城市气象第四章

城市大气污染的差异与变化
同一城市内部不同区域

大气污染浓度分布不均匀: 靠近工业区污染最 为严重; 靠近市中心的交通和商业区污染次之, 也较严重; 绿化区稍好些
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沈阳市夏秋季节大气细颗粒物元素浓 度及分布特征
沈阳市不同功能区PM1的污染程度为铁西工 业区>气象局商业居民区>科研所交通餐饮区 >棋盘山风景区;富集因子和经验正交函数分 析表明,除自然源外,各功能区污染来源有所 不同,交通运输、道路扬尘、餐饮业和工业的 排放均对PM1有重要贡献.
雾和霾 的区别
区别在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对 湿度是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一
定达到100%就可能出现饱和)。一般相对湿度小于80%
时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾造成的，
相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能见
度恶化是雾造成的，相对湿度介于80-90%之间时的大 气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物 共同造成的，但其主要成分是霾。
往往决定于气象条件。
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室内空气污染
室内空气污染
室内空气污染定义 “室内”主要指居室内，室内空气污染是指由于 各种原因导致的室内空气中有害物质超标，进而 影响人体健康的室内环境污染行为。
室内空气污染
污染原因： 建筑材料及装潢材料、涂料中 有害物质的挥发、人们不健康 的生活习惯。
苯、甲醛、氡
城市大气污染的差异与变化
（2） 城市大气污染的类型及其日变化和年变化 伦敦型： 大气污染源主要来自工业炉窑和民用炉灶, 使用 燃料为煤炭类, 排出的主要污染物为烟尘、SO2、 CO等。在冬季因取暖用的燃料较多, 排放的烟尘 量大, 再加上冬季辐射逆温频率大, 湍流弱, 烟尘 不易扩散, 因此大气中烟尘浓度冬季最高, 春秋次 之, 夏季最小。日变化烟尘浓度以早晨8时左右为 最大
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不同空气质量状况下人口比例
特大、超大型城市空气污染明显重于中小城市，尤以人口规 模在100～200万的特大型城市空气污染最重 空气中主要污染物二氧化硫和颗粒物浓度超标的特大、超大 城市比例明显高于中小城市
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环境保护部有关负责人近日向媒体发布了2014年1月 份京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市和计 划单列市等74个城市空气质量状况。
福州区域雾霾天气时空分布特征分析
第一步是对照各项污染物的分级浓度限值，以细颗粒物（PM2.5）、 可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、 臭氧（O3）、一氧化碳（CO）等各项污染物的实测浓度值（其中 PM2.5、PM10为24小时平均浓度）分别计算得出空气质量分指数 （Individual Air Quality Index，简称IAQI）； 第二步是从各项污染物的IAQI中选择最大值确定为AQI，当AQI大 于50时将IAQI最大的污染物确定为首要污染物；
冬季最淡。
• 日变化: 光化学烟雾只在白天出现, 以中午附
近为最浓。夜晚无日照, 因而不会有污染现 象出现。 37
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城市大气污染的差异与变化
（2） 城市大气污染的类型及其日变化和年变化
混合型：
• 是煤炭型和石油型二者的混合，其年变化，
日变化比较复杂。 特殊型：
• 是指特殊污染源城市的污染物浓度分布情况。
1月份，74个城市平均达标天数比例为37.6%，平均 超标天数比例为62.4%。仅拉萨达标天数比例为100%。超 标天数中以PM2.5为首要污染物的天数最多，占超标天数 的92.0%；其次是PM 10，占6.0%。
按照城市环境空气质量综合指数评价
1月份空气质量相对较差的前10位城市分别是邢台、 石家庄、保定、邯郸、衡水、济南、唐山、成都、西安、 武汉； 空气质量相对较好的前10位城市是拉萨、舟山、海 口、昆明、福州、厦门、深圳、珠海、惠州、中山，拉 萨、海口、昆明、福州、厦门、惠州空气质量保持稳定。 京津冀地区13个城市空气质量平均达标天数比例为 25.4%，长三角地区25个城市空气质量平均达标天数比例 为41.4%，珠三角地区9个城市空气质量平均达标天数比 例为52.4%。
particulate matter
PM2.5对健康有什么危害？
PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害， 包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、 加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命
性的心脏病、心肺病患者的过早死。
老人、小孩以及心肺疾病患者，是PM2.5污染
的敏感人群。
如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立 方米，死亡风险就开始上升。浓度每增加10微克/ 立方米，总的死亡风险就上升4%，
西安冬、夏季PM2．5 中水溶性无机 离子的变化特征
佛山市冬季PM2.5中重金属元素的污 染特征
2013雾霾来袭
进入2013年，中国多地出现雾霾天气，尤 其是长三角、珠三角和京津冀鲁地区等区域，大 气污染程度十分严重。以北京为例，2013年1月， 仅有5天不是雾霾天。 大气污染的深层次原因是中国 30年来快速 工业化和城镇化过程积累的高耗能高排放行业产 能过剩和布局不合理、能源消费量过大和以煤为 主的能源结构持续强化、城市机动车保有量快速 增长、油品质量不高，建筑工地遍地开花、污染 控制力度不够、生态环境持续恶化等，主要大气 污染物排放总量超过环境容量。
灰霾天是PM2.5引起的吗？
虽然肉眼看不见空气中的颗粒物，但是颗粒物却 能降低空气的能见度，使蓝天消失，天空变成灰蒙蒙 的一片，这种天气就是灰霾天。根据《2010年灰霾 试点监测报告》，在灰霾天，PM2.5的浓度明显比平 时高，PM2.5的浓度越高，能见度就越低。 灰霾天是颗粒物污染导致的，而雾天则是自然 的天气现象，和人为污染没有必然联系。两者的主要 区别在于空气湿度，通常在湿度大于90%时称之为雾， 而湿度小于80%时称之为霾，湿度在80～90%之间 则为雾霾的混合体。
霾
空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使
大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于 10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍 称为霾(Haze)或灰霾（Dust-haze），香港天文台称烟霞(Haze)。 一般相对湿度小于80%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化 是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能 见度恶化是雾造成的霾，相对湿度介于80-90%之间时的大气混浊 视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的，但其 主要成分是霾。霾的厚度比较厚，可达1－3公里左右。由于灰尘、 硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而 霾看起来呈黄色或橙灰色。
通风房间内气流流动方式
思考题
1. 什么是空气污染指数？
2. 什么是空气质量指数？
3. PM 2.5 的定义？
4. 室内空气污染的定义？
5. 城市大气污染的类型主要有哪几种？
城市化气溶胶微结构
PM2.5
什么是PM2.5？
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒Hale Waihona Puke Baidu， 也称为可入肺颗粒物。
雾
雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶 组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结（或凝 华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶 化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将 悬浮在近地面空气中的水汽凝结（或凝华）物的天气现 象称为雾（Fog）
霾
霾悬浮在空中肉眼无法分辨的大量微粒, 使水平能见度小于 10 km的天气现象。 灰霾又称大气棕色云，在中国的部分区域存在着4个灰霾严 重地区：黄淮海地区、长江河谷、四川盆地和珠江三角洲。
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室内空气污染
①室内主要空气污染物
A、气体污染物 如：二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、氨气、 甲醛、挥发性有机化合物（VOC）等，在室内空气中多达数 十种乃至数百种以上。特别是室内通风条件不良时，这些 气体污染物就会在室内积聚，浓度升高，有的浓度超过卫 生标准数十倍造成室内空气严重污染。
是定量描述空气质量状况的无量纲指数。 针对单项污染物的还规定了空气质量分指数。参与空 气质量评价的主要污染物为细颗粒物、可吸入颗粒物、 二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等六项。
AQI共分六级，从一级优，二级良，三级 轻度污染，四级中度污染，直至五级重度 污染，六级严重污染。
AQI计算与评价的过程大致可分为三个步骤：
室内空气污染具有如下特点：
A、累积性
B、 长期性
C、多样性
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三种通风方式下的室内气流组织和室 内空气品质的数值分析
通常情况下, 室内VOCS 污染物浓度比室外 要高2～ 5 倍。通风状况越好, 即Q 值越高, 就越能促进室内VOCS 浓度的扩散稀释。
但换气量Q 的大小还取决于其他许多因素, 其中, 最主要的为: ①建筑的设计, 包括门 窗的类型、暖通设备安装、户型规划设计 等; ②气象条件, 包括风场方向与大小、室 内外温度和湿度的差别等.
空气质量指数与空气污染指数
空气污染指数
空气污染指数(Air pollution Index，简称API)
就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为 单一的概念性指数值形式，并分级表征空气污染 程度和空气质量状况，适合于表示城市的短期空 气质量状况和变化趋势。
计算方法
当某种污染物浓度Ci,j≤Ci≤Ci,j+1时，其污染 分指数 Ii=[(Xi-Ci,j)/(Ci,j+1-Ci,j)]×(Ii,j+1-Ii,j)+Ii,j 式中：Ii第I种污染物的污染分指数； Xi第 I种污染物的浓度值； Ii,j第I种污染物j 十1转折点的污染分项指数值； Ci,j第j 转折点上I种污染物的(对应于Ii,j+1)； Ci,j+l第j十1转折点上I种污染物(对应于Ii,j+1) 浓度值；
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城市大气污染的差异与变化
（2） 城市大气污染的类型及其日变化和年变化
洛杉矶型： • 大气污染源主要来自汽车等交通工具。污染 物为汽车尾气排出的一次污染物 NOX、 HXCX、CO和铅尘等经光化学变化产生的二 次污染物光化学氧化剂PAN。
• 浓度年变化: 夏、秋季节(5月~9月)为最浓,
计算方法
API=max(Il，I2……Ii……In)
I1 =（0.315-C1,2）×（I1,3-I1,2）/（C1,3-C1,2）+I1,2 = （0.315-0.300）×（200-100）/（0.500-0.300） +100
=108
空气质量指数
空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI）
B、微生物污染物 如：细菌、病毒、花粉和尘螨等，来源于死或活的有 机体。室内潮湿的地方，容易滋生真菌，造成微生物污染 室内空气。真菌在大量繁殖的过程中，还会散发出令人讨 厌的特殊臭气。
C、建筑材料中的放射性物质
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室内空气污染
②室内空气污染的特点
由于室内空气与大气空气污染所处的环境不同， 其污染特点也不同。
第三步是对照AQI分级标准，确定空气质量级别、类别及表示颜色、 健康影响与建议采取的措施（详见表1）。
AQI与原来发布的API有什么区别？
AQI分级计算参考的标准是新的环境空气质量标准 （GB3095-2012），参与评价的污染物为SO2、NO2、 PM10、PM2.5、O3、CO等六项，每小时发布一次；
而API分级计算参考的标准是老的环境空气质量标准 （GB3095-1996），评价的污染物仅为SO2、NO2 、和 PM10，每天发布一次。
城市大气污染的差异与变化
城市大气污染的差异与变化
（1） 城市大气污染的地区差异

不同城市对比 雷克雅未克(Reykjavik, 冰岛首都): 无烟城 市, 可谓 天蓝、地绿、水清、气爽 几个发达国家城市（欧美城市） 中国城市: 属煤烟型污染, 北方城市比南方 城市更甚, 尤其是在冬天 我国因能源结构以煤炭为主, 因此各大城 市大气污染状况基本上类似