土木工程与大气环境教学课件PPT.ppt

第二章土木工程与大气环境 第一节大气的分层和大气的本底成分一 大气的分层大气圈的总质量估计为6 1015t 相当于地球质量 5 974 1021t 的百万分之一 在地心引力作用下 大气的质量主要集中在大气圈的下部 其中50 集中在距地表5km以下 75 在10km以下 90 在30km以下 30km以上的空气很稀薄 目前世界普遍采用的大气圈分层方法是1962年世界气象组织建议的分层系统 将大气圈分为对流层 平流层 中间层 热成层和逸散层 1 对流层 对流层位于大气圈的最下层 平均厚度为12km 大气存在强烈的垂直对流作用和水平运动 是大气圈中最活跃的一层 对流层的另一重要性质是大气温度随高度增加而下降 其平均递减率为6 5 km 雷电 雨雪 云雾 霜 雹等天气现象与过程都发生在这一层 2 平流层平流层位于对流层顶至大约55km的高度 其下部有一明显的稳定层 温度基本不随高度变化 近似等温状态 稳定层以上 温度又随高度增加而上升 这种温度结构抑制了大气的垂直运动 大气以水平运动为主 由于水汽和尘埃含量极少 平流层中没有云雨等天气现象 3 中间层中间层位于平流层顶到大约85km的高度 温度随高度的增加迅速递减 该层顶部温度可达 92 是大气层中最冷的一层 该层空气再次出现垂直对流 4 热成层该层从中间层顶至距地表800km 随高度增加温度急剧升高 在宇宙射线照射下 该层大部分空气分子发生电离 具有高密度的带电粒子 故称电离层 5 逸散层逸散层位于热成层之上 也称外大气层 是大气圈的最外层 距地表800km以上 其高度约为2000 3000km 温度随高度增加而增加 这里大气极其稀薄 地心引力微弱 中性粒子基本按抛物线运动 大气质点之问鲜有碰撞 有些运动速度较快的中性粒子完全摆脱地球引力而逸入宇宙空间 二 大气的本底成分干洁空气 水汽 悬浮微粒1 干洁空气 干燥清洁的空气 干洁空气的主要成分是氮 n2 氧 o2 和氩 ar 二氧化碳气体 其含量占全部干洁空气体积的99 996 氖 氦 氪 甲烷 臭氧等次要成分占0 004 主要气体的体积分数 氮 78 08 氧 20 95 氩 0 93 二氧化碳 0 038 氖 0 0005 甲烷 0 00017 氪 0 00011 一氧化二氮 0 0003 氢 0 00005 臭氧 0 000004 2 水汽海洋和地面蒸发 植物的蒸腾 沙漠或极地上空的水汽极少 干旱地区可低至0 02 热带洋面上的水汽含量可多达4 在大气温度变化的范围内水汽可发生相变 凝结为水珠和冰晶 从而形成云雾 雨 雪等多种大气现象 大气中的水汽含量对生物生长和发育有重大影响 3 悬浮微粒主要来源于火山爆发 沙土飞扬 物质燃烧的颗粒 宇宙物落入大气产生的微粒 细菌 微生物 植物的花粉 海洋溅沫等 第二节主要大气污染物及危害一 大气污染的定义iso 大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气 呈现出足够的浓度 达到足够的时间 并因此危害了人体舒适 健康和福利或环境的现象 大气污染物达到一定浓度 并持续足够的时间 达到对公众健康 动物 植物 材料 大气特性 或环境美学因素产生可以测量的影响 就是大气污染 大量能量释放进入大气 或人类活动导致大气中某些原有组分发生变化 也称为大气污染 二 大气污染的危害1 对人体健康的危害大气污染影响人体健康 引起感官和生理机能的不适反应 发生急慢性中毒或死亡 成人每天约呼吸10 12立方米的空气 大气中的有害化学物质通过呼吸道进入人体 空气污染对人体的危害常表现为呼吸道疾病 成年人的肺泡总面积约55 70平米而且布满毛细血管 毒物能很快被肺泡吸收并由血液送至全身不经肝脏转化 所以毒物由呼吸道进入机体的危害最大 大气污染对人的健康的影响 取决于大气中有害 物质的种类 性质 浓度和持续时间 也取决于人体的敏感性 2 对动植物的危害对植物可使其生理机制受抑制 生长不良 抗病抗虫能力减弱 甚至死亡 动物可食用或饮用积累了大气污染物的植物和水或吸入有害物质而中毒死亡 3 对材料的损害如腐蚀金属 侵蚀建筑材料 损坏艺术品 使有色材料褪色 使橡胶制品脆裂 是城市地区经济损失的一大原因 特别是酸雨区 4 对天气和气候的影响 1 形成酸雨 2 增高大气温度 出现 热岛效应 3 全球气候变暖 4 降低大气能见度 5 减少到达地面的太阳辐射量 产生 冷化效应 5 对农业生产的影响急性伤害 叶面枯萎脱落 造成农作物减产 慢性危害使农作物褪绿 影响生长发育 三 主要大气污染物及危害1 主要大气污染物大气污染物按其存在的状态可分为气体状态污染物和颗粒污染物 1 悬浮颗粒物悬浮颗粒物是由不同大小 不同成分以及不同特性的颗粒组成的混合物 有些是液体状的 有些是固体状的 还有些是液体包裹固体内核形成的 粒径和成分是颗粒物最重要的性质 2 气态污染物气态污染物主要包括 气态污染物主要包括 含硫化合物 如so2 so3 h2s等 含氮化合物 如no no2 nh3等 碳的氧化物 如co co2等 碳氢化合物 cmhn 卤素化合物 如hf hcl sif4等 环境空气质量标准 gb3095 2012 列入的主要大气污染物tsp pm10 pm2 5 so2 co no2 3 pb b a p f 氟化物 2 主要大气污染物的来源1 化石燃料燃烧是大气污染的主要原因之一燃煤的主要污染物是 so2 co co2 no2 碳氢化合物 灰尘等 石油燃烧产生的污染物是含硫 含氮的化合物 碳氢化合物等 2 工业生产产生的大气污染物火电 钢铁 石化 建材 有色金属 化工 3 交通运输颗粒物 一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物 二氧化碳 苯并 a 芘 二氧化硫等 4 土木工程产生的大气污染物交通土建工程和建筑工程施工中会产生大量的扬尘使大气中的总悬浮微粒增加 此外 施工机械的汽油机或柴油机产生的尾气会产生大气污染 其成分与交通工具排放的尾气类似 5 农业生产产生的大气污染物 1 田间施用农药一部分农药会以粉尘等颗粒物形式散逸到大气中 残留在作物体上或粘附在作物表面的仍可挥发到大气中 2 氮肥施用氮肥在土壤中经一系列的变化过程会产生氮氧化 化物释放到大气中 其中氧化亚氮不易溶于水 可传输到平流层 并与臭氧相互作用 使臭氧层遭到破坏 此外 氧化亚氮还是温室气体 3 水稻田释放甲烷甲烷是温室气体 甲烷的增加会使全球变暖的温室效应增强 3 大气污染物的特点和危害1 颗粒物 1 颗粒物分类颗粒物按粒径可以分为 总悬浮微粒 tsp 指粒径 100微米的颗粒物 是大气中各种颗粒物的总称 降尘在总悬浮粒物中一般直径大于10 m 但小于100 m由于其自身的重力作用会很快沉降 故称为降尘 可吸入颗粒物 pm10 指空气动力学直径 10微米的颗粒物 因能进入人体呼吸道故称可吸入颗粒物 因能长期漂浮在空气中 又称为飘尘 pm2 5 细颗粒物 空气动力学直径小于或等于2 5um 2 颗粒物的来源风沙尘土 燃料燃烧时产生的烟尘 如燃煤 工业生产中产生 如冶金 建材 汽车尾气 建筑扬尘 市政工程扬尘 道路施工扬尘 交通扬尘 气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的颗粒物 气态污染物冷凝后产生的颗粒物 颗粒物的组成十分复杂 各种污染源都会有所贡献 其表面会浓缩和富集多种化学物质 其中多环芳烃类化合物等随呼吸吸入人体内成为肺癌的致病因子 许多重金属的化合物也可对人体健 康 颗粒物的化学成分多达数百种以上 可分为有机和无机两大类 颗粒物上还可吸附细菌 病毒 病原微生物 3 颗粒物的危害颗粒物是我国大多数城市的首要污染物 是影响城市空气质量的主要因素 对人体健康的影响颗粒物人体的危害程度主要决定于自身的粒度大小及化学组成 tsp中粒径大于10微米的颗粒物由于重力作用降尘会很快沉降到地面 加之人体呼吸道的过滤和 防御功能 绝大部分的降尘被阻留在鼻腔和咽喉部 因此降尘对人体造成的危害较小 对人体危害最大的是10微米以下的浮游状颗粒物 称为飘尘 后改称为可吸入颗粒物 飘尘可经过呼吸道沉积于肺泡 粒径小可以长期漂浮在空气中 易被吸入 pm2 5在空气中悬浮的时间更长 易于滞留在细支气管和肺泡中 其中某些较细的组分还可穿透肺泡进入血液 pm2 5能在大气中长期飘浮 易将污染物带到很远的地方 使污染的范围扩大 同时在大气中还可为化学反应提供反应床 此外 pm2 5比表面积大吸附的污染物多 由于细颗粒物的危害 美国联邦环保局于1997年6月新颁布的大气环境质量标准中增加了pm2 5标准 欧盟也于1997年提出pm2 5标准 我国在1996年颁布的 环境空气质量标准 gb3095 1996 中规定了pm10的标准 新的空气质量标准又增加了pm2 5标准 对呼吸系统的影响 呼吸系统是大气污染物作用于机体的靶器官 人体长期暴露在飘尘浓度高的环境中 呼吸系统发病率增高 特别是慢性阻塞性呼吸道疾病 如支气管炎 气管炎 支气管哮喘 肺气肿等 长期居住在颗粒物污染严重地区的居民 可出现 肺活量降低 呼气时间延长 呼吸道疾病的患病率增加 广州 武汉 重庆 兰州四城市的调查显示 大气中pm10 pm2 5污染与儿童呼吸道疾病呈线性正相关 肺的纤维化 粉尘吸入后在肺内沉积 引起纤维性病变 使肺组织硬化 损害呼吸功能 如 煤肺 石棉肺 矽肺 矽肺是由于长期吸入大量含有游离二氧化硅粉尘所引起 免疫系统 病原微生物 细菌 病毒 随颗粒物进入体内后 降低免疫功能 增加对细菌 病毒等感染的易感性 使机体对传染病的抵抗力下降 心血管系统 可引起血液成分的改变 血液粘度增加 血液凝集以及血栓形成可引起动脉收缩 血压升高 致癌 在颗粒物的表面浓缩和富集有多种化学物质 其中可能含有多种致癌和促癌物 如颗粒物中的多环芳烃含量 流行病学调查表明 城市大气颗粒物中的多环芳烃与居民肺癌的发病率和死亡率呈相关关系 颗粒物对植物的危害粉尘能在植物的枝 叶和花上形成一层结壳 阻挡光线 影响光合作用 叶片因长时间积聚颗粒物 造成气孔堵塞 干扰植物的呼吸功能 颗粒物中的可溶性化学成分直接破坏植物组织 造成叶片损伤 如酸性烟雾造成植物叶片出现坏死斑点 由于覆盖尘埃 叶片对热量的吸收增强3倍导致叶片温度升高达4 蒸腾速度加快 叶片失水 褪绿 使植物生长不良 通常低温 低风速 无雨或大气稳定度大 会加重颗粒物对植物的危害 对天气的影响在颗粒物浓度很高时 使大气能见度降低 导致雾霾天气出现 影响生产 生活活动和景观 其中0 1至1 m的微粒对能见度的影响最大 特别是浓度大于100 g m3的时候 气候影响大量颗粒物还能减少到达地面的太阳辐射量 而使气温明显降低 造成 冷化效应 例如1991年海湾战争时 科威特数百口油井的燃烧 使 地表温度比往年同期下降了约10 对材料设备的腐蚀性由于颗粒物本身可能具有活性 或能吸附化学活性物质 因此它具有腐蚀性 可对物料起到直接的化学破坏作用 如腐蚀金属表面 破坏带有油漆 涂料的表面等 2 二氧化硫的危害中等强度刺激性气体 无色 二氧化硫是世界范围内的主要气态污染物 它数量较大 影响面较广 煤 石油中含有一定数量的硫 燃烧中会产生硫氧化物 大气中的二氧化硫主要来自于燃料燃烧 其中火电厂是最大的二氧化硫排放源 此外有色金属冶炼 硫酸制造 石油提炼 硫矿石焙烧 造纸等生产过程 汽车尾气都会大量排放二氧化硫 1 二氧化硫对人体健康的危害二氧化硫刺激上呼吸道黏膜表层的神经末梢 引起支气管收缩 痉挛 黏液量增加 人出现咳嗽 喷嚏 同时人体气道阻力增加 空气进出肺部受到阻碍 引起呼吸困难 高浓度时 引起呼吸困难 甚至窒息 在二氧化硫毒性作用下 人体呼吸道抵抗力逐渐 减弱 诱发支气管炎 肺气肿等疾病 进入血液循环的二氧化硫也会对全身产生不良影响 二氧化硫能破坏酶的活力 影响碳水化合物及蛋白质的代谢 对肝脏有一定的损害 二氧化硫与多种污染物共存 产生协同效应 二氧化硫易被氧化为三氧化硫 三氧化硫与水形成硫酸烟雾 被吸入肺泡后产生毒性作用 2 二氧化硫对植物的影响环境中的so2能直接损害植物的叶子 导致叶面伤害 坏死 二氧化硫对植物内部生理活动起抑制作用 长期阻碍植物生长 蒸腾率下降 呼吸作用加强 叶绿素含量减少 光合作用强度下降等 二氧化硫还会促使植物叶片气孔保持张开状态 张开的气孔会促使更多的污染物进入植物体内 3 二氧化硫对材料的危害二氧化硫作为酸性气体可腐蚀金属 建筑石料及玻璃表面 使纸张变脆 退色 使皮革脆裂并使纺织品抗张力降低 还会使染料与绘画退色 从而对宝贵的艺术品造成威胁 4 二氧化硫与酸雨so2在大气中可被氧化成so3 再溶于水汽中形成 硫酸雾 so2也可以先溶于水汽中生成亚硫酸雾然后再氧化成硫酸雾 硫酸雾可凝成大颗粒 形成酸雨 我国的酸雨大部分是硫酸型的 3 碳氧化物的危害co2为温室气体 co是无色无嗅的有毒气体 其化学性质稳定 可以在大气中停留较长时间 工业上油 煤的燃烧 炼油 炼钢 固体废物焚烧会产生一氧化碳 城市区域内一氧化碳排放的最大来源是以汽油为 燃料的机动车辆 在一些大城市城区一氧化碳浓度远远超过自然水平 尤其在交通繁忙的时间和区域 1 co对人体健康的危害co和血液中血红蛋白的亲和力是氧的210倍 人体输氧系统受阻 阻碍血液输氧 缺氧中毒 长期吸入低浓度的一氧化碳可以导致头痛 头晕 记忆力减退 注意力不集中 对光 声等微小改变识别力降低 co影响脑认知与反应能力 当大气中一氧化碳达到一定浓度时 心肌梗塞患者发病率增高 当浓度达到某一更高浓度时 严重心脏病人就会死亡 2 浓度较高时对植物生长产生危害 受害的叶片就会形成一块块病斑 然后变成黄褐色 最后形成不规则的坏死斑 4 氮氧化物的危害氮氧化物 nox 种类很多 造成大气污染的主要是一氧化氮 no 和二氧化氮 no2 因此环境学中的氮氧化物一般就指这二者的总称 no进入大气以后可被缓慢地氧化成no2 有o3等强氧化剂时 其氧化速度会加快 实际大气中氮氧化物的主要成分是二氧化氮 各种化石燃料燃烧 石油化工 氮肥厂 硝酸制 造 机动车尾气 在非采暖期 北京市一半以上的氮氧化物来自机动车排放 不同燃料中氮的含量不同 天然气中近乎零 煤和石油中含nox 1 对人体健康的危害no2为红褐色气体有刺激性臭味 急性高浓度二氧化氮中毒引起肺水肿 慢性二氧化氮中毒引起慢性支气管炎和肺水肿 二氧化氮对肺组织的毒性比二氧化硫强 此外 哮喘病患者 会较易受二氧化氮影响 对儿童来说 氮氧化物可能会造成肺部发育受损 二氧化氮对人和动物的心 肝及造血组织等均有 影响 一氧化氮和血红蛋白亲和力比一氧化碳大几百倍 结合氧的能力会更强 会严重阻碍血液输氧 引起人体缺氧而发生中毒 no2对人体的影响还与其它污染物的存在有关 no2与so2共存时 其对人体的影响比单独no2对人体的影响严重得多 2 对植物的影响二氧化氮对敏感植物的影响可表现为造成植物生长速度减慢 叶面损伤等 nox可与o3及so2 通过协同途径产生危害 影响植物生长 并且危害巨大 3 参与光化学烟雾的形成光化学烟雾 汽车 工厂等污染源排入大气的碳氢化合物 ch 氮氧化物 nox 在日光紫外线的照射下发生光化学反应 生成的刺激性很强的浅蓝色烟雾 光化学烟雾的成分非常复杂 但是对人 动物 植物和材料有害的是臭氧 pan 过氧乙酰硝酸酯 和丙烯醛 甲醛等二次污染物 对人健康的损害主要伤害是眼睛和粘膜受刺激 头痛 呼吸障碍 慢性呼吸道疾病恶化 浓度增加时 引起肺气肿甚至死亡 对肺癌也可能起一定的诱发作用 对材料的危害臭氧 pan等还能造成橡胶制品的老化 脆裂 使染料褪色 并损害油漆涂料 纺织纤维和塑料制品等 减缓植物的生长 甚至死亡 光化学反应最早出现于美国洛杉矶 1943 1946 1954 1955 其中1955年持续1周 日均死亡317人 郊区蔬菜变为褐色 光化学烟雾一般发生在大气湿度相对较低 气温24 32 的夏季晴天 4 形成酸雨当湿度较大或有云雾存在时 no2与水分子作用 生成硝酸 构成酸雨第二位的酸分 美国测定的酸雨成分中 硫酸占60 硝酸占32 盐酸占6 目前 在北京 广州 珠三角 香港等地 氮氧化物的浓度已经超过二氧化硫 5 臭氧的危害臭氧大部分集中在平流层 对流层中臭氧含量仅为10 15 对流层中的臭氧主要由平流层输入 以及对流层中的光化学反应生成 1 臭氧对人体健康的危害由于水溶性小 人体上呼吸道对臭氧的摄取率很 低 臭氧可以直接侵入呼吸道深处 增加呼吸道阻力 使二氧化碳扩散功能和肺活量降低 臭氧浓度在0 5 1ml m3时 人与其接触1h 2h 引起呼吸道阻力增加 肺活量降低 臭氧使患慢性呼吸器官疾病的患者 病情加重 如 哮喘病患者发病频率增加 据实验证实 高浓度臭氧对人体有强烈的刺激和毒害作用 刺激眼睛 流泪 眼睛发痛 伴头痛 中枢神经障碍 死亡 光化学烟雾的90 是臭氧 臭氧对植物生长的危害臭氧对植物的影响也很大 浓度很低时就可以 减缓植物的生长 高浓度时会杀死叶片组织 使整个叶片枯死 臭氧对工程材料的危害臭氧可引起高分子材料老化 染料退色等 6 铅及铅化物 空气质量标准指总悬浮微粒中的铅与铅化合物 铅及铅化物来源于含铅矿石的冶炼 含铅化合物的精炼加工 常见的铅中毒主要是慢性铅中毒 分轻度 中度 重度 轻度铅中毒会引起神经衰弱 消化不良 中度铅中毒会引起腹绞痛 贫血 重度中毒引起肢体麻痹 中毒性脑病例 铅对人体发育 肾功能 心血管功能 生殖系统 免疫系统都产生一定程度的危害 儿童铅中毒会推迟大脑发育 7 氟化物的危害 气态和颗粒物的无机氟化物 氟 f 与氟化氢 hf 是卤素化合物 一般是在工业生产中排放出来的 如玻璃厂 铝厂 氟化物对人体健康的危害氟及氟化氢对人的呼吸器官和眼结膜有强烈的刺激性 吸入高浓度氟及氟化氢 会引起肺水肿和支气管炎 长期吸入低浓度的氟化氢会引起慢性中毒 最典型的是引起牙齿酸蚀的 斑釉齿症 和使骨骼中钙的代谢紊乱的 氟沉着症 此外 在氟污染地区 氟对人体健康的危害通常以植物为中间介质 即植物吸收大气中氟并在体内积累 然后通过食物链进入人体产生危害 氟化物对植物的危害氟化物会使植物的某些关键性酶催化作用受到影响 8 苯并 a 芘 存在于 10微米颗粒物中的苯并 a 芘 苯并 a 芘是多环芳烃 pah 的一类 多环芳烃指多环结构的碳氢化合物 种类很多 大多数有致癌的作用 其中苯并 a 芘是国际公认的致癌能力强的物质 故列入环境空气质量标准 城市中的苯并 a 芘主要来源于煤 石油的不完全燃烧 以及机动车尾气 各种有机废物的焚烧 大气中的苯并 a 芘主要通过呼吸道侵入肺部 引起肺癌 实测数据说明城市肺癌与大气污染 苯并 a 芘含量的相关性是显著的 城市肺癌是农村的2 9倍 第三节大气环境标准和法规一 环境空气质量标准为保护人群健康和生存环境 对空气中污染物的最大容许浓度所作的规定 是衡量空气受污染程度的法定尺度 作为监测 评价和预测空气质量的依据 gb3095 1996 2000 2012最新标准 gb3095 2012 该标准2012年在京津冀 长三角 珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测 2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范 城市开展监测 2015年覆盖所有地级以上城市 2016年1月1日 全国实施新标准 主要内容 1 将对空气质量有不同要求的区域分为两类 一类区为自然保护区 风景名胜区和其它需要特殊保护的地区 二类区为居住区 商业交通居民混合区 文化区 工业区和农村地区 2 主要监测污染物包括 tsp pm10 pm2 5 so2 co no2 3 pb b a p f 氟化物 年 日 小时平均浓度 单位为 一氧化碳 mg m3 其余为 g m3 3 增设了pm2 5平均浓度限值和臭氧8h平均浓度限值 4 调整了颗粒物 粒径小于等于10 m 二氧化氮 铅和苯并 a 芘等的浓度限值 收紧了上述污染物的浓度限值 二 环境空气质量指数 aqi 技术规定 试行 1 空气质量分指数 iaqi 单项污染物的空气质量指数 2 空气质量指数 aqi 定量描述空气质量状况的无量纲指数 aqi max iaqi1 iaqi2 iaqi3 iaqin 3 首要污染物空气质量指数aqi大于50时 空气质量分指数最大的污染物为首要污染物 若空气质量分指数iaqi最大的污染物为两项或两项以上时 并列为首要污染物 4 iaqi大于100的污染物为超标污染物 5 空气质量指数的描述 三 大气污染物排放标准对从污染源排入大气的污染物容许含量所作的限制规定 它是控制大气污染物的排放量和进行净化装置设计的依据 也是环境管理部门的执法依据 大气污染物排放标准可分为国家标准 地方标准 行业标准 我国已制定多项国家污染物排放标准 如 水泥工业大气污染物排放标准 gb37 532 2005 火电厂大气污染物排放标准 gb13223 2003 工业炉窑大气污染物排放标准 gb9078 1996 锅炉大气污染物排放标准 gb13271 2001 饮食业油烟排放标准 gb18483 2001 危险废物焚烧污染控制标准 gb18484 2001 生活垃圾焚烧污染控制标准 gb18485 2001四 大气环境管理法规1 中华人民共和国大气污染防治法 2 环境影响评价法 3 三同时制度 环保设施与主体工程同时设计 同时施工 同时投入使用 4 环保竣工验收 5 对大气污染物核发排放许可证 6 排污收费制度7 实行大气污染物排放的总量控制 第四节影响大气污染物扩散的气象因素一 影响大气污染物扩散的气象因素气象的动力因素和气象的热力因素 1 气象的动力因素风和湍流 对污染物的扩散和稀释起着决定性作用 1 风对污染物扩散的影响第一个作用是整体的输送作用 风向决定了污染物迁移运动的方向 第二个作用是对污染物的冲淡和稀释作用 主要取决于风速 风压 13级 风速越大冲淡稀释作用越好 最大的污染潜势经常出现在风力微弱的时候 因为风速小 水平输送和湍流扩散都很微弱 有利于污染物的积累 浓度上升 例如 酸雨天气时 风速多为0 2m s 污染物在大气中的浓度与平均风速成反比 若风速增大一倍 则下风向污染物的浓度将减少一半 输送距离 风速随高度的下降而减少 采用风向频率和污染系数表示风向和风速对空气污染物扩散的影响 1 风向频率风向频率是指某方向的风占全年各风向总和的百分 比 如 某地区全年西北风180天 东南风100天 西南风30天 无风50天 该地区西北风的风向频率 180 360 0 5任何地区的风向 一年四季都在变化 但也都有自己的主风方向 一般污染源应设在下风向 相对于居民区 2 污染系数污染系数 风向频率 该方向的平均风速污染系数表示风向 风速联合作用对空气污染物的扩散影响 某方向污染系数的大小正好表示该方向空气污染的轻重不同 污染系数小 该方向最不容易受到污染 如 西北方向的平均风速 10m s西北方向的污染系数 0 5 10 0 05东南风平均风速5m s 风向频率 100 360 0 28东南方向的污染系数 0 28 5 0 056 3 风向频率玫瑰图和污染系数玫瑰图每根线的方向 风向 线段的长短 方向风的风向频率 2 湍流对大气污染物扩散的影响空气运动有两种状态 一种是比较有规则的层流运动 一种是在主导风向上出现上下左右无规则的阵性搅动 称湍流 风向和风速决定输送距离和方向 污染物的扩散主要靠湍流 热力湍流 垂直方向温度变化引起的 温度层结 机械湍流 垂直方向风速分布不均匀造成的湍流 由于地面对风的摩擦阻碍作用 如地面上的山丘 建筑物 所以风速随高度的下降而减少 100米高处的风速 约为1m高处的3倍 2 气象的热力因素包括大气的温度层结和大气稳定度 1 温度层结和逆温 1 温度层结温度层结是指大气温度随高度而变化的情况 即大气温度的垂直分布 大气温度随高度的分布情况与大气的稳定性关系密切 影响受污染空气被洁净空气混合而冲释其污染浓度的作用 气温垂直变化的趋势通常用气温垂直递减率 表示 气温垂直递减率是指在垂直方向上温度的梯度 变化率 导数 式中 t 气温 z 垂直方向上距地面的高度 气温垂直递减率 当 0时 气温随高度增加而下降 空气形成上下对流 随之湍流发展 对污染物扩散有利 越大