坡和谷底受热不均匀而产生 山谷风分布变化规律：白天“谷风”，夜间“山 风”
山谷风形成图 （a）夜间“山风” （b）白天“谷风”；
山谷风与大气污染 若在山谷中建有排放大气污染源的工厂，往往 使污染物在山谷内往返累积。 在山谷地区的夜间，由于辐射冷却和由山风带 下来的冷空气容易在谷地积聚而形成很强的逆 温层，大气非常稳定，显然就不利于污染物的 扩散。 白天，也因地形闭塞，与外界大气交换困难， 污染也不会减轻。
近地层大气稳定度的判断
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 烟型与大气稳定度的关系
波浪型（不稳） 锥型（中性）
扇型（稳定） 爬升型（下稳， 上不稳） 漫烟型（上稳、 下不稳）
第二章 主要气象条件与大气污染
㈣ 逆温 定义：一般将气温随高度增加而增加的气层称 为逆温层。 分类：根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐
云高：云底距地面底高度。
低云（2000m以下）
中云（2000～6000m）
高云（6000m以上）
云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分
为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。
总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层
次和高度。
低云量：低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录：一般总云量/低云量的形式记录，如 10/7。 云的作用：减小气温随高度的变化。
第二节 局地环流与大气污染
教学重点和难点 四种典型的局地环流的形成及与 大气污染的关系
一、局地环流
概念
由于地形影响形成的空间和时间尺度都比较
小的地方性气流（风），称为局地环流或局 地风。 局地环流影响大气扩散的过程及原因 动力作用（机械作用）：地形粗糙加强季节
湍流，坡向差异改变局地流场和气流路径。
㈡ 大气运动的产生 ——在各种力的作用下产生的
水平气压梯度力
重力
最为主要，是引起大气运动 的直接动力
地转偏向力
惯性离心力 摩擦力
㈢ 风
1.风的成因
水平气压梯度力是空气运动的直接原因，是
空气运动的原始动力。
水平面温度分布不匀，又是产生水平气压梯 度的主要原因。
2.风的两个要素 风向：指风的来向，通常用8或16个方位表 示。 风速：指单位时间内空气在水平方向上流
动的距离，常用的单位为米／秒。
风向玫瑰图又称风频图，
是将风向分为8个或16个 方位，在各方向线上按各 方向风的出现频率，截取 相应的长度，将相邻方向 线上的截点用直线联结的 闭合折线图形（如图1） 。在图1中该地区最大风 频的风向为北风，约为20 ％（每一间隔代表风向频 率5％）；中心圆圈内的 数字代表静风的频率。
三、地形风的形成与大气污染 地形风的形成：主要是地形对气流的动力
作用，形成背坡风（涡流、转子流）
地形风与大气污染
四、海陆风的形成与大气污染 海陆风的形成
成因：由于水面与陆面的导热率和比热不同，
水域的温度变化比陆面小。 海陆风的转换过程及特点 海陆风与大气污染
五、城市风的形成与大气污染 概念
“热岛”效应——即城市比郊区、原野热，形
第三章 主要气象条件与大气污染
本章课程内容
• 边界层中风、湍流与大气污染
• 气温的分布与大气污染
• 气压与大气污染 • 空气湿度与大气污染 • 局地环流与大气污染
第一节 主要气象条件与大气污染的关系
知识目标 了解相关的概念; 弄清主要气象条件与大气污染的关系; 熟悉主要气象参数的测量。
教学重点难点
越大；反之，空气湿度越大，湿球温度降得越少，干 湿球的温差就越小。
测量方法 在无阳光照射的环境下，将干湿球温度计
悬挂于测定点1.5m高度处，5~15min后即可读
数。根据干湿球温度计的读数，直接查干湿球 温度计附有的相对湿度表，得出相对湿度。
五、其他气象条件与大气污染 ㈠ 云：是发生在高空的水汽凝结现象。
2.湿度大有助于一次污染物转化为二次污染物
㈢ 空气湿度的测量
1.仪器类型
干湿球温度计
通风干湿表
毛发湿度表
2. 相对湿度的测量——干湿球温度计
结构
一对并列装置的、形状完全相同的温度计，一支测气 温，称干球温度计，另一支包有保持浸透蒸馏水的脱 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，从而出现一个干湿球温度差。 空气湿度越小，湿球温度降得越多，干湿球的温差就
组成。
基本工作原理：P74
测量方法
⑴ 将仪器组装好并安置(或手持着)在四周开阔无
高大障碍物的地方，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对应 的读数即为风向，如指针摆动可读其中值。
⑶ 风速测量：用手指压下启动杆(风速指针回 零)，放开启动杆后，红色小指针(时间指针)
成了城市高温区。
城市风——由城市热岛效应形成由农村吹向城
市市区的的局地风，亦称城市热岛环流。
形成的原因
热力作用
下垫面性状 空气组成 城市风与大气污染 若城市效区有较多大气排放源的工厂，则 会使污染物在夜间向市中心输送，加重城 市的污染。