第三章 大气污染气象学共57页PPT资料
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第三章 大气污染和防治
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微 米的颗粒物，“这还没有头发丝直径的 二十分之一，甚至更小。”庄国顺打了 个比方：“正是PM2.5这么小，因此在 空气中漂浮的时间长，会吸附大量重金 属、化学污染物，被人体吸入后，进入 胸腔、肺泡甚至血液，给身体带来危 害。”
PM2.5浓度限值
按PM2.5与PM10的浓度限值之间的比例 为50%确定，二级标准年和24小时平均 浓度限值分别为35微克/立方米和75微克/ 立方米，与WHO过渡期第1阶段目标接 轨。
2、大气稳定度
（1）干绝热直减率γd
干绝热递减率，干空气块或未饱和的湿空气块在 绝热条件下，每升高单位高度所造成的温度下降 数0.9值8。K通/1常00取m1，0一0米般表取示rd，=1r℃d=/100.908m℃/100m或
d
dTi dh
（2）大气的降温率（垂直递减率）γ
（b）烟（fume） 粒径0.01～1微米，主要由冶金过程熔融物质挥 发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、 ZnO烟等。 （c）飞灰（fly ash） 燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。
（d）黑烟（smoke） 燃料燃烧产生的能见气溶胶。
（e）雾（fog）
气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油 雾。
三、大气污染物
（一）大气污染物的概念与分类 1、定义
大气污染物是指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。
2、分类
（1）按存在方式分：
气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物；
（2）按污染物形成的方式分：
一次污染物和二次污染物
二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组 分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光 化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污 染物质。
大气污染与防治ppt
b.石油型大气污染：主要污染物来自汽车排气、石 油冶炼及石油化工厂的排放。主要污染物是二氧化 氮、烯烃、链状烷烃、醇、羰基化合物等，以及他 们在大气中形成的臭氧、各种自由基及其反应生成 的一系列中间产物和最终产物。
c.混合型大气污染：主要污染物来自以煤炭为燃料的 污染源排放、以石油为燃料的污染源排放，以及从工 矿企业排出的各种化学物质等。
3、中间层 平流层顶至高度85km处为中间层。由于该层的臭 氧稀少，其温度垂直分布的特点是气温随高度的 增加迅速降低，这种温度分布下高上低的特点， 使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。
4、热成层 热成层又称暖层，位于85~800km的高度之间。这一 层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状 态，因此又将其称为电离层。因此，气温是随高度的 增加而增加。电离层能将地面发射的无线电波反射回 地面，对全球的无线电通讯具有重要意义。
a.气温随高度增加而降低。对流层的大气不能直 接从太阳辐射中得到热能，但能从地面反射得到 热能而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高， 远离地面的空气温度低。
b.空气具有强烈的对流运动 近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高 空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气 的强烈对流运动，一旦大气中进入污染物，则能够 得到扩散和稀释。
2、大气污染源分类 ①按污染源存在形式分 a.固定污染源：排放污染物的装置、处所位置固定 b.移动污染源：排放污染物的装置、处所位置移动
②按污染源的排放形式分 a.点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放 污染物的污染源。 b.线源：沿着一条线排放污染物的污染源。 c.面源：在一个大范围内排放污染物的污染源。
d.特殊型大气污染：是指有关工厂企业排放的特殊气 体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。
c.混合型大气污染：主要污染物来自以煤炭为燃料的 污染源排放、以石油为燃料的污染源排放，以及从工 矿企业排出的各种化学物质等。
3、中间层 平流层顶至高度85km处为中间层。由于该层的臭 氧稀少，其温度垂直分布的特点是气温随高度的 增加迅速降低，这种温度分布下高上低的特点， 使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。
4、热成层 热成层又称暖层，位于85~800km的高度之间。这一 层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状 态，因此又将其称为电离层。因此，气温是随高度的 增加而增加。电离层能将地面发射的无线电波反射回 地面，对全球的无线电通讯具有重要意义。
a.气温随高度增加而降低。对流层的大气不能直 接从太阳辐射中得到热能，但能从地面反射得到 热能而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高， 远离地面的空气温度低。
b.空气具有强烈的对流运动 近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高 空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气 的强烈对流运动，一旦大气中进入污染物，则能够 得到扩散和稀释。
2、大气污染源分类 ①按污染源存在形式分 a.固定污染源：排放污染物的装置、处所位置固定 b.移动污染源：排放污染物的装置、处所位置移动
②按污染源的排放形式分 a.点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放 污染物的污染源。 b.线源：沿着一条线排放污染物的污染源。 c.面源：在一个大范围内排放污染物的污染源。
d.特殊型大气污染：是指有关工厂企业排放的特殊气 体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。
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。
大气污染PPT课件
雾霾也是氮氧化物转成的自由基，而自由基又 是什么呢？是机体氧化反应中产生的有害化合 物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞， 进而引起慢性疾病和衰老效应。众多权威表明， 负离子能够消减自由基，减缓人体衰老，增强 人体免疫力。
雾霾在医学方面叫什么？
答案：灰霾
雾是怎么形成的？
答案：雾是由悬浮在近地面 或者水面空气中的小水滴凝 固形成。
世界卫生组织(WHO)认为 PM2.5小于10是安全值 我国的PMБайду номын сангаас.5浓度24小时平均值小于75微克/立方米为
达标 （一级空气为35毫克/立方米；二级为75） 美国癌症协会研究人员调查发现 PM2.5每增加10微克/
立方米，心肺疾病死亡率增加6%，肺癌死亡率增加 8%。
PM2.5主要来源
尤其值得一提的是洛杉矶光化学烟雾事件，在该污染事件中，
共有800余人丧生；伦敦烟雾造成1.2万余人丧生。美国政府在后
来的调查中称，石油挥发物（碳氢化合物）和二氧化氮，在强烈
的阳光紫外线照射下，会产生一种有刺激性的有机化合物，这个
过程被称为光化学反应，其产物就是含剧毒的光化学烟雾。
在京津冀雾霾天气的专项研究中，专项组检出了大量含氮有
主要大气污染物
1.有害气体
二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、 光化学烟雾和卤族元素等
2.颗粒物
粉尘和酸雾、气溶胶等
它们的主要来源是: 工业生产、燃料的燃烧；汽车尾气排放 还有最近燃放的烟火爆竹。
锅炉、汽车与工业设备排放大气污染物比重表
污染源
污染物
一吨燃料或原料产生 污染物重量(公斤)
锅炉(燃料)
遇到雾霾天气怎样自我防护？
答案: 1、雾霾天气少开窗户 2、外出要带口罩 3、适量补充维生素C和D 4、饮食清淡多喝水
雾霾在医学方面叫什么？
答案：灰霾
雾是怎么形成的？
答案：雾是由悬浮在近地面 或者水面空气中的小水滴凝 固形成。
世界卫生组织(WHO)认为 PM2.5小于10是安全值 我国的PMБайду номын сангаас.5浓度24小时平均值小于75微克/立方米为
达标 （一级空气为35毫克/立方米；二级为75） 美国癌症协会研究人员调查发现 PM2.5每增加10微克/
立方米，心肺疾病死亡率增加6%，肺癌死亡率增加 8%。
PM2.5主要来源
尤其值得一提的是洛杉矶光化学烟雾事件，在该污染事件中，
共有800余人丧生；伦敦烟雾造成1.2万余人丧生。美国政府在后
来的调查中称，石油挥发物（碳氢化合物）和二氧化氮，在强烈
的阳光紫外线照射下，会产生一种有刺激性的有机化合物，这个
过程被称为光化学反应，其产物就是含剧毒的光化学烟雾。
在京津冀雾霾天气的专项研究中，专项组检出了大量含氮有
主要大气污染物
1.有害气体
二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、 光化学烟雾和卤族元素等
2.颗粒物
粉尘和酸雾、气溶胶等
它们的主要来源是: 工业生产、燃料的燃烧；汽车尾气排放 还有最近燃放的烟火爆竹。
锅炉、汽车与工业设备排放大气污染物比重表
污染源
污染物
一吨燃料或原料产生 污染物重量(公斤)
锅炉(燃料)
遇到雾霾天气怎样自我防护？
答案: 1、雾霾天气少开窗户 2、外出要带口罩 3、适量补充维生素C和D 4、饮食清淡多喝水
城市气象学课件：03城市大气污染_new
二、空气污染物
悬浮空中之固态、液态、气态物质， 威胁人类与动植物健康、损害建筑、毒 化环境者。源于自然或人类活动。
一次污染物
直接排放入大气中的空气污染物
氮氧化物
一次污染物和源地(自然)
源地
火山爆发 森林火灾
污染物
固态粒子(尘、灰)，气体(SO2、CO2) 烟、未燃的碳氢化合物、CO2、氮氧 化物、灰
气溶胶
足够小的能悬浮 在空气中的固态 粒子和液滴
有些使人不愉快但无 害，有些是危险的。
气溶胶粒子 在大气过程中的作用
• 在云雾降水中的作用：凝结核 • 对大气辐射过程的影响：散射和吸收 • 对大气光学特性的影响：大气能见度 • 对大气电学特性的影响：捕获带电离子，
影响大气电场 • 在大气化学过程中的作用：吸附或参与反
应生成新的微粒
一氧化碳
城市空气主要污染物，无色，无味， 巨毒的气体(易被红血球获得)，由 含碳燃料的不完全燃烧产生。一次 污染物中最丰富。
二氧化硫
无色有臭味气体，主要是由燃烧含硫 化石燃料而来（如煤和石油），
源地：发电厂、加热设备、熔炉、石油精 练和造纸厂等，火山喷发、或从海洋飞沫 中的硫酸盐粒子而来。
一、大气污染简史
• 人类发明火以后，“烟问题”； • 爱德华一世国王在1273年签署一项法令禁止使用海煤； • 在1850前，伦敦 “浓豌豆汤”雾而声名狼藉； • 1911年前后，“smog”(烟雾)一词，烟和雾的混合体； • 1952年12月的第一周，伦敦灾难(煤烟型烟雾)； • 工业革命把污染带入美国(光化学烟雾)； • 中国的污染…….我们还要走发达国家的老路吗？！
天然石材的放射性
各种天然石材由于产地、地质结构和生成年代不同， 其放射性也不同。
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℃。
《大气污染气象学》PPT课件
太阳是主要热源，表面温度为6000K, 电磁波向外辐射 能量。
热交换过程：首先，太阳短波辐射加热了地球表面， 然后地面的长波辐射加热了大气。见下页图
低层大气的增热与冷却：是太阳、地面与大气进行热
量交换的结果。但低层大气的增热主要来源于地面的
长波辐射，近地层的大气温度随地表温度的增加而增 加(大气自下而上被加热)；随地表温度的降低而降低 (大气自下而上被冷却)。
2
2、大气结构的分类
（1）按压力特性：气压层和外气压层（散逸
层）
（2）按分子组成：均质层和非均质层。
均质层：在80-85km（中间层）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，称为均质大气层。
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 中较轻的气体成分有明显增加。
大气边界层或摩擦层：对流层的下层约1-2km，其中从地面到100m
左右的一层又称近地层，上下气温之差很大，可达1-2k。
自由大气：在大气边界层以上的气流，几乎不受地面摩擦的
影响，称为自由大气。
5
平流层
1、范围：从对流层顶到50-55km高度。 对流层顶：在对流层到平流层间有一厚度为几百米到一 千米的过渡层 2、特点：分为两层，大气污染物停留时间长 （1）同温层：从对流层顶到35-40km左右的一层，气 温几乎不随高度变化，-55℃左右
28
气温直减率
3、位温
一干空气块绝热升降到标准气压1000hPa处的温 度，称位温，用θ表示 ，且θ=常数
R
T0
(1000 P0
)
C
P
T0
(1000)0.288 P0
29
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3章-大气污染的气象过程PPT课件
➢ 非中性层结： 指数律，稳定度参数 Z 1
47
表3-3 参数m值
稳定度
A
B
C
D E、F
m 城市 0.15 0.15 0.20 0.25 0.30 乡村 0.07 0.07 0.10 0.15 0.25
48
三 Ekman螺线及其性质 （了解）
49
Ekman螺线： 上部摩擦层中，在湍流粘性力、
科氏力和压力梯度力平衡之下，各 高度上的风速矢端迹在水平面上的 投影。
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。
33
大气湍流是由一系列不规则的涡旋运动组成，这种 涡旋称为湍涡。根据涡旋的尺度可分为三类。 (a)小涡旋 (b)大涡旋(c)复合尺度湍流
（a）无湍流；（b）小湍涡中的烟团；（c）与湍涡 尺寸接近的烟团；（d）大湍涡中的烟团
34
当湍流由小涡旋组成，它的尺度比烟团
小时，因扩散作用缓慢，所以烟团几乎 呈水平方向作直线运动；
波动：有规则和一定的周期变化，形式多样，常见： 重力波、惯性波
湍流：大气边界层的主要运动形态，剪切和不稳定特性等， 湍流对大气边界层的发展和演变有关键作用。
大气湍流和波动叠加在平均场上，表现为风的起伏和扰动。
47
表3-3 参数m值
稳定度
A
B
C
D E、F
m 城市 0.15 0.15 0.20 0.25 0.30 乡村 0.07 0.07 0.10 0.15 0.25
48
三 Ekman螺线及其性质 （了解）
49
Ekman螺线： 上部摩擦层中，在湍流粘性力、
科氏力和压力梯度力平衡之下，各 高度上的风速矢端迹在水平面上的 投影。
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。
33
大气湍流是由一系列不规则的涡旋运动组成，这种 涡旋称为湍涡。根据涡旋的尺度可分为三类。 (a)小涡旋 (b)大涡旋(c)复合尺度湍流
（a）无湍流；（b）小湍涡中的烟团；（c）与湍涡 尺寸接近的烟团；（d）大湍涡中的烟团
34
当湍流由小涡旋组成，它的尺度比烟团
小时，因扩散作用缓慢，所以烟团几乎 呈水平方向作直线运动；
波动：有规则和一定的周期变化，形式多样，常见： 重力波、惯性波
湍流：大气边界层的主要运动形态，剪切和不稳定特性等， 湍流对大气边界层的发展和演变有关键作用。
大气湍流和波动叠加在平均场上，表现为风的起伏和扰动。
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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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）
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
Байду номын сангаасd0 dNd
式中： ρNd为标准状态（273.15K，101325Pa）下干空
Pw ——水汽分压,Pa
Rw ——水汽的气体常数 Rw =461.4J/(kg﹒K)
T ——空气温度,K。
(2) 相对湿度：
空气的绝对湿度ρw与同温度下饱和空气的绝对湿度ρv 之百分比，称为空气的相对湿度。由式(3-1)可知，它等于
空气的水汽分压与同温度下饱和空气的水汽分压pv之百分
比，即
w v
散逸层（暖层以上）
气温很高，空气稀薄 空气粒子可以摆脱地球引力而散逸
• 大气压力总是随高度的升高而降低 • 均质大气层－80～85km以下，成分基本不变
二、主要气象要素 main meteorological elements
表示大气状态的物理量和物理现象，称为气象要素。气 象要素主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能 见度等。 1、气温--- -地面气温: 指距地面1.5m高处的百叶箱中的空 气温度。用摄氏温度℃，或用热力学温度K。 2、气压---- 气压单位用帕（Pa），1Pa = 1N/m2。气象上 采用百帕（hPa）作单位，1hPa＝100 Pa。国际上规定： 温度0℃、纬度450海平面上的气压为一个标准大气压，即 1个标准大气压P0=101325 Pa＝1013.25 hPa
由理想状态方程及式（3-1）、（3-2）、（3-3），可将含
湿量表示成： dR dP wR d P w R d P v R w P d R w P P w R w P P v
式中：P——湿空气的总压力
Pd——干空气分压
干空气的气体常数Rd=287.0J/(kg.K)，则
Rd/Rw=287.0/461.4=0.622，代入式（3-4）得
3、气湿
空气的湿度简称气湿，表示空气中水汽含量的多少。 气湿常用的表示方法有绝对湿度、水汽压、饱和水汽压、 相对湿度、含湿量、水汽体积分数及露点等。 (1) 绝对湿度：在lm3湿空气中含有的水汽质量（kg），称 为湿空气的绝对湿度。由理想气体状态方程可得到：
w
Pw R wT
式中：ρw ——空气的绝对湿度 kg/m3(湿空气)
第三章 大气污染气象学
Air pollution meteorology 从污染源排到大气中的污染物的传输和扩散过程，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 等因素有密切关系。特别是与气象条件的关系更为密切，随 着风向、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，污染物在大气中的扩散稀释情况千差万 别，所造成的污染程度有很大不同。因此，为了有效地控制 大气污染，除应采取各种综合防治措施外，还应充分利用大 气对污染物的扩散和稀释能力。
100 Pw Pv
100
式中： φ ——空气的相对湿度 ρw——空气的绝对湿度 ρv ——饱和空气的绝对湿度 pv——饱和空气的水汽分压
(3) 含湿量：湿空气中lkg干空气所包含的水汽质量(kg)称为
空气的含湿量，气象中也称为比湿，其定义式为
d w d
式中：d ——空气的含湿量 ρd——干空气的密度
气象上把水平方向的空气运动称为风，垂直方向的空
气运动称为升降气流。风是一个矢量，具有大小和方向。
风向是指风的来向。风向可用8个方位或16个方位表示。也
同温层－对流层顶35-40km，气温-550C左右 同温层以上，气温随高度增加而增加 集中了大部分臭氧 没有对流运动，污染物停留时间很长
中间层（平流层顶～85km）
气温随高度升高而迅速降低 对流运动强烈
大气圈垂直结构
暖层（中间层顶～800km）
气温随高度升高而增高 气体分子高度电离－电离层
大气扩散
大气扩散
源
受体
酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）
大气科学
大气物理、化学……
大气气象学…… 气象条件对污物的稀释、扩散作用
污染气象学…… 污染物对气象的影响
第一节 大气圈结构及气象要素
structure of atmosphere and meteorological elements
一、大气圈垂直结构 Vertical structure of atmosphere 大气圈指地面到大约1400km高度处的大气层。大气圈
Y wP P wP P v0 .8d 0 0 d 0 4 0 .80 P vd4 Nd
（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℃。
例题：
4、风向和风速
气的密度（Kg/ mN3）。考虑到Rd/Rw=0.804/ρNd，则得
d 0 0 .8
P 0 w 4 0 .8 P d
0P w 4 0 .8 P P w
0P 4 v P P v
（4）水汽体积分数：对于理想气体来说，混合气体中某 一气体的体积分数等于摩尔分数，所以水汽的体积分数可 表示成：
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,可将大气圈分为五层：对流层、平流层、中间层、暖 层和散逸层。
大气圈垂直结构
Ozone layer
大气圈垂直结构
对流层（～10km左右）
集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发 生在这一层
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）
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
Байду номын сангаасd0 dNd
式中： ρNd为标准状态（273.15K，101325Pa）下干空
Pw ——水汽分压,Pa
Rw ——水汽的气体常数 Rw =461.4J/(kg﹒K)
T ——空气温度,K。
(2) 相对湿度：
空气的绝对湿度ρw与同温度下饱和空气的绝对湿度ρv 之百分比，称为空气的相对湿度。由式(3-1)可知，它等于
空气的水汽分压与同温度下饱和空气的水汽分压pv之百分
比，即
w v
散逸层（暖层以上）
气温很高，空气稀薄 空气粒子可以摆脱地球引力而散逸
• 大气压力总是随高度的升高而降低 • 均质大气层－80～85km以下，成分基本不变
二、主要气象要素 main meteorological elements
表示大气状态的物理量和物理现象，称为气象要素。气 象要素主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能 见度等。 1、气温--- -地面气温: 指距地面1.5m高处的百叶箱中的空 气温度。用摄氏温度℃，或用热力学温度K。 2、气压---- 气压单位用帕（Pa），1Pa = 1N/m2。气象上 采用百帕（hPa）作单位，1hPa＝100 Pa。国际上规定： 温度0℃、纬度450海平面上的气压为一个标准大气压，即 1个标准大气压P0=101325 Pa＝1013.25 hPa
由理想状态方程及式（3-1）、（3-2）、（3-3），可将含
湿量表示成： dR dP wR d P w R d P v R w P d R w P P w R w P P v
式中：P——湿空气的总压力
Pd——干空气分压
干空气的气体常数Rd=287.0J/(kg.K)，则
Rd/Rw=287.0/461.4=0.622，代入式（3-4）得
3、气湿
空气的湿度简称气湿，表示空气中水汽含量的多少。 气湿常用的表示方法有绝对湿度、水汽压、饱和水汽压、 相对湿度、含湿量、水汽体积分数及露点等。 (1) 绝对湿度：在lm3湿空气中含有的水汽质量（kg），称 为湿空气的绝对湿度。由理想气体状态方程可得到：
w
Pw R wT
式中：ρw ——空气的绝对湿度 kg/m3(湿空气)
第三章 大气污染气象学
Air pollution meteorology 从污染源排到大气中的污染物的传输和扩散过程，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 等因素有密切关系。特别是与气象条件的关系更为密切，随 着风向、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，污染物在大气中的扩散稀释情况千差万 别，所造成的污染程度有很大不同。因此，为了有效地控制 大气污染，除应采取各种综合防治措施外，还应充分利用大 气对污染物的扩散和稀释能力。
100 Pw Pv
100
式中： φ ——空气的相对湿度 ρw——空气的绝对湿度 ρv ——饱和空气的绝对湿度 pv——饱和空气的水汽分压
(3) 含湿量：湿空气中lkg干空气所包含的水汽质量(kg)称为
空气的含湿量，气象中也称为比湿，其定义式为
d w d
式中：d ——空气的含湿量 ρd——干空气的密度
气象上把水平方向的空气运动称为风，垂直方向的空
气运动称为升降气流。风是一个矢量，具有大小和方向。
风向是指风的来向。风向可用8个方位或16个方位表示。也
同温层－对流层顶35-40km，气温-550C左右 同温层以上，气温随高度增加而增加 集中了大部分臭氧 没有对流运动，污染物停留时间很长
中间层（平流层顶～85km）
气温随高度升高而迅速降低 对流运动强烈
大气圈垂直结构
暖层（中间层顶～800km）
气温随高度升高而增高 气体分子高度电离－电离层
大气扩散
大气扩散
源
受体
酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）
大气科学
大气物理、化学……
大气气象学…… 气象条件对污物的稀释、扩散作用
污染气象学…… 污染物对气象的影响
第一节 大气圈结构及气象要素
structure of atmosphere and meteorological elements
一、大气圈垂直结构 Vertical structure of atmosphere 大气圈指地面到大约1400km高度处的大气层。大气圈
Y wP P wP P v0 .8d 0 0 d 0 4 0 .80 P vd4 Nd
（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℃。
例题：
4、风向和风速
气的密度（Kg/ mN3）。考虑到Rd/Rw=0.804/ρNd，则得
d 0 0 .8
P 0 w 4 0 .8 P d
0P w 4 0 .8 P P w
0P 4 v P P v
（4）水汽体积分数：对于理想气体来说，混合气体中某 一气体的体积分数等于摩尔分数，所以水汽的体积分数可 表示成：
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,可将大气圈分为五层：对流层、平流层、中间层、暖 层和散逸层。
大气圈垂直结构
Ozone layer
大气圈垂直结构
对流层（～10km左右）
集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发 生在这一层