环境科学与工程概论-课件 第四章 大气污染控制

第四章大气污染控制本章主要内容4.1大气污染及污染物4.2大气污染控制技术4.3污染物在大气中的扩散4.4高斯扩散模式空气和大气一般对于室内或特指某个场所(如车间，会议室和厂区等)供人和动植物生存的气体习惯上称为空气。而在大气物理学、大气气象学、自然地理学以及环境科学的研究中，常常以大区域或全球性的气流为研究对象常用大气。一、大气的演化及其组成第一代大气（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（氧化性大气）：干洁空气、水汽和悬浮微粒。4.1大气污染及污染物大气的起源11H11H+01eν+H1211HHe32++γ11H4He2He32He32++32He47Beγ11Hγ8B5Be48e01He24126CHe24168O147N0e1γ2n47Be8B5νBe48126CHe24126C11H++++++++++++H2OH2+O2hv还原性大气氧化性大气CH4-NH3型CH4+O2CO2+H2ONH3+O2N2+H2ON2-O2-CO2型当代大气的成分(1)恒定组分:N2:78.09%;O2:20.94%;Ar:0.93%及其他惰性气体等(2)可变组分:

CO2:0.02%-0.04%;H2O:4%以下(3)不定组分:如H2S,SO2,NO2,O3等2026/7/20AirPollution&ItsControls11大气圈的组成(自然组成、本底)干(洁)空气(dryair)水汽(watervapor)悬浮微粒(suspendedparticles)可变组分不变组分

由于自然的或人为的过程，改变了大气圈中某些原有成分和增加了某些有毒有害物质，致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系．严重威胁着人体健康和正常工农业生产，以及对建筑物和设备财产等的损坏。二、大气污染及历史变迁1、大气污染的定义2、大气污染的历史变迁大气污染问题引起人们重视，是从煤的大量使用开始的。

20世纪50年代——70年代：大气污染泛滥时期

70年代以后：复苏期3.大气污染的分类(1)大气污染按其影响所及范围可分为四类：局部性污染、地区性污染、广域性污染、全球性污染。(2)根据能源性质和大气污染物组成和反应，一般特大气污染划分为四种类型；煤炭型、石油型、混合型、特殊型。

18世纪末——20世纪初：大气污染的主要形成时期煤烟型污染

煤炭型污染的一次污染物是烟气、粉尘和二氧化硫。二次污染物是硫酸及其盐类所构成的气溶胶。

20世纪20年代—40年代：大气污染的主要发展时期。

石油型污染洛杉矶光化学烟雾

石油型污染，其一次污染物是烯烃、二氧化氮以及烷、醇、碳基化合物等。二次污染物主要是臭氧、氢氧基、过氧氢基等自由基以及醛、酮和PAN(过氧乙酸硝酸脂)。混合型污染是指以煤炭为主，还包括以石油为燃料的污染源而排放出的污染物体系。此种污染类型是由煤炭型向石油型过渡的阶段，它取决于一个国家的能源发展结构和经济发展速度，特殊型污染是指某些工矿企业排放的特殊气体所造成的污染，如氯气、金属蒸汽或硫化氢、氯化氢等气体。

(3)根据污染物的化学性质及其存在的大气环境状况，可将大气污染划分为两种类型：还原型和氧化型。还原型是指以煤、石油等为燃料所产生的大气污染，实质上就是第二种分类方法中的煤炭型和混合型污染。(如伦敦烟雾事件）氧化型是指以石油为燃料所产生的大气污染，实质上就是第二种分类方法中的石油型污染。（如洛杉矶光化学烟雾)

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。4.全球性大气环境问题（1）空气污染物主要来自固定源的燃料燃烧和工业排放的尾气，且其比例较高。（2）大气污染属煤烟型污染，主要污染物为烟尘和SO2。（3）机动车排气污染日趋严重。北京的冬日5.我国空气污染的主要特征乌鲁木齐兰州北京太原济南重庆石家庄世界大气污染最严重的10个城市中，中国就占了7个！1999年WHO公布的对54个国家272个城市1998年大气污染的评价结果)三、大气污染源大气污染源：向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所，设备和装置。

污染物的来源天然污染源

火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫

人为污染源

工业生产过程排放

交通运输过程中排放农业活动排放

社会生活排放

(1)按污染源存在的形式可划分为固定污染源和移动污染源，此划分法适用于进行大气质量评价时绘制污染派分析图。

固定源就是位置和地点固定不变的污染源。主要指工矿企业在生产中排放的大量污染物。冶金、钢铁、建材等工业企业都是对大气环境污染严重的固定源。

流动污染源是指交通工具在行驶时向大气中排放的有害气体而形成的污染源(2)按污染物排放的方式可划分为高架源、面源、线源，此划分法适用于大气扩散计算。(3)按污染物排放的时间可划分为连续源、间断源、瞬时源，此划分方法适用于分析大气污染物排放的时间规律。（4）按人类社会活动功能划分，还可以分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源等。工业污染源

由火力发电、钢铁、化工和硅酸盐等工矿企业在生产过程、中所排放的煤烟、粉尘及有害化合物等形成的污染源。此类污染源由于不同工矿企业的生产性质和流程工艺的不同，其所排放的污染物种类和数量大不相同，但有一个共同的特点是，排放源集中、浓度高、局地污染强度高。是城市大气污染的罪魁祸首。钢铁厂排放的废气火力发电厂排烟污染大气排入大气中的烟尘随风扩散大山深处的工厂农业污染源

主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产生的有害物质挥发扩散，以及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分从土壤中逸散进入大气等形成的污染源。交通运输污染源

由汽车、飞机、火车和轮船等交通运输工具运行时向大气中排放的尾气。这类污染源属流动污染源，主要污染物是烟尘、碳氢化合物、NOX、金属尘埃等，是城市大气环境恶化的主要原因之一。从油箱和汽化器中挥发的汽油碳氢化合物20%从曲轴箱漏出的气体碳氢化合物20%汽车排气一氧化碳碳氢化合物氮氧化物生活污染源

是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动，燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、SO2、NOX等污染物。这类污染源属固定源，具有分布广、排量大、污染高度低等特点，是一些城市大气污染不可忽视的污染源。但是，随着城市电气化的推进，城市生活污染源将从根本上得到遏制。四.大气污染物空气污染物种类很多。按形成过程可分为一次污染物与二次污染物。按污染物存在的形态可分为气溶胶态污染物与气态污染物。一次污染物：直接从污染源排入大气的各种气体、颗粒物质等。二次污染物：某些一次污染物在大气中与其他化学物结合而发生化学反应产生的新的污染物。

颗粒物、含硫化合物、含氮化合物、碳氧化合物、碳氢化合物、卤化物。如硫酸烟雾、光化学烟雾等。1.一次污染物与二次污染物光化学烟雾【洛杉机烟雾】美国洛杉矾光化学烟雾事件发生在1940年，其表现是白色烟雾(有时带紫色或黄褐色)，大气能见度降低，具有特殊气味，刺激眼睛和喉粘膜．使呼吸困难。其中生成的03

。可使橡胶制品开裂，使植物叶片变黄甚至枯萎，烟雾一般发生在相对湿度较低的夏季晴天，出现在中午或刚过中午，夜间消失。大气中光化学氧化剂（03等)浓度很高。光化学烟雾是碳氢化合物和氮氧化物在阳光作用下发生光化学反应生成的。伦敦烟雾(灰烟雾)

伦敦曾多次发生煤烟事件，其中最严重的一次是于1962年12月5日发生的，历时5天，死亡4000多人。伦敦型烟雾是由居民、工厂取暖排放的煤烟和冬季早晨的雾相伴而生。构成这次事件的一次污染物是SO2和煤尘，其二次污染物主要是硫酸雾和硫酸盐气溶胶。硫酸雾是大气中的SO2在相对湿度比较高、气温比较低，而且又有煤烟颗粒物存在时所发生的催化反应而形成的。沁园春·霾上海版、哈尔滨版……概念

颗粒物：悬浮在大气中的微粒之统称。

降尘：粒径>10微米的固体颗粒物。

飘尘：粒径<10微米的固体颗粒物。来源天然人为：燃料燃烧；工业生产；汽车排气。2.气溶胶态污染物与气态污染物气溶胶态污染物气态污染物来源硫氧化物H2S细菌活动SO24FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2

CH3CH2CH2CH2SH→H2S＋2H2＋2C＋C2H4

氧化酸雨生物源(NOx)人为源(NO)燃料型:含氮化合物燃烧氧化

温度型空气中的N2在高温(＞2100℃)下氧化

酸雨、光化学烟雾、消耗臭氧NO2氮氧化物CO含碳物质不完全燃烧CO2化石燃料燃烧

生物呼吸作用

对人体和植物有伤害作用温室气体京都协议书碳氧化物生物源植物分解人为源石油燃料的不充分燃烧

石油类的蒸发过程

石油炼制、石油化工生产

燃油的机动车

光化学烟雾PAHs具有致癌作用碳氢化物（烷烃、烯烃和芳烃）三氯甲烷、氯乙烷、四氯化碳、氯乙烯等，在生产和使用过程中挥发、海洋排放。

氯氟烃类，致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。

二噁英，化工生产、纸浆漂白、金属冶炼及垃圾焚烧等过程，特别是医院临床废弃物焚烧和城市生活垃圾焚烧。

卤代烃煤烟：引起支气管炎、尘肺等疾病；硫酸烟雾：对皮肤、眼结膜、鼻粘膜、咽喉等均有强烈刺激和损害；铅：引起红血球碍害等慢性中毒症状，高浓度时可引起强烈的急性中毒症状；二氧化硫：引起心悸呼吸困难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛，喉头水肿以至窒息；3.大气污染物对人体健康的影响氧化氮：对深部呼吸道的作用，重者可臻肺坏疽；对粘膜、神经系统以及造血系统均有损害，吸入高浓度氧化氮时可出现窒息现象；一氧化碳：引起严重缺氧症状即煤气中毒；臭氧：轻病表现肺活量少，重病为支气管炎等；硫化氢：可使人嗅觉疲劳，高浓度时可引起全身碍害而死亡；对人体健康的影响放射性物质会引起癌变、不育和遗传的变化或早死等。

生物性物质会引起过敏性反应或引起传播性疾病。氰化物：轻度中毒有粘膜刺激症状，重者可使意识逐渐昏，甚至死亡；氟化物：使骨骼、造血、神经系统、牙齿以及皮肤粘膜等受到侵害。重者或因呼吸麻痹、虚脱等而死亡；氯：通过呼吸道和皮肤粘膜对人体发生中毒作用。大气环境质量标准

以保障人体健康和正常生活条件为主要目标，规定出大气环境中某些主要污染物的最高允许浓度。大气污染物排放标准

以实现大气环境质量标准为目标对污染源排放的污染物作出限制。其作用是直接控制污染源排出的污染物浓度或排放物以防止大气污染。4.2大气污染控制技术一、大气污染控制标准大气污染物控制技术标准

大气污染物排放标准的一种辅助规定。它根据大气污染物排放标准的要求结合生产工艺特点，对必须采取的污染控制措施加以明确规定。如对某种生产设备和窑炉明文规定必须配备何等效率的净化装置或安装多高的排气简，或明确限制某生产过程使用的燃料和原料，以及所必须的卫生防护距离等。大气污染警报标准

大气环境污染恶化到必须向社会公众发出一定警报的标准。GB3095-1996环境空气质量标准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。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。GB3095-2012环境空气质量标准2012-02-29

发布；

2016-01-01

实施新标准要分期实施：

2012年，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市；2013年，113个环境保护重点城市和国家环保模范城市；2015年，所有地级以上城市；2016年1月1日，全国实施新标准。

GB3095-2012与GB3095-1996的区别（1）增加了臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）两项污染物控制标准；（2）加严了可吸入颗粒物（PM10）、二氧化氮（NO2）等污染物的限值要求。随之相应的，对于自动监测系统的运转要求也提高了。（3）三类功能区并入二类功能区。GB3095-2012与GB3095-1996的区别（4）新标准中规定了评价不同污染物平均浓度的时间间隔有年平均浓度限值、24小时平均浓度限值、8小时平均浓度和1小时平均浓度限值，这主要是与不同污染物对健康的影响有关。一氧化碳（CO）和臭氧（O3）污染有短期急性健康效应，故规定了1小时、8小时和24小时限值。颗粒物具有累积效应，因此规定24小时限值。GB16297-1996大气污染物综合排放标准

本标准规定的最高允许排放速率，现有污染源分一、二、三级，新污染源分为二、三级。按污染源所在的环境空气质量功能区类别，执行相应级别的排放速率标准，即：位于一类区的污染源执行一级标准(一类区禁止新、扩建污染源，一类区现有污染源改建执行现有污染源的一级标准)；位于二类区的污染源执行二级标准；位于三类区的污染源执行三级标准。利用大气的自净能力发展植物净化减少或防止污染物的排放污染物的治理二、综合防治措施1、利用大气的自净能力

大气的自净有物理作用(如扩散、稀释和降水洗涤等）和化学作用(氧化、还原)等。在从污染源排出的污染物总量恒定的情况下，污染物的浓度在时间和空间上的分布同气象条件有关，掌握气象变化规律，充分利用大气的自净能力，减少或避免大气污染的危害。2、发展植物净化

植物具有美化环境、调节气候、截留粉尘、吸收大气中有害气体等功能。植物可以在大面积的范围内，长时间、连续地净化大气，尤其是在大气中污染物影响范围广，浓度比较低的情况下，植物净化是行之有效的方法。在城市和工业区有计划、有选择地扩大绿地面积是大气污染综合防治具有长效能和多功能的保护措施。

改革能源结构、采用无污染或少污染能源(如太阳能、风力、水力以及天然气、沼气和酒精等)，燃料进行预处理(煤和石油预先脱硫、煤的液化和气化)以减少燃烧时产生的污染物；改进燃烧装置和燃烧技术，提高燃烧效率和降低有害气体排放量或采用无污染或少污染的工艺生产过程以及闭路循环；节约能源，把排放的污染物作为资源进行综合利用，加强生产管理，减少跑、冒、滴、漏等以此控制或防止对环境的污染。3、减少或防止污染物的排放4、污染物的治理

燃烧过程和工业生产过程在采取上述措施后，仍有一些污染物排入大气。对这类污染源应控制其排放浓度或排放总量，使之不超过该地区污染物的允许浓度和环境容量。主要的控制方法有：a．利用除尘装置去除排放废气中的烟尘和各种工业粉尘。b．采用气体吸收法处理有害气体。如用氨水、氢氧化钠、碳酸钠等碱溶液吸收废气中二氧化硫等。c．应用冷凝、催化转化、分子筛、活性炭吸附和膜分离等物理、化学和物理化学方法治理排放废气中的主要污染物。颗粒捕集的理论基础对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流中分离。颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、颗粒间相互作用力。外力：重力、离心力、惯性力、静电力等颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略三、大气污染物控制技术（一）除尘

由燃料及其它物质燃烧或以电能加热等过程产生的烟尘，以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过程产生的粉尘，都是以固态或液态的粒子存在于气体中，从气体中除去或收集这些固态或液态粒子的设备称为除尘(集尘)装置，有时也叫除尘(集尘)器。除尘装置的分类根据在除尘过程中是否采用润湿剂，除尘器的类型分为湿式除尘装置和干式除尘装置。根据防尘过程中的粒子分离原理，除尘装置又可分为以下几种类型：1．重力除尘装置，2．惯性力除尘装置；机械式除尘3．离心力除尘装置；4．湿式（洗涤式）除尘装置；5．过滤式除尘装置；6．电除尘装置；1．重力沉降室(I)除尘原理重力沉降室是使含尘气体中的粉尘粒子借助重力作用而达到除尘目的的一种除尘装置。

重力沉降室主要优点是结构简单、造价低廉、耗能小，适用于净化密度大、粒径粗的粉尘，去除30一50um的粉尘，效率达60一80％，但对小于5um的粉尘净化效率几乎等于0。原理：惯性除尘器是使含尘气流与挡板相撞，或使气流急剧地改变方向，借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离并捕集的一种装置。2．惯性除尘器惯性力除尘器一般多作为高效除尘器的前级除尘．用它先除去较粗的尘粒或炽热状态的粒子。这类除尘装置通常可除去粒径20-30um的尘粒。离心力除尘器是利用离心力从含尘气体中将尘粒分离的设备。其除尘原理与反转式惯性力除尘装置相类似。但惯性力除尘器中的含尘气流只是受设备的形状或挡板的影响，简单地改变了流线方向，只作半圈或一圈旋转，而离心力除尘器中的气流旋转不止一圈，旋转流速也较大，因此，旋转气流中的粒子受到的离心力比重力大得多。对小直径、高阻力的旋风除尘器离心力比重力大2500倍。对大直径、低阻力旋风除尘器离心力比重力大5倍。这类除尘器不能捕集小于5um的粉尘粒子，主要有离心式旋风除风器、离心式旋流除尘器和离心式动力除尘器。3．离心力除尘器

过滤除尘器是用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置。过滤介质亦称滤料。过滤除尘器简称为滤料器。过滤防尘器多用于工业原料气的精制、固体粉料的回收、特定空间内的通风和空调系统的气净化及去除工业排放尾气或烟气中的粉尘粒子。4．过滤除尘器袋式防尘器

袋式防尘器主要有以下优点：对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99％，甚至可达99．99％以上；可以捕集多种干性粉尘，特别是高比电阻粉尘，采用袋式除尘器净化要比用电除尘器的净化效率高很多；含尘气体浓度在相当大的范围内变化对袋式除尘器的除尘效率和阻力影响不大；可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求。除尘器的处理烟气量可从每小时几立方米到几百万立方米；可作成小型的，安装在散尘设备上或散尘设备附近，也可安装在车上作成移动式袋式过滤器，这种小巧、灵活的袋式除尘器特别适用于分散尘源的除尘；运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作，维护简单。袋式除尘器主要有以下缺点：袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响。目前，通常应用的滤料可耐250℃左右，如采用特别滤料处理高温含尘烟气，将会增大投资费用；不适于净化含粘结和吸湿性强的含尘气体。用布袋除尘器净化烟尘时的温度不能低于露点温度，否则将会产生结露，堵塞布袋滤料的孔隙；据粗略的统计，用袋式除尘器净化大于17000m3／h含尘烟气量所需的投资用要比电陈尘器高。而用其净化小于17000m3／h含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省。原理：湿式除尘器是用洗涤水或其它液体与含尘气体相互接触实现分离捕集粉尘粒子的装置。湿式除尘器具有结构简单、耗用钢材少、投资低、运行安全等特点，因而湿式除尘器在现代除尘技术中己得到广泛应用。湿式除尘器与其它除尘器相比具有如下优点：（1）在耗用相同能耗的情况下，湿式除尘器的除尘效率比干式机械除尘器的除尘效率高。6．湿式除尘器（2）湿式除尘器的防尘效率不仅能与布袋和电除尘器相媲美而且还可适用这些除尘器所不能胜任的除尘条件。湿式除尘器对净化高温、高温、高比阻、易燃、易爆的含尘气体具有较高的除尘效率；（3）湿式除尘器在去除含尘气体中粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。因此，湿式除尘器既可以用于除尘又可以对气体起到冷却、净化的作用。湿式除尘器有时又称为湿式气体洗涤器。1．从湿式除尘器排出的沉渣需要处理，澄清的洗涤水应重复回用，否则不仅会造成二次污染，而且也浪费水资源；2净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水(液)具有一定程度的腐蚀性，因此，除尘系统的设备均应采取防腐措施；3．湿式除尘器不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体。4．在寒冷地区应用湿式除尘器，容易结冻，因此，要采用防冻措施。湿式除尘器的缺点有：原理：电除尘器是利用电力作用清除气体中固体或液体粒子的除尘装置。电除尘器的放电极(又称电晕极)和收尘极(又称集尘极)接于高压直流电源，当含尘气体通过两极间非均匀电场时，在放电极周围强电场作用下，气体首先被电离，并使粉尘被子荷电，荷电后的粉尘粒子在电场力的作用下推向集尘极，从而达到除尘目的。7．电除尘器

电除尘器具有如下的优点：除尘效率高。设计合理，安装施工质量高时，可以达到任何除尘效率的要求。目前，工业上应用的电除尘器，除尘效率达到99％以上已属多见。可以净化气量较大的烟气。在工业上净化105-106M3／h烟气的电防尘给已得到普遍应用。电除尘器能够除下的粒子粒径范围较宽，对于0.1um的粉尘粒子仍有较高的除尘效率。可净化温度较高的含尘烟气。用于净化350℃以下的烟气,用于净化更高温度烟气时，需要特殊设计。电除尘器的能量消耗比其它类型防尘保低。电除尘器可以实现微机控制．远距离操作。电除尘器具有如下缺点：建造电除尘器一次投资费用高，钢材消托量较大。据估算，平均每平方米收尘面积所用钢材大约为3.5-4t。电除尘器的除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘的比电阻的影响更为突出。电除尘器不适宜直接净化高浓度含尘气体。电除尘器对制造和安装质量要求较高；需要高压变电及整流控制设备；占地面积较大。净化装置的性能评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积三、大气污染物控制技术（一）气态污染物的控制吸收法吸附法催化法燃烧法冷凝法4.3污染物在大气中的扩散4.3.1大气分层4.3.2影响大气污染扩散的因素4.3.1

大

气

分

层1．对流层；对流层是指由下垫面算起，到平均高度为12km的一层大气。(1)气温随高度的增加而降低，由下垫面至高空每高差100m气温约平均降低0.65℃。(2)对流层内有强烈的对流运动。这主要是由于下垫面受热不均匀及下垫面物性不同所产生的。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。(3)对流层的空气密度最大，虽然该层很薄，但却集中了全部大气质量的3/4并且几乎集中了大气中的全部水汽；云、雾、雨、雪等大气现象都发生在这层。(4)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。2．平流层

从对流层顶到离下垫面55km高度的一层称为平流层。从对流层顶到30-35km这一层，气温几乎不随高度而变化，故有同温层之称。从这以上到平流层顶，气温随高度升高而上升，形成逆温层，故有暖层之称。由于平流层基本是逆温层，故没有强烈的对流运动；空气垂直混合微弱，气流平稳。水汽、尘埃都很少，很少有云出现，大气透明度良好。对流层和平流层交界处的过渡层称为对流层顶。它约数百米到2km厚；最大可达4—5km厚。对流层顶的气温在铅直方向的分布呈等温或逆温型。因此，它的气温直减率与对流层的相比发生了突变，往往利用这一点作为确定对流层顶高度的一种依据。

3．中间层从下垫面算起的55—85km高度的一层称为中间层。气温随高度的增高而降低，大约高度每增高1km，气温降低1℃；空气有强烈的对流运动，垂直混合明显；故有高空对流层之称。4．热成层5．散逸层从下垫面算起85—800km左右高度的一层称为热成层或热层。气温随高度增高而迅速增高，在300km高度上，气温可达1000℃以上。该层空气在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下，处在高度的电离状态，故有电离层之称。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。热成层顶以上的大气层，统称为散逸层。该层气温极高，空气稀薄，大气粒子运动速度很高，常可以摆脱地球引力而散逸到太空中去，故称散逸层。

1、污染源参数包括污染源排放污染物的数量、组成、排入方式、排放源的密集程度、位置等。2、气象条件影响空气污染的气象条件因素有两个：气象动力因素和气象热力因素。3、下垫面状况下面垫面是指空气底层接触面的性质、地形及建筑物的构成情况。4.3.2影响一个地区大气污染的因素一、影响空气污染的气象因素气象动力因素气象热力因素—主要指风和湍流—主要指大气的温度层结和大气稳定度（一）气象动力因素什么是风？空气的流动就形成风。水平(horizontal)方向的空气运动称为风。

风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。1、风

风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不会停止运动。风的度量（风向和风速）风是矢量，有方向和大小，即风向和风速。风速(风的大小)：单位时间内空气在水平方向移动的距离，m/s，风向(风的来向)：可用8个方位或16方位表示(地面风),见图2-2；也可用角度表示(高空风):以北为零点，沿顺时针方向旋转[正北为360°(或0°);正东90°;正南180°;正西270°]。风的性质：①随时在变化：如我国季风（北京附近冬天东北风）；②随地理位置而变：山区会产生山风、谷风、海风，海区有海陆风（如上海、大连等）。③随高度变化：在一定范围内，风随高度的增大而增大。地面有建筑物，树木的影响。

风速随高度变化的曲线叫风速廓线，其数学表达式叫风速廓线模式。在近地层中性层结情况下推导的两个表达式分别为：2、湍流

（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)湍流的形成近地层大气湍流有两种：热力湍流；机械湍流。①热力湍流：主要由于大气的铅直稳定度而引起，大气的铅直稳定度是由于气温的垂直分布决定的。②机械湍流：有动力因子产生，由于大气垂直方向上的风速梯度不同和地面粗糙度不同而产生。

归纳而言：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、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接因素。（二）气象热力因素1、大气温度层结

气温沿铅直高度的变化，称气温层结或层结。大气中的气温层结有四种典型情况：气温随高度的增加而递减，γ>γd

，称为正常分布层结，或递减层结；气温随高度的增加而增加，γ<γd

，称为气温逆转，简称逆温；气温随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率，γ=γd称为中性层结；气温随铅直高度增加是不变的，γ=0

，称为等温层结。

气温垂直递减率：气温随高度变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直递减率的数学定义式为,γ＝-dT/dz；它系指单位(通常取100m)高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高而降低，γ为正值，如果气温随高度增高而增高，γ为负值。

干绝热垂直递减率γd:

干气块（包括未饱和湿空气）在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离的温度变化值。（通常取100米），根据计算，得到γd约为0.98℃/100m，近似1℃/100m。干绝热直减率：一个质量恒定的空气块，从地面绝热上升时，将因周围气压的减小而膨胀，一部分内能用于反抗外压力膨胀，而做了功，因而它的温度将逐渐下降；反之，当一个质量恒定的空气块从高空绝热下降时，由于外界气压逐渐增大，外压力对气块做压缩功，并转化为它的内能，因而它的温度将逐渐上升。这种性质可用干绝热直减率表示。2、大气稳定度(1)avav(2)(3)a=0v处于不同平衡状态的小球大气的静力稳定度含义可以理解为，如果一空气块受到外部作用，获得了向上或向下的初始运动速度后，可能发生三种情况：(1)气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的；(2)气块逐渐减速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的；(3)气块做等速直线运动，称这种大气是中性的。当γ-γd>0，气块加速运动，大气不稳定；当γ-γd<0，气块减速运动，大气稳定；当γ-γd=0，大气为中性。对于γ和γd的物理意义应具有较确切认识，γd是以质量衡定的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温垂直递减率，是一个由气态方程给定的确定值。γ则是气温的环境层结,是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形成的实际环境状况。大气稳定度对烟流扩散有很大的影响，不同稳定度导致从烟囱排出的烟羽形状不同。下面是与稳定度有关的五种典型烟流。3．中间层从下垫面算起的55—85km高度的一层称为中间层。气温随高度的增高而降低，大约高度每增高1km，气温降低1℃；空气有强烈的对流运动，垂直混合明显；故有高空对流层之称。二、下垫面对空气污染物扩散的影响（一）城市下垫面的影响1、城市的热力效应，即城市的热岛效应2、城市粗糙地面的动力效应谷风（二）山区下垫面的影响山风山谷风（三）水陆交界区的影响海风陆风海陆风全球大气环境问题温室效应大气中能产生温室效应的气体主要有二氧化碳,甲烷,臭氧,氟氯烃,氧化氮和水汽等.工业化之后,大气中的二氧化碳含量由280ppm增加到大于356ppm,超过了12万年的最高值(300ppm)；甲烷由0.8ppm增加到1.7ppm；氮的氧化物由280ppm增加到310ppm。以上对增温影响最大的是二氧化碳，占55%。而且，目前发现，以上气体除了甲烷外，全部的寿命都在100年以上。就是说，即使现在不排放任何废气，也得等100年或更长的时间才能够恢复原状。海平面上升的问题。研究表明：1950-1992年间。加州南部海岸带的海平面升高了7.6cm。其中，100米以上浅水区升温0.8摄氏度。中国国家测绘局1992年8月公布，我国海平面年平均升高2-3毫米。天津，莱州湾，长江口，珠江三角洲出现了大面积地面沉降。天津1985-1987年三年下沉了187毫米。塘沽新港码头1966-1985年20年下沉了0.5米，导致屡遭海潮袭击。IPPC（世界气候变化委员会）的出结论：大概每十年，海平面上升3-10厘米。水资源的问题。气候变暖，使一些地区雨量增多，一些地区雨量减少。研究表明，气候变暖会导致地球上的水资源重新分布，总的来看，中纬度有些地方雨水会减少。气候变暖，对农业生产，森林草原，人类身体健康等均有严重的影响。所以，温室效应，是一个非常严峻的问题。酸雨

酸雨的正确名称应该是「酸性湿沉降」，其实，带酸性的污染物是可以有两种沉降方式的，它们是「湿沉降」及「干沉降」。湿沉降是指那些污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面，雨滴吸收包含了酸性物质，继而降下时再冲刷酸性物质，降到地面；乾沉降则是指没有水份参与的情况下，带酸性物质从空中降下来的方式，通常，大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面。由於自然界的现象，例如生物的呼吸，火山的活动等等，引致大气中含有二氧化碳和其他带酸的气体，所以，天然雨水本身略带酸性，雨水的酸度也是以酸碱值来表达的。一般雨水的pH值约为5.6。

造成雨水带酸的原因很多，其中一个原因来自天然物质。如：火山爆发时，喷出大量的硫化物；海水及湖水释放的硫化氢；动植物分解後释出的有机酸；泥土中的微生物及海藻释放之硫化氢及氮化物等，都会使雨水之pH值降至5.0左右。工业化後大量使用燃料，燃烧过程中产生出来的二氧化硫，氮氧化物及氯化氢等等，这些污染物被排放至大气当中，经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质，使得雨水之pH值降低，形成酸雨。二氧化硫（SO2）的主要来源是燃烧燃料，发电厂烧煤或石油时会排出，炼油厂、炼钢厂、硫酸工厂等在生产程序中也会排放不少该种气体。氮氧化物（NOx）是高温燃烧下的产物，来源也跟二氧化硫相似，在燃烧燃料时被排出，另外，交通工具如气车的废气中也含有大量的氮氧化物。氯化氢（HCl）则源自盐酸工厂、焚化炉等的废气、汽油车的排气等。上世纪50年代中期美国科学家勒姆发现酸雨可导致湖泊和土壤酸化，即酸雨可形成灾难，但是此成果未能为世人重视。50年代初，北欧国家瑞典和挪威渔业减产，