大气污染的气象过程资料
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。
环境学概论 第5章 大气污染及防治
本章内容
1 大气中的主要污染物以及危害 2 影响大气污染的主要气象因素 3 除尘装置的种类以及除尘原理、特性
第一节 大气污染及主要污染物
15:34
一、大气圈组成
大气圈约10 000km， 大气物理学和污染物气象学中，大气圈
层的上界为1 200 ~ 1 400km
② 可吸入颗粒物（ PM2.5）：悬浮在空气中，空 气动力学直径小于2.5um的颗粒物
③ PM0.5数量浓度比在 PM2.5中接近90%。PM0.5浓 度与居民健康危害的关系最为显著
15:34
（2）飘尘特点
粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中 易随呼吸进入人体，危害健康 吸附多种污染物，在大气中为化学反应提供
地球大气圈的总质量约6 000×1012t，占地 球总质量的0.0001%左右 大气质量50％集中在下部5km
大气质量75％集中在下部10km 大气质量90％集中在下部30km
外层：大气层的最外层 暖层：又称电离层，顶界约 800~1000km,下部主要由分子氮 组成，上部主要由原子氧组成
1985-1995 酸雨研究
1990-1995 平流层臭氧损耗机制的模拟和模式，编制ODS淘 汰国家方案，微量气体源汇（CH4, DMS, VOC, NH3, N2O）
1996-
机动车排放污染，区域空气质量（O3，PM2.5）
六、我国空气质量日报
空气质量日报的组成：
空气质量指数AQI
首要污染物 ，阿拉斯加火山爆发，使得太阳 辐射量减少10％～20％，
1963年，阿贡火山爆发后，火山灰绕地 球四周，使气温下降，气候异常。
1991年，菲律宾皮纳图博火山两度爆发， 推测火山爆发使得全球降温0.5华氏度。
邵武市大气环境影响气象评价
邵武市大气环境影响气象评价1评价区气象资料(1)地面风场①风场概况根据多年(1983年-2003年)气象统计数据统计，AA市地面风速较小，年平均风速1∙2m∕s,年静风频率为52%。
各月介于50-63%之间；主导风向为西北风，除静风外，次多风向9-3月为NW风，频率在671%之间，4-8月为ESE-E风，频率为5-6%。
风速日变化为日大夜小，一般以14时前后风速最大。
风频玫瑰见图5.27,累年风频、风速、污染系数见表5.27,不同风速分档频率见表5.2-2；其它气候要素统计资料(1983年-2003年)见表5.2-3。
②风频日变化风频随时间变化冬夏略有不同，冬季以偏西风(SW-NW)为最多，各时段均有出现，并以22-08时为最多，偏东风主要出现在1079时，静风出现在20-08时之间。
夏季西偏南风主要出在10-21时，东偏南风夜间至翌日上午出现较多，静风主要出现在23时后至次日清晨。
表5.27AA市累年风频、风速、污染系数表5.2-2不同风速分档频率表5.2-3其它气候要素统计资料（1983年-2003年）③风速日变化风速日变化总体为08时后逐渐增大，到15时达到最大，尔后逐渐减小,到20至次日07时风速较小。
风速日变化见图5.2-2oO O1234S6789101112UH151617）81920212223M网图5.2-2风速日变化图①各高度层平均风速日变化项目上空从地面（200m）~海拔1200m高度内，夏季比冬季约高Ioom~200m°边界层下层：从地面~400m0平均风速日变规律与地面风速日变基本一致，呈双峰双谷型。
白天风速大于夜间，06~08时和20~22时为风速最小时，从该高度层的风频分布可知，该层的风向、风速变化具有明显的“河道风”特征。
边界层中层：400—800mo该层风速变化小，风速日较差V3m∕s,是上下层动量交换与风速演变的过渡层。
边界层上层：800〜1200m。
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。
基于多源数据的西安大气重污染过程案例分析
基于多源数据的西安大气重污染过程案例分析1.引言西安作为中国西北地区的重要城市，经历了快速的城市化进程和经济进步，但同时也面临着严峻的大气污染问题。
大气重污染已成为制约西安可持续进步的重要因素之一。
本文旨在通过多源数据分析，深度探究西安大气重污染过程的案例，并探讨其影响因素。
2.数据来源和方法为了得到全面的数据，本探究收集了来自不同源头的数据，包括气象数据、空气质量监测数据、地理信息数据等。
然后，将这些数据进行整理和处理，接受统计分析和模拟模型等方法进行分析。
3.西安大气重污染过程案例分析3.1气象条件与重污染干系通过对比分析西安不同时段的气象数据和空气质量监测数据发现，在大气重污染发生期间，气象条件表现出一定的规律性。
长时间的高气温、低湿度以及相对较弱的风速等气象条件，有利于大气污染物的生成和累积。
3.2污染物排放源分析通过对污染物排放源进行分析，可以援助我们更好地理解西安大气重污染的来源。
工业废气排放、机动车尾气排放、燃煤污染等是西安重污染的主要源头。
其中，机动车尾气排放被认为是主要的贡献因素之一。
3.3大气颗粒物分析细颗粒物（PM2.5）是大气重污染的主要组成部分之一。
本探究对西安不同地区的PM2.5进行了监测和分析，发现其浓度分布存在明显的空间差异。
城区和工业区的PM2.5浓度明显高于郊区，显示出重点污染源的空间集中性。
4.影响因素探讨4.1城市化进程西安快速的城市化进步过程，导致城市面积的扩大和人口的增加，从而带来更多的交通运输和工业活动。
这种城市化进程给大气污染物的排放提供了更多的机会，加剧了大气重污染的发生。
4.2能源结构和环保政策西安依旧依靠于传统的燃煤能源，这也是引起大气重污染的重要因素之一。
同时，环保政策的执行也对大气质量的改善起到了一定的作用。
然而，还需要更加严格的环保政策，以增进清洁能源的使用和污染物的减排。
5.对策建议5.1加强源头治理应加强对工业废气、机动车尾气等污染源的监管和治理。
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。
气象条件等因素对空气污染的影响PPT精选文档
湍流稳定度参数－梯度理查孙数
Ri
g
z
u z
2
Ri < 0：热力因子和动力因子都使湍流运动加强;
Ri = 0：热力因子不起作用，动力因子使湍流增强；
R流i 最> 0终：是热否力发因展子，使取湍决流于减弱u ，的动大力小因。子使湍流增强，但是湍
Ri 临界值：1/2~1/4
z
Ri <1/2~1/4：湍流容易发展；
湍流逆温：低层空气湍流混合形成逆温
z
原层结曲线
z2
z1 Гd
逆温层 混合层
混合后层结曲线
36
T
不同温度层结下烟流形状
逆温 逆温
扇形 熏烟形
环形 圆锥形 屋脊形
37
3 辐射与云
不同的辐射条件及云况,稳定度情况不同.
辐射强：大气不稳定，有利于污染物扩 散；
辐射弱：大气稳定，形成逆温；不利于 污染物扩散；
度随高度明显增加 平流层气流运动主要以水平运动为主 水汽极少，颗粒物极少，能见度极好 大气污染物进入平流层后能长期存在
4
中间层
从平流层顶至85km高度左右 层内温度随高度增加而下降 空气的垂直对流运动强,故又称之为高空对
流层或上对流层
5
热层
约至550km高度 温度随高度增加而上升 带电粒子运动受地球磁场的作用明显 极光
陆地上空有周日振荡
变化缓慢
12
3) 边界层结构日变化
白天：近地面层、混合层、夹卷层； 夜间：近地面层、稳定边界层、残
留层
13
边界层结构的日变化
高度 (m)
2000
云层
卷挟
自由大气 盖顶逆温
1000
环境工程导论 第3章 大气污染-王树众
2. 大气污染
国际标准化组织(ISO) 定义：“空气污染，通常是指由于人类活 动和自然过程引起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、健康和福利或危 害了环境。”
度。）
空气过剩系数：实际空气量/理论空气量，用于固定装置。
空燃比A/F:空气量/燃料量（质量），用于移动装置。（汽油理论A/F ＝15，甲烷理论A/F＝17.2）。
良好的燃烧工况还必须满足以下三个基本条件（3T）：
①足够的温度。着火温度，燃烧维持较高温度。
②充足的时间。才能保证燃料的充分燃烬。
③充分的混合。混合不良将产生不完全燃烧产物，相当缺氧燃烧。用湍流 度衡量。
3. 雾(fog): 微小液体颗粒。水雾、油雾、酸雾、碱雾，＜100μm。 气象学中是指造成能见度＜l km的小水滴悬浮体。 气溶胶态污染物通常＜500μm。
＞100μm的颗粒易于沉降，造成的危害较小。
＜100μm的所有固体颗粒物：总悬浮微粒(TSP) ①飘尘: ＜l0μm，粒度小，质量轻，不易沉降；
(2) 液态剩余型。液体燃料不完全燃烧：
① 煤胞、油灰：油滴蒸发产生油蒸气燃烧时，一边膨胀发泡，一边 聚缩固化，生成10～300μm、表面光滑致密、内部絮状、难以燃烧的
空心焦粒；
②石油焦：油雾滴与炽热固体壁面接触时高温裂解，形成颗粒较大 的物质，结焦。
(3) 固态剩余型。固体燃料燃烧时形成，包括未燃尽固定碳和灰分（飞
其明确了：
(1)形成大气污染的原因：自然因素、人为因素；(2)造成大气污染的必要条件：即污
河津市大气污染气象条件分析
河津市大气污染气象条件分析摘要：利用2017年至2021年河津市空气污染物日浓度监测资料、同期的气象观测资料，分析了河津空气污染物的状况及其时空分布特征。
结果表明，全年平均AQI为105左右，河津的空气质量特征以良为主，占比51.3%，轻度污染以上天数占40%左右，秋季空气质量最好，冬季最差。
PM2.5、O3和PM10为该地区的主要污染物，春秋季三大污染物均有出现，分布相对均衡，夏季主要以O3为主,冬季主要以PM2.5和PM10为主。
气温、降水、风速与PM10、PM2.5、SO2、CO、NO存在显著负相关，气温与O3呈明显正相关。
关键词：河津市、空气质量、气象要素引言随着社会、经济的发展，环境问题尤其是城市环境问题越来越多地引起人们的关注，许多城市都有非常严格的管控政策、措施来改善环境质量。
河津地处山西西南部，位于汾渭平原，汾渭平原属于河谷地带，南面平原，北面高原，不利于污染物扩散，平原内城市之间污染物排放相互影响较为明显，加之冬季大气扩散条件差，空气质量都是人们关注的重点。
许多研究表明空气质量不仅与污染物的排放与地形有关，而且与气象要素有密切的关系，例如冬季随着冷空气南下产生的大风或者高空槽过境产生的降水，都可以使空气质量由严重污染转为优良。
近年来许多学者对空气质量与气象要素的关系进行了深入的研究，李小飞等[1]研究表明气象要素对大气污染物有制约关系,降水量、风速、逆温与空气质量存在显著线性关系，城市的空气质量与人类的活动密切相关,并且相互影响。
刘彩霞等[2]对天津的空气质量研究发现天气形势可以影响空气质量,两者密切相关。
潘本锋[3]对我国大中型城市秋冬季节雾霾天气研究表明气象条件与环境条件共同影响着空气质量。
廖代强[4]等对重庆市主城区气象要素与空气质量相关性研究表明,前一天与当天的空气质量的相关性非常显著;各气象要素之间的协同作用明显。
1资料选取的资料为中国环境保护部网站提供的逐日污染物浓度平均值，数据包括AQI、PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3。
气象学与气候学复习资料
气象学与气候学复习资料一、名词解释1、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时，称为大气污染。
2、水汽压：大气中水汽所产生的那部分压力称为水汽压。
3、气候：一个地区在太阳辐射，下垫面性质，大气环流和人类活动长时间作用下，在某一时段内大量天气过程的综合，是时间尺度较长的大气过程。
4、气团：一定范围内，水平方向上气象要素相对比较均一的大块空气。
5、辐射地面有效辐射：指地面辐射E地和地面所吸收的大气辐射E气之差。
6、光谱：太阳辐射能按波长的分布。
7、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时，称为大气污染。
8、高气压；由闭合等压线构成的高气压，水平气压梯度自中心指向外圈。
9、反气旋：是一个占有三度空间的大尺度空气涡旋，在北半球，反气旋范围内空气作顺时针方向旋转，在同一高度上，反气旋中心的气压比四周的高。
10、暖锋：是暖气团起主导作用，推动锋线向冷气团一侧移动。
11、辐射能：辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量，它们的传播速度等于光速，它们透过空间并不需要媒介物质，由辐射传播的能量称为辐射能。
12、干洁空气：大气中除去水汽和固体杂质以外的整个混合气体称为干洁空气。
13、梯度风：自由大气中作曲线运动的空气，当G、A、C这个力达到平衡时形成的风称为梯度风14、锋：是冷暖气团之间狭窄的过渡带，是一个三度空间的天气系统。
15、气旋：是一个占有三度空间的大尺空气涡旋，在北半球，气旋范围内空气作逆时针旋转，在同一高度上气旋中心的气压比四周的低。
16、大气稳定度：是指气块受任意方向振动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。
17、雾：是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能风度小于1KM的物理现象。
如果能风度在1-10KM范围内，则称为轻雾。
18、季风：大范围地区的盛行风随季节而显着改变的现象，一般地风向的改变角度达180度。
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。
大气污染源调查及污染气象调查
大气污染源调查对象
（ 1 ）大气污染源调查应包括拟建项目大
气污染源（对改扩建工程应包括新、老污
染源）和评价区内的现有大气污染源，两
者均包括点源和面源。就污染源的性质而
言，调查对象包括以点源为主的工业污染
源、线源形成的交通污染源、以面源为主
的农业污染源和生活污染源等。
（2）对于一、二级评价项目，应调查分析项目的所有
——物料衡算法 物料衡算法是对生产过程中 所使用的物料情况进行定量分析 的一种科学方法。对一些无法实 测的污染源，可采用此法计算污 染物的源强，其公式如下：
——经验估计法 对于某些特征污染物排放 量，可依据一些经验公式(例 如，燃煤排放的S02)，或一些 经验的单位产品的排污系数 来计算。
大气污染源调查内容
连续源、瞬时源 连续点源一般指排放大量污染物的烟囱、放散管、 通风口等。
按污染源排放量的变化 稳定源、可变源、
按污染源的பைடு நூலகம்度
高架源、地面源
大气污染源
大气污染源 人类活动
工 业 生 产 交 通 运 输 城 市 生 产 农 业 污 染
军 事 活 动 火 山 爆 发
自然污染
森 林 火 灾 沙 尘 暴
污染因子的筛选
(5)将污染源按点源和面源进行统计。面源包括无组 织排放源和数量多源强源高都不大的点源。对于范 围比较大的城区或工业区，一般是把源高低于30m 、源强小于0.04t/h的污染源列为面源。 (6)点源调查内容：①烟囱底部中心坐标及分布平面 图；②烟囱高度(m)及出口内径(m)；③烟囱出口处 烟气温度(K)；④烟气出口速度(m/s)；⑤各主要污染 物正常排放量(t／a，t／h或kg／h)；⑥毒性较大物 质的非正常排放量(kg／h)；⑦排放工况，如连续排 放或间断排放，间断排放应注明具体排放时间、时 数和可能出现的频率。 (7)统计评价区内面源时，首先进行网格化。然后按 网格统计面源的下述参数：
环境学概论大气污染及防治
断增强 ？
NO2＋hv(290 ~430nm)
NO+O· 与工业革命前比较，
两千万吨二氧化硫进入平流层,二氧化硫减少了地球上 的10%的阳光， 地球进入了两年的火山冬天
森林火灾等
工业企业排放的废气 人工源农业活动排放的废气
汽车排放的废气等
17:39
17:39
三、大气污染的含义
国际标准化组织定义（ISO）定义： 指自然界中局部的职能变化和人类的 生产和生活活动改变大气圈中某些原 有成分和向大气中排放有毒害物质， 以致使大气质量恶化，影响原来有利 的生态平衡体系，严重威胁着人体健 康和正常工农业生产，以及对建筑物 和设备财产等的损坏.
和雨水增多，影响气候（阳伞效应） （3）使可见度降低，交通不便，航空和汽车事故增加 （4）可见度差，照明电耗增加，燃料随之增加，空气污
染加剧，形成恶性循环 （5）用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅微
粒危害大 （6）燃煤时产生的SO2 ， 加之微粒，对人体的呼吸系统
危害大
漫步在北京街头，土地的甜腥与工业排 放的碳香充分混合，再加上尾气的催化 和低气压的衬托，最后再经热源袅袅硫 烟的勾兑，使得京霾口感甘冽适口，吸 入后挂肺持久绵长，让品位者肺腑欲焚 ，欲罢不能。这是人类的辛劳与自然馈 赠共同作用的结晶，雾是帝都厚，霾是 北京醇！
❖平流层: 顶界约50~65km, 进入 平流层的化学物质最大的危害 是破坏臭氧层。
❖对流层：大气层最下一层，约 6-18km,平均12km。 下部气温 高，向上气温降低，空气对流 强烈，出现各种复杂的气象现 象。是人类17活:39动最为密切的大 气层部分。（污染层）
二 大气的组成及污染物来源
干洁空气 水蒸气 大气污染物
污染物扩散与各种气象的关系
污染物扩散与各种气象的关系污染物从污染源排放到大气中，只是一系列复杂过程的开始,污染物在大气中的迁移、扩散是这些复杂过程的重要方面.大气污染物在迁移、扩散过程中对生态环境产生影响和危害。
因此，大气污染物的迁移、扩散规律为人们所关注.一、影响大气污染的气象因子大气污染物的行为都是发生在千变万化的大气中，大气的性状在很大程度上影响污染物的时空分布，世界上一些著名大气污染事件都是在特定气象条件下发生的。
影响大气污染的气象因素最重要的是流场和温度层结。
（一）风和大气湍流的影响污染物在大气中的扩散取决于三个因素。
风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向各方向扩散,浓度梯度可使污染物发生质量扩散,其中风和湍流起主导作用。
湍流具有极强的扩散能力，它比分子扩散快 105～ 106倍，风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物浓度就越低。
在自由大气中的乱流及其效应通常极微弱，污染物很少到达这里。
根据湍流形成的原因可分为两种湍流，一种是动力湍流,它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生，它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等;另一种是热力湍流，它起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成垂直运动。
它们有时以动力湍流为主，有时动力湍流与热力湍流共存,且主次难分。
这些都是使大气中污染物迁移的主要原因.（二）温度层结和大气稳定度1。
大气温度层结由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度上的差异，使得描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布.人们通常把静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。
气温随高度的变化用气温垂直递减率γ来表示,γ = 其单位常用℃ / 100m .气温垂直递减率γ和另一个在空气污染气象学中经常用到的概念-—干绝热垂直递减率γd是不同的。
γd表示干空气在绝热升降过程中每变化单位高度时干空气自身温度的变化，它表示干空气的热力学性质，是一个气象常数，γd= 0。
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〕
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大气稳定度
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 气块既不加速也不减速，中性
➢不稳定条件下有利于扩散
气温的垂直分布——温度层结
T
z
> 0γd，
＝ d ，
＝0 ， <0 ，
高度为Z处的风速 （m/s）
摩擦速度
ū u* ln Z
Z0
卡门常数
高度（m） 地面粗糙度
地面粗糙度越大，风速梯度越小
近地层风速廓线模式
近地层风速廓线模式
2.指数率：非中性层结： 指数律，稳定度参数
u
u1 (
z z1
)n
常数 实验确定
高度为Z处的平均风速 （m/s）
高度为Z1米处的平均风速 （ m/s ）
1.3.2 查理孙数
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：
Rf
KHz g
KMz
z
2
u z
定义查理孙数（Ri）为：
g z
Ri
2
u z
Rf
K Hz KMz
Ri
临界查理孙数(KMz/KHz)：
大气边界层风的分布
Ekman螺旋线（北半 球下视，地偏力指向运 动右方，故顺时针；南 半球则相反）
高度增高，风速增大， 方向逐渐接近地转风。
近地层风速廓线模式
1.3 大气湍流
1.3.1 湍流与雷诺数
大气湍流的形成和发展取决于两种因素：
机械湍流——垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度 热力湍流——温度垂直分布不均（不稳定）
横向湍强：
在中性和不稳定层结下σA与平均风速u成正 比，但不稳定时σA比中性时大3倍左右。
稳定时，σA随风速加大略有减小，横向湍 强向上减小
纵向湍强：
不随风速变化，随稳定度有变化，但不如σv激烈。 在中性和稳定条件下，σu随高度不变，故而纵向
湍强随高度减小。
2 大气湍流扩散的理论处理
欧拉方法：相对固定坐标系描述污染 物的输送和扩散。
正常分布层结 中性层结（绝热直减率） 等温层结 逆温层结
位温
干空气团绝热升高或降低到标准气压(1000hPa) 处的温度称为位温，用 θ 表示，单位K。
T0
(1000 P0
)0.288
绝热运动时，位温只取决于初始状态的温度和 压力，因此有：空气团作绝热运动，位温不变。
大气的垂直稳定度可用位温梯度来表示
顶部增温比底部多
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.湍流逆温
γ<γd 下层湍流混合达γd 渡层 逆温
上层出现过
5.锋面逆温
冷、暖气团相遇 暖气上爬，形成锋面
逆温
冷暖间逆温
1.2 风的垂直分布
近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化 中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度
1.对数率
力作用只对较大尺度的湍流有影响； 不稳定层结下要比稳定层结下，某一频段所含的
总能量大； 小湍涡具有各项同性的性质。
湍强：风速标准差σ与平均风速u之比
垂直湍强：
中性层结：垂直风速标准差σw与平均风速成正比， 即垂直湍强不随风速而变。粗糙度z0越大，σw越大， 与高度无关。
不稳定层结：垂直风速标准差σw与高度的1/3次方成 正比
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。
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。
大气污染的气象过程
目录
1 大气边界层的特征 2 大气湍流扩散的理论基础 3 大气污染物浓度分布的扩散模式 4 复杂地形上的大气污染 5 城市和区域大气污染扩散
1 大气边界层特征
名词解释：
湍流切应力：湍流切应力是与湍流动量输送相伴随的
表现应力，是由湍流强度涨落引起的。以u’，v’，w’ 分别表示直角坐标三个方向的湍流速度，各湍流速度分量 乘积的平均值再乘上空气密度ρ就是对应方向的湍流动量 通量。
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。
雷诺数：
Re UL v
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 惯性力/ 粘滞力
U2 vU
L L2
UL v
Re<Re*(1000~2320)——层流 Re>Re**(12000~13800)——湍流 Re*<Re<Re**——即可以是层流也可以湍流
＞0，稳定
Z
＜0，不稳定
Z
0，中性
Z
逆温
逆温不利于扩散 辐射：
太阳 地球 ：短波
地球 大气层：长波 大气吸收长波强
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
逆温
辐射逆温的生消过程
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
压力变化导致的 温度变化
大气的绝热过程：
干绝热直减率：
干气团绝热上升或下降单位高度(通常100 m)的温
度变化量称为干绝热直减率，用 γd 表示，单位
K/100m。
湿绝热直减率
➢ 如果 g＝9.81m/s2, Cp＝1.005J/ (kg·K)，则 γd ＝
0.98K/100m,通常取 γd ＝1K/100m。干空气或未饱和 湿空气每上升 100m，温度下降 1K。
拉格朗日方法：跟随流体移动的粒子 描述污染物的浓度及其变化。
2.1 湍流扩散的梯度输送理论
u u u' v v v' w w w'
u' w'
K z
u z
u' q'
K z
q z
它表示湍流扩散引起的物质输送梯度取决于该物
质分布的不均匀程度（梯度大小）以及流场本身
当湍能消耗率大于湍能补充率，即Ri＞KMz/KHz 时，湍能将减弱；
当湍能消耗率小于湍能补充率，即Ri＜KMz/KHz 时，湍能将增强；
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；
1.3.3 低层大气的湍流特征
高频湍流主要是由动力作用引起的； 低频部分，层结越不稳定，谱密度越大，说明热