环境工程概论大气污染气象过程

1、 大气污染过程及其控制工程 大气污染气象过程 一、大气的结构与气象 二、大气污染物的扩散 三、影响大气扩散的若干因素 四、烟囱高度及厂址选择 兴趣是最好的老师 9、大气层垂直结构共分哪几个部分？对流层温度分布的特点是什么？ 10、主要气象要素有哪些？ 11、风的日变化特点是什么？什么是海陆风？山谷风？ 12、什么是气温垂直递减率？大气温度层结有哪几种存在状态？ 13、什么是空气干绝热递减率？ 14、什么是大气稳定度？大气稳定度对空气扩散有何影响？ 15、什么是辐射逆温？简述每天辐射逆温生消过程。 16、烟流型和大气稳定度有何关系？ 17、按照帕斯奎尔（Pasquill）法，大气稳定度更分几类？

2、按此分类大气稳定程度如何排序？ 18、高斯模式的四点假设是什么？ 19、为什么说高斯烟流中心线下游一定存在一个最大浓度点？ 20、烟气抬升分为哪几个阶段？ 21、影响大气扩散的主要因素有哪些？ 22、烟囱的主要作用是什么？是不是烟囱越高对近地面空气污染越轻？ 23、厂址选择主要考虑的空气扩散因素有哪些？按照风向玫瑰图和空气污染系数选择厂址各有什么不同？ 一、 大气结构与气象 1、大气的结构 大气层：地面1200 km的空气层。质量98.2集中在30 km以下。 大气结构：根据竖直方向大气密度、温度、组成的分布状况可分为：对流层、平流层、中间层、暖层。 对流层。10 km，大气质量75，几乎全部

3、水蒸气、微尘杂质，主要天气现象。地表吸热， H，t ，0.65/ 100m，垂直混合较强烈。大气边界层（摩擦层），1.5 km，污染物扩散稀释主要层； 1.5 km，自由大气。 平流层。10 55 km，大气质量24.9 ，稀薄，干燥。22km为同温层，H，t C。 2225km臭氧层，吸热， H，t ，竖直混合微弱，处于平流运动。 中间层。 80km，质量10-3。 H，t ，对流强烈，垂直方向混合明显。 暖层（电离层）。800km，质量10-5。强烈紫外线下， H，t ，昼夜变化大。电离层。 2、气象要素 气象要素：气压、气温、气湿、云、风、能见度以及太阳辐射等。风和湍流运动直接影响污染物

4、扩散，气温垂直分布又制约着风场与湍流结构。 （1）. 气压 大气压强，Pa（mbar、Pa）。273K，450海平面，p0 1013.25hPa为标准大气压。H，p。 （4）. 云 微小水滴或冰晶构成的汇集物质。云吸收或反射太阳的辐射，反映了气象要素的变化和大气运动的状况。 云量：云遮蔽天空的份额。我国将视野天空分10等分，阴天为10；晴天为0。 云高：云底距地面的高度。低云 2500m；中云25005000m；高云5000m。 （5）. 能见度 正常视力，从水平方向中能够看到或辨认出目标物的最大距离。反映大气混浊/透明的程度。10个级别，0级50m，9级50km。 （6）. 风 空气在水平方

5、向的运动。 风向：风的来向。用16或8个方位表示。用角度表示，北风为0o，顺时针方向夹角称为风向角。 风速：单位时间水平运动的距离。距地10m，一定时间内观测到的平均值。 自由大气为水平匀速运动。大气边界层，H，u 海陆风。陆地和海洋差异产生的热力效应，日变化。陆地热容量海水，地温升、降快。 海风：白天，陆地气温海洋，陆地空气上升，低层气压海上。下层空气从海面陆地，高层空间由陆地海洋，形成闭合环流； 季风：海、陆差异热力效应，四季周期变化的大气环流，影响范围比海陆风大得多。 夏季：大陆气温海洋，低层空气从海洋大陆，高层相反流动，类似于白天海风环流。东南风（太平洋高压控制） 冬季：大陆气温海洋，

6、低层空气从大陆海洋，类似于夜间陆风环流。西北风（蒙古高压控制） 。 峡谷风：气流从开阔地区进入流动截面积缩小的狭窄峡谷口，气流加速而形成的强风。 山谷风：山区地理差异产生热力作用，日变化。 谷风：白天，山坡吸热强，气温高，空气上升，从谷底沿山坡向上流动。谷底上空气流下降，形成热力循环。（阴风） 山风：夜间，山坡冷却快，气温低，空气密度大，沿山坡向谷底流动。 3、大气温度的垂直分布 （1）. 气温（垂）直（递）减率 实际大气的气温沿垂直高度的变化率 递减层结。H，t，0。晴朗白天，风力较小。空气团降温速度慢，加速上升，不稳定。 等温层结。H，tC，?0。阴天、多云、大风。空气团降温速度快，上升运

7、动将减速并转而返回，趋于稳定。 4、大气的稳定度 （1）. 大气稳定度 大气在垂直方向上的稳定程度。 （4）. 大气稳定度的分类 与天气现象、时空尺度、地理条件密切相关. 帕斯奎尔（Pasquill）法： 根据风速、太阳辐射、夜间云量状况，将稳定度分为AF六个级别（极不稳定、不稳定、弱不稳定，中性、弱稳定、稳定）。 常规气象资料确定，简单易行，但没有确切描述太阳辐射强度，云量的确定也不准确，粗略。 特纳尔 Turner 法： 根据太阳高度角h和云量 10分制 ，确定太阳辐射等级，再由太阳辐射等级和风速确定大气稳定度的级别。 二、 大气污染物扩散模式 1.湍流扩散的基本理论 2.高斯扩散模式 3

8、.污染物浓度的估算方法 4.特殊气象条件下的扩散模式 5.城市及山区的扩散模式 1、 湍流扩散的基本理论 扩散的要素 风：平流输送为主，风大则湍流大 湍流：扩散比分子扩散快105106倍 湍流的基本概念 湍流大气的无规则运动 风速的脉动 风向的摆动 起因与两种形式 热力：温度垂直分布不均（不稳定） 机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度 1、 湍流扩散的基本理论 主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系 1.梯度输送理论 类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比 2.湍流统计理论 泰勒正态分布 萨顿实用模式 高斯模式 3.相似理论 2、 高斯扩散模式 高斯模式的有关假定 坐

9、标系 右手坐标，y为横风向，z为垂直向 四点假设 a污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布 b全部高度风速均匀稳定 c源强是连续均匀稳定的 d扩散中污染物是守恒的（不考虑转化） 高斯扩散模式 高斯烟流的形态 高斯烟流的浓度分布 高架连续点源扩散 镜像全反射- 像源法 实源： 像源： 高架连续点源扩散模式 高架连续点源扩散模式 颗粒物扩散模式 粒径小于15m的颗粒物可按气体扩散计算 大于15m的颗粒物：倾斜烟流模式 3、 污染物浓度的估算 q 源强 计算或实测 平均风速 多年的风速资料 H 有效烟囱高度 、 扩散参数 烟气抬升高度的计算 烟气抬升高度的计算 抬升高度计算式 （1）有风时，中性和不

10、稳定条件下烟气抬升高度?H m ,又分三种情况 （计算公式略） （2）有风时，稳定条件下： （3）静风和小风时 扩散参数的确定 大气稳定度分类，采用修订的帕斯圭尔稳定度分类法（P?S），共划分AF六个等级 4、 特殊气象条件下的扩散模式 主要指气象条件与高斯模式不一样（温度层结构均一，实际中难以实现） 封闭型扩散模式 相当于两镜面之间无穷次全反射 实源和无穷多个虚源贡献之和 n为反射次数，在地面和逆面 实源在两个镜子里分别形成n个像 熏烟型扩散模式 假设： D 换成hf（垂向均匀分布）；q只包括进入混合层部分， 则仍可用上面公式 熏烟型扩散模式 5、 城市及山区扩散模式 城市大气扩散模式 1.

11、线源扩散模式 城市大气扩散模式 2.面源扩散模式 大气排放规范里规定条件：烟囱高15m以下；单个排放量 0.04t/h 三、 影响大气扩散的若干因素 一、气象因子（大气稳定度、风） 1.大气稳定度 与气温层结有关。越不稳定，扩散越快。稳定度不同，扩散型态也不一样，从而形成以下5这种典型烟云： 波浪型：不稳定。即?0，?d。湍流强烈，左右剧烈翻卷的波浪状，晴朗白天。地面落地浓度较高，最大浓度点距排放源较近。 锥型：中性或弱稳定。?0，?d。扩散能力弱于波浪型，圆锥形扩散，阴白天/强风夜间。输送距离较远，落地浓度较低。 带型（扇型）：逆温稳定。?0，?d。无湍流，水平缓慢扩散，弱风晴朗夜晚和早晨。

12、不易扩散，输送较远。地面污染与源高有关。 爬升型（屋脊型）。上不稳定，?0；下稳定，?0。有辐射逆温日落前后，地面浓度小。 熏烟型（漫烟型）。上稳定，?0；下不稳定，?0。日出之后，辐射逆温消失时。地面污染最严重。 2. 风 污染源下风向的污染程度较严重。 C1/u，u，C，污染轻。 某城市SO2浓度观测数据： u23，SO2； u23，SO2基本不变，风速扩散影响甚微。 二、地理环境的影响 （ 地形状况、地面物体 ） 1、地形状况 陆地、海洋、平地、山地扩散产生不同影响。 局部地形的热力作用促使形成地方风，最终影响污染物扩散。 海陆风：形成局部环流，抑制向远处扩散。例如 白天（海风），海岸附近的污染物从高空向海洋扩散出去，随着海风环流回到内地