【正文】 逆溫層底之間的空間中任一點的污染物濃度可以在高斯模式的高架源基礎(chǔ)上疊加計算。仍可用像源法處理這個問題，這時污染源在兩個鏡面上所形成的像不是一個，而是無窮多個像對。為推導(dǎo)封閉型擴散，首先假設(shè)：擴散制到逆溫層中的污染物可忽略不計，把逆溫層底和地面看作是起全反射的鏡面。它使污染物的鉛直擴散受到抑制，實際上被限制在地面到逆溫層之間進行。10000F0～10000～10001000～10000100010000D～E0～10000～200010002000～10000C～D0～10000～200010002000～10000300～5001000500B0～10000～5001000500B～C0～10000～5001000500C0～1000≤4／≤4－2－1+1+2+35～7／≤4－10+1+2+3≥8／≤4－100+1+1≥5／5～70000+1≥8／≥800000大氣穩(wěn)定度的等級地面風(fēng)速，m/s太 陽 輻 射 等 級+3+2+1012≤AA～B BDEF2～A～BBCDEF3～BB～CCDDE5～CC～DDDDD≥6DDDDDDl 擴散參數(shù)的選??；太陽傾角的概略值月旬赤緯角(度)月旬赤緯角(度)月旬赤緯角(度)1上225上+179上+7中21中+19中+3下19下+21下12上156上+2210上5中12中+23中8下9下+23下123上57上+2211上15中2中+21中18下+2下+19下214上+68上+1712上22中+10中+14中23下+13下+11下23其中P—G擴散曲線 冪函數(shù)數(shù)據(jù)如下：穩(wěn)定度等級（P＜hθ≤65176。＜hθ≤35176。l 穩(wěn)定度分類方法；太陽輻射等級數(shù)云量，1/10太陽輻射等級數(shù)總云量/低云量夜間hθ≤15176。1. P—G擴散曲線法（帕斯圭爾和吉福德）要點：根據(jù)太陽輻射情況和距地面10m高風(fēng)速將大氣的擴散稀釋能力劃分為AF六個穩(wěn)定度級別，然后根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和理論考慮，用曲線表示每一個穩(wěn)定度級別的σy、σz隨下風(fēng)距離的變化。《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)防法》GB/T 1320191對煙氣抬升計算公式作了如下規(guī)定。該模型獲得了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)煙氣以實際出口溫度Ts゜K 時的排煙流量Qv m3/s 表示時，熱釋放率的計算公式為： （535）這里 Pa——大氣壓力，（KPa ）。國內(nèi)外學(xué)者都認為霍蘭德公式保守，特別對高煙囪、強熱源計算結(jié)果偏低。 此后公式中符號同上者不予說明。1. 霍蘭德 (Holland)公式霍蘭德采用了勒普由風(fēng)洞實驗得出的動力抬升公式，并增加了浮力抬升項，利用三個發(fā)電廠煙流上升軌跡的照片進行了校核，于1953年得出中性條件適用的公式：（536）； 或（537）到目前為止，國內(nèi)外已提出的煙流抬升公式有數(shù)十個之多，還沒有一個公式考慮了上述所有這些因素。氣象因素有平均風(fēng)速、環(huán)境空氣溫度、風(fēng)速垂直切變、湍流強度及大氣穩(wěn)定度。影響這兩種作用的因素很多，歸結(jié)起來可分為排放因素和氣象因素兩類。地面源 （H=0）高架源 （H≠0 ）無界(任一點)C(x,y,z)（524）對于粒徑大于15微米的顆粒物，按傾斜煙流模式計算。表52 歸納總結(jié)了這些高斯模式的濃度擴散公式。由這一模式可求出下風(fēng)向任一點的污染物濃度。當(dāng)不考慮地面影響時，濃度按式(524)計算，它在 P 點所造成的污染物為：（525） 像源的作用：P 點在以像源排放點(負的有效源高處)為原點的坐標系（無限空間）中的鉛直坐標(距像源產(chǎn)生的煙流中心線的鉛直距離)為(z+H)。這相當(dāng)于實源在地面下的 H 位置處的像源，按照無限空間連續(xù)點源模式，在P點所造成的污染物濃度。如圖56所示，我們可以把 P 點的污染物濃度看成是兩部分之和。根據(jù)前述假設(shè)(4)，可以認為地面象鏡面那樣，對污染物起著全反射的作用。將式(5—19)依次代入式(5—20)的兩式中，積分后得到：最后得到無界空間連續(xù)點源高斯模式：式中σy、σz為污染物在y、z方向的標準差，為平均風(fēng)速 m／s，Q 源強。二、 無界空間連續(xù)點源擴散模式由正態(tài)分布的假設(shè)(1)寫出下風(fēng)向任意點(x、y、z)污染物平均濃度分布的函數(shù)為:由概率統(tǒng)計理論可以寫出方差的表達式：；由假設(shè)（4）可寫出：上述四個方程，組成一個方程組，源強Q、平均風(fēng)速u、標準差σy、σz為已知量，濃度C、待定函數(shù)A(x)、待定系數(shù)a 和 b為未知量。l 高斯模式的四點假設(shè)高斯模式的四點假設(shè)為：(1)污染物在空間 yoz 平面中按高斯分布(正態(tài)分布)，在 x方向只考慮遷移，不考慮擴散；(2)在整個空間中風(fēng)速是均勻、穩(wěn)定的，風(fēng)速大于lm／s；(3)源強是連續(xù)均勻的；(4)在擴散過程中污染物質(zhì)量是守衡的。在這種坐標系中，煙流中心或與 x 軸重合(無界點源)，或在 xoy，面的投影為 x 軸 (高架點源)。第二節(jié)、高斯擴散模式一、高斯模式的有關(guān)假設(shè)l 坐標系高斯模式的坐標系為：以排放點(無界點源或地面源)或高架源排放點在地面的投影點為原點，平均風(fēng)向為 x軸，y 軸在水平面內(nèi)垂直于x 軸，y 軸的正向在 x 軸的左側(cè)，z 軸垂直于水平面，向上為正方向。從這一基本觀點出發(fā)，利用量綱分析的理論，建立起某種統(tǒng)計物理量的普適函數(shù)，再找出普適函數(shù)的具體表達式，從而解決湍流擴散問題。后來由于許多科學(xué)家的努力，特別是俄國科學(xué)家的貢獻，使湍流擴散相似理論得到很大發(fā)展。它是目前應(yīng)用較廣的模式。薩頓首先找到了相關(guān)系數(shù)的具體表達式，應(yīng)用泰勒公式，提出了解決污染物在大氣中擴散的實用模式，成為這一領(lǐng)域的先驅(qū)者。他在1921 年發(fā)表的論文中，首先應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)的方法來研究湍流擴散問題，提出了著名的泰勒公式?！保悍瓶硕傻臄?shù)學(xué)陳述：它是一維的大氣擴散方程式，是經(jīng)典的熱傳導(dǎo)方程式。在這篇論文中，他首先提出了梯度擴散理論。和煙團尺度相仿的湍流，對煙團擴散能力最強，比煙團尺度大好多倍的大湍渦，對煙團起搬運作用，使煙流擺動，擴散作用不大；比煙團尺度小好多倍的小湍渦，對煙團的擴散能力較小。它比分子擴散快105106倍。實際湍流是上述兩種湍流的迭加。由鉛直方向風(fēng)速分布的不均勻性及地面粗糙度產(chǎn)生的湍流，叫機械湍流。由鉛直方向氣溫分布的不均勻性產(chǎn)生的湍流，叫熱力湍流。另一種是拉格朗日法，它在流體運動時，追隨研究一個典型的流體單元。將風(fēng)速在坐標軸上投影后，湍流強度(速度方差)可表示為：相對湍流強度的定義式為，風(fēng)向擺動也可用風(fēng)位角的方差或標準差來描述。在實際應(yīng)用中，相對湍流強度應(yīng)用較多。補充：湍流特性可用湍流強度或標準差來描寫。）風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴散稀釋的最直接最本質(zhì)的因素。Va 改為 Va0 （理論空氣量）二、污染物排放量的計算排放量=濃度煙氣量濃度由化學(xué)計量式進行預(yù)測或監(jiān)測第四章 大氣擴散濃度估算模式第一節(jié)、湍流擴散的基本理論一、 湍流概念簡介定義：大氣的無規(guī)則運動叫做湍流。r =pM/RTl 過?？諝庑Ｕ龑嶋H煙氣體積=理論煙氣體積+過?？諝饬?。l 煙氣體積和密度的校正燃料裝置產(chǎn)生的煙氣溫度和壓力總是高于標準狀態(tài)，在體積和密度計算中需要換算成標準狀態(tài)。煙氣成分：主要是二氧化碳、二氧化硫、氮氣和水蒸氣。 （22）空燃比定義為單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量，它可以由燃燒方程式直接求得。表23給出了不同燃料和爐型的空氣過剩系數(shù)。 但在實際的燃燒裝置中，“三T”條件不可能達到理想化的程度，因此為使燃料完全燃燒，就必須供給過量的空氣。l 空氣過剩系數(shù)燃料完全燃燒時所需的實際空氣量取決于所需的理論空氣量和“三T”條件的保證程度。建立燃燒化學(xué)方程式時，通常假定：①、空氣僅是由氮和氧組成的，其體積比為79/21=；②、燃料中的固定態(tài)氧可用于燃燒；③、燃料中的硫主要被氧化為SO2；④、燃燒中忽略NOx的生成可；⑤、燃料的化學(xué)式為CxHySzOw，其下標x、y、z、w分別代表碳、氫、硫和氧的原子數(shù)。通常把溫度、時間和湍流度稱為燃燒過程的“三T”。對于固體燃料的燃燒，湍流有助于破壞燃料產(chǎn)物在燃料顆粒表面形成的邊界層，從而提高表面反應(yīng)的氧利用率，并使燃燒過程加速。若混合不充分，將導(dǎo)致不完全燃燒產(chǎn)物的產(chǎn)生。 燃料和空氣中氧的充分混合也是燃燒完全的基本條件。反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快，所以在較高溫度下燃燒所需要的時間較短。燃料在高溫區(qū)的停留時間應(yīng)超過燃料燃燒所需要的時間。（3）、時間條件 燃料的著火溫度燃料著火溫度（K）木炭593~643無煙煤713~773重油803~853發(fā)生爐煤氣973~1073氫氣853~873甲烷923~1023表21各種燃料都具有自己的特征著火溫度，按固體燃料、液體燃料、氣體燃料的順序上升。燃料只有達到著火溫度，才能與氧化合而燃燒。因此按燃燒不同階段供給相適應(yīng)的空氣量是十分必要的。如果空氣供應(yīng)不足，燃燒就不完全。 燃料中的硫、氮等雜質(zhì)元素還會產(chǎn)生二氧化硫和氮氧化合物。四、非常規(guī)燃料除常規(guī)燃料外的可燃物質(zhì)即為非常規(guī)燃料。天然氣中硫化氫、惰性組分含量超過一定值時，會影響燃燒效率。液體燃料發(fā)熱量高，燃燒產(chǎn)生的污染量較少。二、石油液體燃料主要是石油。煤中成分的表示方法：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基。前兩種揮發(fā)硫，硫酸鹽硫是灰分的一部分。煤的元素分析：C、H、O、S、N,其測定方法了解。煤的工業(yè)成分分析：水分（內(nèi)水分、外水分）、灰分（平均灰分25%，主要指煤中所含碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)以及微量的稀土元素等。第一節(jié) 燃料的性質(zhì)l 燃料：燃燒過程中，能夠放出熱量，且在經(jīng)濟上可以取得效益的物質(zhì)。范圍0500，其中，50、100、200分別對應(yīng)于《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》中的一二三級標準的污染物平均濃度限值，500則是對應(yīng)于人體健康產(chǎn)生明顯危害的污染物水平。但對大面積酸雨危害地區(qū)應(yīng)盡量設(shè)置SO2和NOx排放總量控制區(qū)?？偭靠刂茀^(qū)是當(dāng)?shù)厝嗣裾鶕?jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃、經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護要求而決定對大氣污染物實行總量控制的區(qū)域。制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法 本標準以大氣環(huán)境質(zhì)量標準為控制目標，在大氣污染物擴散稀釋規(guī)律的基礎(chǔ)上，使用控制區(qū)排放總量允許限值和點源排放允許限值控制大氣污染的方法制定地方大氣污染物排放標準。見附錄三、四。1996年制訂《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》GB309596四級水平l 環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量分三級標準，不同功能區(qū)實行不同標準。二、環(huán)境空氣質(zhì)量標準l 制定原則：考慮保障人體健康和保護生態(tài)環(huán)境。，是為達到排放標準而作的具體技術(shù)規(guī)定。一、環(huán)境空氣質(zhì)量標準的種類和作用按用途分為四類：，結(jié)合社會經(jīng)濟、技術(shù)能力指定的控制環(huán)境中各類污染物質(zhì)濃度水平的限值。二、大氣污染綜合防治措施l 全面規(guī)劃，合理布局必須從協(xié)調(diào)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和保護環(huán)境之間的關(guān)系出發(fā)，對該地區(qū)各污染源所排放的各類污染物質(zhì)的種類、數(shù)量、時空分布作全面的調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上，制定控制污染的最佳方案。2000年4月29日，九屆全國人大常委會表決通過了新修訂的《大氣污染防治法》，表明我國大氣污染控制從濃度控制向總量控制轉(zhuǎn)變，并明確了總量控制制度、排污許可證制度、按排污總量收費的制度三項制度。對氣候產(chǎn)生全球性的影響，如溫室效應(yīng)等。二、對植物的危害對植物的危害主要在葉子上，毒害氣體有二氧化硫、臭氧、HF、乙烯、氯化氫、硫化氫和氨等。其中最后一條最為嚴重，大氣污染對人體健康的主要危害就是引起呼吸道疾病。％，因總懸浮顆粒物影響導(dǎo)致的人體健康損失估算為171億元，因酸雨造成的損失為130億元，世界銀行的一份報告測算，1995年我國僅大氣和水污染造成的損失約540億美元，占當(dāng)年GDP的8％。嚴重的大氣污染，直接影響人體的身體健康和生態(tài)環(huán)境，影響我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。此外，我國大氣污染的致因除了工業(yè)生產(chǎn)，交通運輸和能源燃燒之外，目前我國不少北方城市大氣TSP的一半來自揚塵，近兩年頻頻發(fā)生的沙塵暴使揚塵污染更加嚴重。城市和工礦區(qū)的擴展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展，使大氣污染范圍逐漸擴大。據(jù)測算，北京市大氣中74％的碳氫化合物、63％的NO、50％的NOx來自機動車的排放。機動車尾氣已成為空氣污染的重要來源，特別是北京、廣州等大城市，空氣中氮氧化物的空