大气污染控制工程

第三章大气污染物的排放与扩散大气污染气象学基础气象要素大气运动大气稳定度大气扩散浓度估算模式高斯扩散模式污染物浓度估算主要内容大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）大气科学大气物理、化学……大气气象学……污染气象学……气象条件对污染物的稀释、扩散作用污染物对气象的影响

大气圈结构及气象要素大气圈垂直结构大气污染气象学基础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自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略

近地层－地面上50～100m，热量和动量的常通量层大气污染气象学基础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污染气象学基础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，成分基本不变大气污染气象学基础主要气象要素1．气温

天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。

大气污染气象学基础主要气象要素2．气压单位：mb（毫巴）

大气的压强1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg

静力学方程:

大气污染气象学基础主要气象要素3．空气湿度（气湿）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大气污染气象学基础主要气象要素

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）

(km/h)F－风力级（0～12级）

大气污染气象学基础主要气象要素

4．风向和风速空气在水平方向的运动风玫瑰图

风速,m/s某地区1988年的风玫瑰图。同心圆表示风的频率，例如，吹南风的频率约为11％，其中风速大于10.82m/s的频率约为1％，风速在3.35～5.41m/s的频率为3.5左右。大气污染气象学基础主要气象要素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（2500m以下）中云（2500～5000m）高云（5000m以上）

大气污染气象学基础主要气象要素6．能见度

正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离

级别（0~9级，相应距离为50～50000米）

大气污染气象学基础大气稳定度及其判据定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流

定性描述：

外力使气块上升或下降气块去掉外力气块减速，有返回趋势，稳定气块加速上升或下降，不稳定气块停在外力去掉处，中性不稳定条件下有利于扩散大气污染气象学基础逆温逆温不利于扩散辐射：1.辐射逆温：

地面白天加热，大气自下而上变暖；

地面夜间变冷，大气自下而上冷却

太阳

地球

：短波

地球

大气层：长波

大气吸收长波强大气污染气象学基础逆温辐射逆温的生消过程大气污染气象学基础逆温2.下沉逆温（多在高空大气中，高压控制区内）很厚的气层下沉

压缩变扁

顶部增温比底部多大气污染气象学基础逆温3.平流逆温暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成4.湍流逆温下层湍流混合达上层出现过渡层逆温

大气污染气象学基础逆温5.锋面逆温冷、暖气团相遇冷暖间逆温

暖气上爬，形成锋面大气污染气象学基础烟流型与大气稳定度的关系

波浪型（不稳）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）

大气污染气象学基础大气的运动和风引起大气运动的作用力

直接作用力

重力水平气压梯度力（垂直上与重力基本平衡）间接作用力地转偏向力（相对运动：方向改变）惯性离心力（大气曲线运动：很小）摩擦力（近地1～2km内明显）

高度增高，风速增大，方向逐渐接近地转风大气污染气象学基础近地层风速廓线模式

平均风速随高度变化中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度大气污染气象学基础地方性风场

1．海陆风

大气污染气象学基础地方性风场

2．山谷风

大气污染气象学基础地方性风场

3．城市热岛环流

大气污染气象学基础高斯扩散模式高斯模式的有关假定坐标系右手坐标，x为沿风的方向，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）

大气扩散浓度估算模式高斯扩散模式高斯扩散模式的坐标系大气扩散浓度估算模式无界空间连续点源扩散模式高斯模式大气扩散浓度估算模式高架连续点源扩散模式镜像全反射---->像源法实源：像源：大气扩散浓度估算模式高架连续点源扩散模式大气扩散浓度估算模式高架连续点源扩散模式

大气扩散浓度估算模式污染物浓度的估算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1.烟气抬升高度的计算

初始动量：速度、内径烟温度－>浮力烟气抬升大气扩散浓度估算模式烟气抬升高度的计算抬升高度计算式

（1）

Holland公式：适用于中性大气条件（稳定时减小，不稳时增加10％～20％）

Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强