【文章內(nèi)容簡介】 分析 逆溫的強度（ ？ ℃ /100米 ） 逆溫的頂、底高度（ 距離地面 ） 逆溫的厚度（ 頂、底高度之差 ） 逆溫的頻率（ 出現(xiàn)次數(shù)占總觀測次數(shù) ） 逆溫的生消規(guī)律、逆溫與污染源高度之間的 關(guān)系、有逆溫時污染濃度分布特點 167。 z T 0 a z 0 b z z z 0 0 0 T T T T e d c 接地 逆溫層 厚度 逆溫強度 逆溫層 高度 上部逆溫層厚度 輻射逆溫的生成過程 167。 下沉逆溫的生成過程 h h` H H` 167。 （ 2）溫度的水平分布 167。 由于不同下墊面的物理性質(zhì)的差異，引起熱狀況在水平方向上分布的不均勻。特別是在弱的天氣系統(tǒng)條件下，這種熱力差異會產(chǎn)生一些局地環(huán)流，如海陸風、城郊風、山谷風等地方性環(huán)流（ 影響污染物輸送范圍和路徑，影響污染濃度 ） ① 海陸風對沿岸地區(qū)空氣污染的影響 沿海和大湖沿岸常見 的局地環(huán)流 白天吹海風 水體 → 陸地 晚上吹陸風 陸地 → 水體 167。 167。 當海風入侵時，海洋的冷空氣位于陸地暖空氣之下，如圖 ，稱為海風鋒面。鋒面的弱逆溫層結(jié)。對鋒面下得污染物擴散構(gòu)成一個傾斜的 “ 頂蓋 ” ，阻礙污染物向上擴散。因此在海風鋒面路徑上有較大的排放源時，地面污染濃度會驟然增加，一般維持幾十分鐘到一個小時。鋒面過后，海風風速較大，也清潔，對空氣有凈化作用。 有可能形成沿岸的循環(huán)污染（海陸風的日變 化）。另外在白天地面盛行海風，高空盛行陸風， 當污染源抬升較強時，也可形成污染物的倒流。 167。 167。 城市的年平均氣溫比郊區(qū)高 ℃ ，在特殊氣象條件下可高達46℃ ，這種現(xiàn)象稱為熱島效應(yīng)。城市與郊區(qū)形成熱島環(huán)流（城郊風）。污染物在局地環(huán)流的作用下，聚集在城市上空，形成煙幕。 ② 城郊風對市區(qū)空氣污染的影響 靜風時城郊 之間的環(huán)流 有地方性風 時城郊之間的環(huán)流 167。 城市內(nèi)街道和建筑物吸熱和放熱的不均勻性，還 會在群體空間形成類似山谷風的小型環(huán)流或渦流。這 些熱力環(huán)流使得不同方位街道的擴散能力受到影響， 尤其對汽車尾氣污染物擴散的影響最為突出。如建筑 物與在其之間的東西走向街道，白天屋頂吸熱強而街 道受熱弱，屋頂上方的熱空氣上升，街道上空的冷空 氣下降，構(gòu)成谷風式環(huán)流。晚上屋頂冷卻速度比街面 快，使得街道內(nèi)的熱空氣上升而屋頂上空的冷空氣下 沉，反向形成山風式環(huán)流。由于建筑物一般為銳邊形 狀，環(huán)流在靠近建筑物處還會生成渦流。當污染物被 環(huán)流卷吸后就不利于向高空的擴散。 167。 排放源附近的高大密集的建筑物對煙流的擴散有明顯影響（阻礙了氣流運動，引起局部環(huán)流）例如，當煙流掠過高大建筑物時，建筑物的背面會出現(xiàn)氣流下沉現(xiàn)象，并在接近地面處形成返回氣流，從而產(chǎn)生渦流。結(jié)果，建筑物背風側(cè)的煙流很容易卷入渦流之中，使靠近建筑物背風側(cè)的污染物濃度增大，明顯高于迎風側(cè)，如圖所示。如果建筑物高于排放源，這種情況將更加嚴重。通常，當排放源的高度超過附近建筑物高度 5倍以上時，建筑物背面的渦流才不對煙流的擴散產(chǎn)生影響。 167。 167。 山谷風是山區(qū)常見的一種局地環(huán)流。白天谷底的冷空氣沿坡向上爬行形成谷風，夜間坡上的冷空氣向下流泄形成山風。 ③ 山谷風對 空氣污染的 影響 （ 1）風對大氣污染物的輸送擴散 167。 風對污染的作用 地面至 ，稱為邊界層（行星邊界層或摩擦層） 風 污染物的 主要擴散層 一是將污染物整體輸 送到下風方向，風速即 污染物的移動速度，風 速越大，煙云移動越快 二是污染物在被風 吹離的過程中不斷與 干凈空氣混合，濃度 降低 風對污染物的輸送擴散作用除受風速大小、風向變化影響外，還受下墊面（建筑物、地形、水體、植被）的影響。當風速增大時，有利于高架連續(xù)電源煙氣的水平輸送和稀釋作用，但風速增大又壓低了煙氣的上升高度，而使地面污染物增加。當風速增大到某一臨界值時，地面可能出現(xiàn)最大濃度（一般情況最大濃度出現(xiàn)在煙氣軸線上），稱為 地面絕對最大濃度 ，此時的風速稱為 臨界風速 。 167。 該圖是某城市 11月份和 12月份 SO2濃度的觀測數(shù)據(jù)。隨著風速的提高， SO2濃度值降低，但變化趨勢有所不同。當 u＞（ 2～ 3） m/s時， SO2濃度值隨著風速的增加迅速減小，而 u＜（ 2～ 3） m/s后， SO2濃度值基本不變，表明此時的風速對污染物的擴散稀釋影響甚微。 167。 （ 2）邊界層內(nèi) 風速 隨高度的變化 167。 風隨高度的變化，除用冪函數(shù)（ 100米高度以上）外，還用對數(shù)形式（地面到幾十米高度）表示，如： 0110l n l nl n l nzZVVzZ??? 高度 z 處的風速 高度 z1 處的風速 Z0為下墊面的粗糙度 （ 43） 表 410 各類下墊面的粗糙度 Z0值 下墊面類別 平坦地面 雪面 短草積雪面 * 半沙漠 裸露土地 耕地4~5cm 短草地 長草地11~20cm 市鎮(zhèn) 城市 Z0值 100 200 注： *表示積雪高 10㎝ 時的 Z0 下墊面愈粗糙， Z0愈大 風廓線指數(shù) a除與大氣穩(wěn)定度有關(guān)（表 48），還與粗糙度有關(guān)，粗糙度愈大，大氣層結(jié)越穩(wěn)定，a值就越大。 167。 （ 3）邊界層內(nèi) 風向 隨高度的變化 167。 在大氣邊界層內(nèi)，風向隨高度的變化一般遵循愛克曼（ ）螺線，即風向隨高度向右偏轉(zhuǎn)。在各季節(jié)均存在風向右偏的現(xiàn)象，只是在夏季由于湍流運動較強，偏轉(zhuǎn)頻率和角度均較少，冬季偏轉(zhuǎn)較多。 167。 降水對大氣污染物有凈化作用，除了雨雪對污染物顆粒的沖洗和對污染氣體的溶解外，還包括云霧對污染物的吸收溶解。凈化作用的大小取決于降水量的大小、持續(xù)時間、污染氣體的溶解度、雨滴（云滴、霧滴）污染物顆粒的大小等。表 前后大氣中氣溶膠的比較 降水 自然降水凈化了大氣。但卻使地面污染加劇。被云滴霧滴吸附的污染物，云霧消散時就會重新進入大氣中。低層大氣中的霧與氮氧化物和硫化物的反應(yīng)，產(chǎn)生的次生污染會在大氣低層形成酸沉降。不僅影響污染物的擴散，還危害生態(tài)。 表 降雨前后大氣層中氣溶膠和氣體濃度比較 （ 德國，法蘭克福， μ g/m179。） 項目 氣溶膠 氣體 NH4+ NO3 SO4 NH3 NO2 SO2 Cl2 雨 前 雨 后 減少率（ %） 167。 天氣形勢 大氣污染按地理尺度劃分 全球污染 區(qū)域污染 局地污染 主要與當時的氣象條件（溫度、風、云大氣穩(wěn)定度等有關(guān) 與天氣形勢密切相關(guān)，如移動緩慢的反氣旋與地形結(jié)合，污染加重 受大范圍 的天氣形勢 和大氣環(huán)流 所制約 167。 氣象在 防止大 氣污染 中的作用 工業(yè)廢氣排放標準的制定 污染濃度的測定和計算 城市和工業(yè)區(qū)的布局 煙囪高度的設(shè)計 空氣質(zhì)量的預(yù)報和控制 大氣擴散的基本理論 167。 梯度 輸送理論（ K理論） 通過與菲克分子擴散理論的類比建立 菲克（ Fick）定律假設(shè)，在單位時間內(nèi)物質(zhì)經(jīng)過 單位面積輸送上網(wǎng)通量與濃度梯度成正比。如果 將大氣分子擬為分子擴散運動，則可以認為由擴 散引起的污染物的輸送通量也與濃度梯度成正 比。即 167。 qFKx?????污染物質(zhì)的 輸送通量 空氣密度 湍流擴散系數(shù) 污染物 的濃度 擴散截面垂直的空 間坐標即平均風向 167。 當 K隨 x和 q變化時，其三維擴散方程為： Kx、 Ky、 Kz分別為三個方向的擴散率，反映湍 流擴散的強度。該方程只有在給定初始濃度并且 對 K作某些假設(shè)的條件下才可求解。當煙氣的垂直尺度小于煙軸離地面的高度時，可以近似地認為各向 K值不隨坐標 x而變化，得到的解為： x y zx y zd q q q qK K Kd t x y z??? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ???167。 2 2 231221e xp ( )4( 4 ) ( ) xyx y zQ x y zqt K K K zt K K K???? ? ? ?????源強（ g/m) 在有風時，污染物的平流是 ()qux???與平流相比， x方向的擴散可以略去，上式變?yōu)椋? ( ) ( )yzq q q qu K Kt x y y z z? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?（ 47） 167。 假設(shè) K=常數(shù)，并且邊界條件是： 連續(xù)條件是： q→∞ 當 x=y=z=0 q→0 當 x,y,z 0 K, ， 0 當 z→0 ， x,y＞ 0 ()qux???0u q d y d z Q? ???????對所有 x＞ 0 則方程 47的解為： 22121e x p44 ( ) yzyzu y zqx K Kx K K??? ??? ? ??? ??????167。 梯度理論導(dǎo)出的解得到的定性結(jié)論： ① 濃度與源強成正比； ② 離源越遠，濃度越小 ③ 擴散率越大濃度越??； ④ 與煙軸正交的截面上， 在 y方向和 z方向上濃度遵從正態(tài)分布，即二維正態(tài) 分布。 這些結(jié)論與實驗觀測結(jié)果定性符合，但梯度輸送理論有 嚴重缺點，污染物湍流擴散的通量常常不與梯度成線性 關(guān)系， q與 x1成比例的結(jié)論與實際情況有很大的偏離； 在不同氣象條件下， K變化較大， K隨 x變化，難以確 定；在不穩(wěn)定層結(jié)中實際煙流的整體有擺動，比濃度梯 度分布有更大影響，由于以上原因，梯度理論尚難應(yīng)用 167。 統(tǒng)計理論 假定大氣湍流場是均勻、定常的。則從污染源放出 的污染粒子在 x方向的濃度分布以 x軸對稱，濃度分布 一般為正態(tài)分布。濃度分布的標準差，即擴散系數(shù) σ y，等于粒子經(jīng)過 T時間在 x方向移動的均方差 y 2 2 2002 39。 ( )TtyLy v R d dt? ? ??? ??湍流強度 標記粒子運動的拉格朗日相關(guān)系數(shù) T為擴散時間 是為了尋求粒子的概率分布 （ 49） 接近正 態(tài)分布 167。 當擴散時間增加到一定程度后，擴散系數(shù) σ y與擴散T時間的平方根成正比。但因?qū)嶋H大氣不符合均勻、常定的假設(shè)，所以僅在下墊面平坦開闊、氣流穩(wěn)定的小尺度擴散情況下才有意義，因此統(tǒng)計理論受到很大的限制。通常都假設(shè)污染粒子的濃度分布是二維正態(tài)（高斯）分布，因為當 K為常數(shù)時，梯度分布理論的微分