第三章主要气象条件与大气污染
环境卫生学 第3章 大气卫生
（2）大气颗粒物 有固体和液体 两种形态。
常用空气动力学直径 表示颗粒物的大小: 在气流中，如果所研究的颗 粒物与一个有单位密度的球形颗 粒物的空气动力学效应相同，则 这个球形颗粒物的直径就定义为 所研究颗粒物的空气动力学直径。 颗粒物按粒径分为： 总悬浮颗粒物（TSP） φ ≤100μm 可吸入颗粒物（IP） φ ≤10 μm 细颗粒物（PM2.5) φ≤2.5μm 超细颗粒物（PM0.1) φ≤0.1μm
对健康的影响
（1）对呼吸道的刺激作用 （2）其它作用 · 对大脑皮层机能的影响 · 致突变作用和促癌作用 · 影响新陈代谢 · 变态反应 （3）SO2和颗粒物的联合作用
（二）氮氧化物 (NOx nitrogen oxides)
来源 （1）自然源 （2）人为源
对健康的影响
（1）对呼吸道的刺激作用 （2）对血液的影响 （3）促癌作用 （4）神经衰弱症候群 （5）形成光化学烟雾
酸雨腐蚀雕刻
（四）大气棕色云团
（五）其他
影响居民的生活人体 健康的影响
大气中的主 要污染物 SO2 NOx 颗粒物 CO
O3
多环芳烃
Pb
二 噁英
（一）颗粒物
来源 （1）自然源 （2）人为源
对健康的影响
（1）对呼吸系统的影响 进入肺部对局部组织具有堵塞作用 载体作用 （2）颗粒物对心血管系统的影响 （3）颗粒物的致癌作用 （4）颗粒物对人群死亡率的影响
多诺拉烟雾事件
美国洛杉矶
化物和碳氢化合物
在日光紫外线照射 下经光化学反应形成
过氧酰基硝酸酯
大气污染与气象条件的相互作用
大气污染与气象条件的相互作用在我们生活的这个蓝色星球上，大气污染已成为一个备受关注的全球性问题。
它不仅对人类的健康和生态环境造成了严重的威胁，还与气象条件之间存在着复杂而紧密的相互作用。
大气污染，简单来说，就是空气中存在了过多的有害物质，比如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等等。
这些污染物的来源多种多样，工业生产、交通运输、能源消耗以及农业活动等都会向大气中排放污染物。
气象条件对大气污染的形成、扩散和清除有着至关重要的影响。
首先，风是一个关键因素。
风就像是大气的“搬运工”，如果风速较大，它能够迅速地将污染物吹散，使得污染物在更大的范围内稀释，从而降低局部地区的污染浓度。
相反，如果风很小或者几乎没有风，污染物就会在原地积聚，导致污染加重。
想象一下，在一个封闭的房间里，如果没有空气流动，烟雾会一直弥漫在那里；而一旦打开窗户，让风进来，烟雾就能很快散去，这和大气中的情况是类似的。
温度也在其中扮演着重要角色。
在逆温的情况下，大气污染往往会变得更加严重。
逆温就是气温随着高度的增加而升高的反常现象。
正常情况下，气温是随着高度增加而降低的，这样有利于空气的对流，污染物能够随之向上扩散。
但在逆温时，底层的冷空气被上面的暖空气压住，就像给大气盖了一个“盖子”，使得污染物难以向上扩散，只能在近地面的有限空间内积聚，从而加重污染。
大气的稳定度也会影响污染物的扩散。
大气稳定度越高，意味着大气越不容易发生垂直运动，污染物也就难以扩散到更高的大气层中。
而大气不稳定时，污染物能够更容易地在垂直方向上扩散，从而降低近地面的污染浓度。
降水对大气污染则有着清除作用。
雨水能够将空气中的污染物吸附或者溶解，然后带着它们一起落到地面，就像是给大气洗了个“澡”。
所以，在降雨过后，通常我们会感觉空气变得清新了许多。
反过来，大气污染也会对气象条件产生影响。
大量的污染物颗粒会影响太阳辐射的到达地面的强度和分布。
这些颗粒物就像一层“面纱”，阻挡了太阳光线的穿透，导致地面接收到的太阳辐射减少，从而影响气温和气候。
大气环境污染物与气象条件的关系研究
大气环境污染物与气象条件的关系研究近年来，随着城市化进程的快速推进，大气污染问题日益凸显。
大气环境污染物的排放和控制一直是一个备受争议的话题。
不同的环境污染物在不同的气象条件下有着不同的运输和转化规律，研究大气环境污染物与气象条件的关系，有助于更好地制定环境保护政策和减少大气污染。
首先，废气排放与风向的关系是大气环境污染物与气象条件关系研究的重要内容之一。
废气排放源的附近常常会产生高浓度的污染物，这些污染物会随着风的方向扩散。
当气象条件中风速较小、风向较稳定时，敏感区域内的污染物浓度可能会突然增加。
因此，通过了解和预测风向，可以有效地控制废气排放源，减少大气污染物的扩散。
其次，大气污染与气象条件还包括温度、湿度和气压等因素的关系。
温度和湿度对大气污染物的化学反应和传输有重要影响。
高温可以加速污染物的扩散和光化学反应，从而使空气质量恶化。
此外，湿度还可以影响大气污染物的传输和再悬浮。
当湿度较高时，污染物颗粒会吸湿增大，使其下降速度变慢，影响了对流层中的颗粒物的清除。
而气压的变化也可能导致大气污染物的浓度变化，因为气压的变化会影响大气污染物的扩散、混合和化学反应过程。
此外，气象条件还与大气环境污染物的来源和化学组成有密切关系。
不同的污染物有不同的来源，如工业排放、车辆尾气、生物质燃烧等。
了解不同污染物的来源，可以有针对性地采取措施减少其排放。
此外，气象条件还会对大气污染物的化学组成和反应产物产生影响。
例如，大气中的氧气、氮氧化物和挥发性有机化合物等可通过照射紫外线和光化学反应等途径形成臭氧，造成光化学烟雾污染。
在大气环境污染物与气象条件关系研究中，地形和气象条件之间的相互作用也值得关注。
地形起伏和地形特征对风场分布和大气污染物输送的影响是不可忽视的。
在山地、河谷等地形条件下，大气污染物的传输和扩散受到限制，容易形成污染物聚集区。
此外，大气环境污染物与气象条件的相互作用还涉及到气溶胶、颗粒物的生成和转化过程等多个领域。
大气污染情况与气象因素的关联分析
大气污染情况与气象因素的关联分析大气污染是当前社会面临的一大挑战，对人类健康和环境产生严重影响。
然而，大气污染的形成和演变过程受到许多气象因素的影响。
本文将探讨大气污染情况与气象因素的关联分析。
一、气象因素对大气污染的影响气象因素包括温度、湿度、风速、风向以及大气层的稳定性等。
这些因素会对大气污染的形成和扩散产生重要影响。
首先，温度是影响大气污染的关键因素之一。
温度的升高会加速气体的扩散和化学反应速率，从而影响大气中污染物的浓度。
尤其在炎热的夏季，高温会增加污染物的挥发和光化学反应的速度，导致大气污染情况进一步加剧。
其次，湿度也对大气污染有着重要影响。
湿度高的环境中，污染物会与水蒸气发生反应产生颗粒物和酸雨等有害物质。
此外，湿度高还会增加大气中的颗粒物的含水量，使其更易附着在空气中，加剧大气污染现象。
风速和风向是影响大气污染扩散的主要因素。
强风可以有效地将污染物扩散到更广阔的区域，减少局部区域的浓度。
相反，风向的变化会导致污染物在不同区域之间的输送，增加大气污染的传播范围。
大气层的稳定性也会对大气污染产生重要影响。
稳定的大气层会阻碍大气污染物的上升和扩散，使其在地表层积聚。
尤其是在夜间和早晨，大气层较为稳定，污染物更容易积聚，形成雾霾等情况。
二、大气污染情况与气象因素的关联通过对大气污染情况与气象因素的关联分析，我们可以发现它们之间有着密切的联系。
在城市中，由于工业排放、汽车尾气等原因，大气污染情况较为严重。
但是在不同的季节和气象条件下，污染物的浓度会有所变化。
例如，在夏季高温天气下，大气中的臭氧和颗粒物浓度较高，导致空气质量下降。
而在冬季，由于温度低和大气层稳定，污染物在地表积聚，形成较严重的雾霾。
此外，风向的变化也会影响大气污染的传播。
在城市中，风向沿着一条主要的传播路线，将污染物从工业区向周围地区扩散。
如果风向改变，污染物将被输送到新的区域，可能导致短期内某些地区的空气质量急剧恶化。
另外，大气污染情况还与局地的气象条件有关。
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。
第03章 大气污染气象学-2013-4汇总
高云（5000m以上）
中 云 （ 2500-5000m ）
主要气象要素
6． 降水 降水是指从天空降落到地面的液态或固态水，包括
雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰xià n、冰粒和冰雹等。 降水量指降水落至地面后（固态降水则需经融化后）， 未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度，降 水量以毫米（mm）为单位。
百分比
➢ 含湿量－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量 ➢ 水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数 ➢ 露点－同气压下空气达到饱和状态时的温度
主要气象要素
4．风向和风速
水平方向的空气运动叫做风（垂直方向－升降气流） 风的来向叫风向（16个方位圆周等分）
风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或 10min平均）
➢ 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
➢ 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
自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略
➢ 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
➢ 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
主要气象要素
1．气温 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。
i
a g(Ti T ) g(Ti 1)
T
T
高度 z z z （一般均满足绝热条件）
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。
大气污染的气象条件及其对污染物传输的影响
大气污染的气象条件及其对污染物传输的影响大气污染是当今社会面临的一个严峻问题，对人类健康和生态环境造成了严重的影响。
要理解大气污染及其对污染物传输的影响，需要了解相关的气象条件。
气候和气象条件对大气污染的形成和传输起着重要的作用。
首先，温度是一个关键因素。
在炎热的夏季，高温有助于大气污染物的反应速率加快，并加剧其对人体和环境的危害。
空气温度的升高还会导致大气层中的湿度减少，进一步加剧了污染物的浓度。
其次，风速和风向也是影响大气污染的重要因素。
风是将大气污染物从源地传输到其他地区的主要媒介。
强风可以迅速将污染物从源地带到其他区域，扩大污染范围。
风向的变化也会导致污染物在不同地区的分布情况发生变化。
如果风向指向城市中心，污染物会在城市附近积聚，进一步加剧了大气污染的程度。
另外，湿度也会对大气污染的形成和传输产生影响。
高湿度会导致大气中的水分子与污染物发生反应，形成次级污染物，如硫酸雾和硝酸雾。
这些次级污染物具有更高的毒性和危害性。
湿度还能影响大气污染物的扩散和沉降速度。
湿度较高时，污染物的扩散受到限制，容易在空气中停留较长时间，进一步加重了空气污染的程度。
大气层的稳定度对污染物传输也有重要影响。
大气层中存在不同的稳定度状态，如不稳定、中性和稳定。
在不稳定的大气层中，污染物往往能够快速上升和扩散，减少对地面的影响。
而在稳定的大气层中，污染物受到限制，更容易在地面上积聚，形成雾霾现象。
稳定的大气层还会导致温室效应的加剧，进一步加重了大气污染问题。
另一方面，日照和辐射条件也会对大气污染的传输产生影响。
日照可以使大气中的污染物发生光化学反应，生成更多的次级污染物。
辐射条件的变化会影响大气温度分布，改变大气层中污染物的浓度和传输方向。
综上所述，气象条件对大气污染的形成和传输显得至关重要。
温度、风速和风向、湿度、大气层的稳定度以及日照和辐射条件，都是影响大气污染的重要因素。
加强大气环境的监测和治理，需要充分考虑这些气象条件的影响。
大气污染的气象背景与季节特征
大气污染的气象背景与季节特征大气污染是全球面临的一个重要问题。
随着工业化的快速发展和人口的不断增加，大气污染对人类和环境的影响越来越大。
想要解决这个问题，我们首先需要了解大气污染的气象背景和季节特征。
大气污染与气象背景有着密切关系。
气象条件是大气污染物扩散和变化的重要因素之一。
气象条件主要包括风向、风速、温度和湿度等。
风向和风速决定了大气污染物的传输方向和速度。
当气象条件不利于大气污染物的扩散时，污染物容易积聚在某一地区，形成较高的污染浓度。
温度和湿度对大气污染物的化学反应和沉降也有很大影响。
较高的温度和较低的湿度有利于大气污染物的化学反应，从而使污染物转化成更有毒的物质。
而较低的温度和较高的湿度则有利于大气污染物的沉降，减少其对人体和环境的危害。
大气污染还有明显的季节特征。
不同季节的气象条件会导致大气污染物的浓度和组成发生变化。
季节性风的改变是导致季节性大气污染的主要原因之一。
在夏季，高温和强风使得大气污染物更容易扩散，从而减少了污染物的累积效应。
而在冬季，低温和弱风使得大气污染物更容易积聚在城市中，形成高浓度的污染。
此外，冬季还存在烟雾和雾霾等恶劣天气，这种天气能够使得大气污染物更加稳定，不易被扩散和清除。
夏季的气象条件不利于大气污染物的形成和扩散，大气污染的情况相对较轻。
此外，大气污染还受到地理和人类活动的影响。
地理因素是大气污染物扩散和变化的另一个重要因素。
地理条件主要包括地形和地势等。
山区地形容易导致大气污染物的积聚，使得山区的空气质量相对较差。
而平原地势则有利于大气污染物的扩散和清除。
人类活动也是大气污染的重要原因之一。
工业和交通等人类活动产生的废气和废物都会对大气质量产生不良影响。
因此，在城市和工业区等地区往往存在较严重的大气污染问题。
为了解决大气污染问题，我们需要采取一系列措施。
首先，加强大气污染监测和预警系统，及时掌握大气污染物的浓度和组成，以便采取相应的防治措施。
其次，加强大气污染物的减排工作，降低污染源的排放量。
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。
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
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
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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2.气温的垂直递减率 ⑴ 干绝热垂直递减率γd:
γd=-dt／dz=1℃／100m 表示干空气（包括未饱和湿空气）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）1℃。 ⑵ 气温平均垂直递减率γ:
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。
大气稳定度的判断 当γ＜γd时，大气是稳定的(γ＝0等 温；γ＜0逆温是稳定状态中最稳定的 状态)
当γ＞γd时，大气是不稳定的 当γ＝γd时，大气处于中性状态
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，大气是处于稳定型（不稳）
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； 影响输送距离。
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 倍。湍流扩散是湍流运动的主要特征之一。 大气中的湍流扩散包括小尺度、中尺度和大尺度。
2.下沉逆温：高空高压气团下沉 → 压缩变 扁 → 顶部增温比底部多
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＜γd → 低层空气湍流混合达 γd →混合之上出现过渡层（逆温层）
5.锋面逆温
一、边界层中风、湍流与大气污染 ㈠ 相关概念
气流：是大气流动的总称。它包括了风和湍流 两种流动形式。 风：是大气作有规则的平滑水平运动，把这种 相对地面的水平运动称为“风”。 湍流：是附加在空气的平均运动之上，再由空 气运动所组成的处于不断变化状态下 的不规则运动称为“湍流”。
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
最为主要，是引起大气运动
重力
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。
㈡湍流与大气污染
小尺度 大尺度 中尺度
㈤ 风向、风速的测量 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、风速的测量 2. 轻便三杯风向风速表测量风向、风速
结构：由风向仪、风速表、手柄三部分 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。
空气的温度是表示空气冷热程度的一个物 理量，简称气温。（天气预报中：1.5m高、百 叶箱内气温。）
oC 5 ( oF 3 2 ) 9
K oC 2 7 3 .1 5 △
oF 9 oC 3 2 5
气温的绝热变化 绝热冷却：气团绝热上升 绝热增温：气团绝热下沉 气温的非绝热变化 热辐射 热传导 热对流 空气平流
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 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。
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) 和风速指针就开始走动。经60s后，指针停 止转动，风速指针所指示的读数即为风速， 此时风速为指示风速。再从风速曲线图(由 厂方或计量校准部门测校后发给)中查出实 际风速值即为所测的实际风速。 连续测量 三次，计算三次的平均风速。
随时间的变化：包括日变化和季节的变化 随高度的变化：风向基本不变，但越往高处风速越大 随机性变化：风向和风速是不断变化的。下图表示了阵 风和平均风速的关系
4.风向、风速与大气污染的基本关系 风向 决定污染物迁移的方向； 风向不断的变化是平面上瞬间烟云轮廓呈蜿 蜒曲折的原因(如图)。
第二章 主要气象条件与大气污染
⑷ 如欲进行下一次测定时，只要再压下启动 杆即可。
⑸ 当测定完毕后，将小套管向左转一角度， 使其恢复原来的位置，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，切勿按压启动杆。
二、气温的分布与大气污染 ㈠ 大气边界层的温度场 1.气温的概念
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 风、湍流、气温分布与大气污染。
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。
3.风的变化