第三章 大气污染及污染扩散模型建立(v1.7)..

NW
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六月,静风14.72%
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七月,静风8.60%
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八月,静风9.96%
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九月,静风9.72%
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全部,静风12.84%
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十月,静风13.70%
十一月,静风10.55%
清远市区风频玫瑰图
W
十二月,静风13.43%
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【3】几个重要的指标
（a）总悬浮颗粒物（TSP，Total Suspended Particulate ）：悬浮于空中，空气动力学当 量粒径小于等于100微米的颗粒物；
（b）可吸入颗粒物（PM10）：悬浮于空中，空气 动力学当量粒径小于等于10微米的颗粒物；
用硝酸的工厂排放的尾气； 【4】燃烧过程中NOx的产生情况：热力（热解）NOx
、燃料（燃烧）NOx和瞬时NOx。 【5】危害： （a）毁坏棉花，尼龙等织物； （b）损害植物——使柑桔落叶、发生萎黄病和减产； （c）引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【1】主要来源： 自然源——生物分解；（CH4） 人为源——不完全燃烧和有机物的挥发。 【2】主要危害 能生成有害的光化学烟雾。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【6】按存在方式分：
气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物； 【7】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。
【8】按化学成分分： 含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤代化合物、尘 类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。
十二月,平均3.56m/s N 4.0
2.0
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全部,平均2.74m/s
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清远市区风速玫瑰图
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图例(m/s)
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一月,平均6.25
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二月,平均6.25
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三月,平均6.25
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四月,平均6.25
N 40.0 30.0 20.0 10.0
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图例(%)
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一月,平均3.01m/s
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二月,平均2.67m/s
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三月,平均2.46m/s
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四月,平均2.64m/s
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全部,平均6.25
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清远市区污染系数玫瑰图
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十二月,平均6.25 N
30.0 20.0 10.0
图例()
SW
城市气候所波及的范围
第一节 大气层和大气污染 四、影响大气污染气象要素
主导风向型: 一年中不管什么季节都有相同的盛 行风向, 新疆-内蒙(W), 云贵(SW), 青藏(W) 可将排放有害物质的工业企业布置在常年主导 风向的下风侧, 居住区布置在主导风向上风侧
➢ 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：一般是低纬度的对流运动较强，高纬度地区的对流运 动较弱。由于对流运动的存在，使高低层之间发生空气质量交换及热 量交换，大气趋于均匀。
➢ 温度和湿度的水平分布不均：气象要素水平分布不均匀，特别是冷、 暖气团的过渡带，即所谓锋区。在这里往往有复杂的天气现象发生， 如寒潮、梅雨、暴雨、大风、冰雹等。
风速随高度的分布：对数律；指数律。 风向频率和污染系数
为综合考虑风向、风速对空气污染物的输送扩散影响，往 往要用风向频率和污染系数。
大气中污染物浓度与风速的关系
第一节 大气层和大气污染 四、影响大气污染气象要素
风向频率是指一定时间内（年或月），某风向出现次数占 各风向出现总次数的百分率。
污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响 程度。 CP越大，某下风向污染越严重。
• 无主导风向型: 全年风向不定, 各方位风向频率 相当(<10%), 没有一个较突出的盛行风向, 宁夏 -甘肃河西走廊-陇东-内蒙阿拉善
第一节 大气层和大气污染 四、影响大气污染气象要素
【1】什么是湍流？ 除在水平方向运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动，风的这种特性和
摆动称为大气湍流。（有点象分子的热运动） 【2】湍流与扩散的关系 把湍流想象成是由许多湍涡形成的，湍涡的不规则运动而形成它与分子运动极为 相似。 不同的是，分子的运动以分子为单位，湍流以湍涡为单位，湍涡运动速度比分子 运动速度大的多，比分子扩散快105—106倍。没有湍流运动，污染物的扩散就成 了问题。这是因为无湍流时，污染物单靠分子扩散，扩散速度很小；有湍流时， 由于其靠湍流扩散，运动的方向和大小都极不规则，使流场各部分间强烈混合， 混合加快了扩散速度。若只有风无湍流，从烟囱中排出的废气像一条“烟管”一 样几乎保持着同样粗细，吹向下方，很少扩散。 【3】形成：
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
第一节 大气层和大气污染 二、大气污染
大气污染:是指由于人类活动或自然过程使
得某些物质进入大气，呈现出足够的浓度， 达到了足够的时间，并因此危害了人体的舒 适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环 境。 大气污染的分类：局部地区污染、地区性污 染、广域性污染和全球性污染。
第一节 大气层和大气污染 一、大气的组成
2、平流层（对流层顶～50~55km）
➢ 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
3、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
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SБайду номын сангаас
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五月,平均6.25
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六月,平均6.25
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七月,平均6.25
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八月,平均6.25
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九月,平均6.25
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十月,平均6.25
十一月,平均6.25
第一节 大气层和大气污染 二、大气污染
【1】按污染源存在的形式分： 固定污染源和移动污染物； 【2】按污染物排放的方式分： 点源（高架源）、面源、线源和体源； 【3】按污染物排放的时间分： 连续源、间断源和瞬间源； 【4】按污染物产生的类型分： 工业污染源、生活污染源、交通运输源和农业污染源 【5】按主要污染物分类统计分： 燃料燃烧、工业生产和交通运输
CP

f v
式中,CP—某方向污染系数 f—某方向风向频率
v—该方向平均风速
它说明来自某方向的污染程度,与该方向风向频率成正比,
与该方向平均风速成反比。可以计算出各风向的污染系
数, 并绘成玫瑰图。将向大气排放有害物质的工业企业
布置在污染系数最小的方位, 或最大风速风向的下风方
向上。居住区在污染系数最大的方位。
第一节 大气层和大气污染 一、大气的组成
大气
干燥清洁空气
水蒸气 （ 0.01％ ～ 4％ ）
杂质 （自然过程、人类活动）
主要成分
次要成分
氮
氧
（78。084％） （20。946％）
氩 （ 0。 934％ ）
二氧化碳 （ 0。 0333％ ）
第一节 大气层和大气污染 一、大气的组成
大气
恒定组分
可变组分
要是FeO）的混合物，经过化学反应生成硫酸， 如伦 敦烟雾事件 。） （c）对植物造成伤害，破坏叶面结构； （d）腐蚀材料。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【1】产生： 在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂 之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些 紫色或黄褐色）。 【2】主要成分：臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN） 、酮类、醛类等。 【3】危害: （a）刺激眼睛； （b）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲 倦等症状； （c）臭氧能损害有机物质； （d）可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【1】主要污染物：SO2、SO3 【2】性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸
；SO3能与水反应生成硫酸。 【3】主要来源：矿物燃料的燃烧； 【4】危害： （a）对人体健康造成危害，还有促癌作用； （b）会形成硫酸烟雾，危害更大；（SOx与颗粒物（主
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五月,平均2.31m/s
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六月,平均2.14m/s
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七月,平均2.50m/s
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八月,平均2.44m/s
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九月,平均3.08m/s
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十月,平均2.81m/s
十一月,平均3.21m/s
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【1】颗粒物的粒度、性质和成因
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【2】几种颗粒物的区分 （a）粉尘（dust） 粒径1～200微米，主要机械作用或是土壤、岩石的风化 形成的，如粘土粉尘、煤粉等。 （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。
不定组分
主要组分
次要组分
二氧化碳
水蒸汽
氮、氧、氩
氦、氖、氪、氙、氡
第一节 大气层和大气污染 一、大气的组成
第一节 大气层和大气污染 一、大气的组成
1、对流层（～10km左右）： 对流层的上界高度是随纬度和季节而变化的，在热带平均为17—18km， 温带平均为10一12km，高纬度和两极地区为8—9km夏季对流层上界高 度大于冬季的。 ➢ 集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象云、雾、雨、雪 等大气现象都发生在这层。
第一节 大气层和大气污染 一、大气的组成
4、暖层（中间层顶～800km）
➢ 气温随高度升高而增高：在300km高度上，气温可达 1000℃以上。
➢ 气体分子高度电离－电离层：电离层具有反射无线电 波的能力。因此它在无线电通讯上有重要意义。
5、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
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一月,静风13.16%
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二月,静风15.46%
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三月,静风18.55%
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四月,静风14.43%
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五月,静风12.11%
（c） PM2.5：悬浮于空中，空气动力学当量粒径 小于等于2.5微米的颗粒物；
（d）降尘：颗粒粒径大于10微米的颗粒物；
（e）飘尘：颗粒粒径大于10微米的颗粒物。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【4】危害
①遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心， 使云雾和雨水增多，以致影响气候 ； ②使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故 增加； ③可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增 多，因此空气污染也更严重．形成恶性循环； ④燃煤时生成的SOx，再加上微粒的作用，对呼 吸系统的危害特别大； ⑤用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中 的铅有97％为直径小于0.5微米的微 粒，分布 很广，危害很大。
第一节 大气层和大气污染 四、影响大气污染气象要素
风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接最本质的 因素。风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓 度越低。
风对污染物的作用体现为风向和风速两方面的影响。 风向影响污染物的水平迁移扩散方向。 风速的大小决定了大气扩散稀释作用的强弱。
通常，污染物在大气中的浓度与平均风速成反比，风速增大 1倍，下风向污染物将减少一半。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
性质：无色、无味、无臭的气体；
有毒，能与氧气争夺血液中的血色素，使血液 携带氧气能力大大降低，使人体缺氧而窒息 。
数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占 大气污染物总量的1/3）。
主要来源：汽车尾气。
第一节 大气层和大气污染 三、大气污染物
【1】主要污染物：NO、NO2 【2】性质：棕黄色、有刺激性气味（黄龙）； 【3】主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、部分生产或使