大氣第三版課后答案郝吉明

大氣污染控制工程大氣污染控制工程 課后答案課后答案 （第三版）（第三版） 主編：郝吉明主編：郝吉明 馬廣大馬廣大 王書肖王書肖 目錄目錄 第一章第一章 概概 論論 第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染 第三章第三章 大氣污染氣象學(xué)大氣污染氣象學(xué) 第四章第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式大氣擴(kuò)散濃度估算模式 第五章第五章 顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ) 第六章第六章 除塵裝置除塵裝置 第七章第七章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ) 第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制 第九章第九章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制 第十章第十章 揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制 第十一章第十一章 城市機(jī)動(dòng)車污染控制城市機(jī)動(dòng)車污染控制 第一章第一章 概概 論論 1.11.1 干結(jié)空氣中 N2、O2、Ar 和 CO2氣體所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是多少？ 解：解： 按 1mol 干空氣計(jì)算， 空氣中各組分摩爾比即體積比， 故 nN2=0.781mol， nO2=0.209mol， nAr=0.00934mol， nCO2=0.00033mol。質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 %51.75%100 197.28 01.28781. 0 % 2 N，%08.23%100 197.28 00.32209. 0 % 2 O； %29. 1%100 197.28 94.3900934. 0 % Ar，%05. 0%100 197.28 01.4400033. 0 % 2 CO。 1.21.2 根據(jù)我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，求出 SO2、NO2、CO 三種污染物日平均濃度限值的體積 分?jǐn)?shù)。 解：解：由我國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)查得三種污染物日平均濃度限值如下： SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 1m3 干空氣計(jì)算，其摩爾數(shù)為 mol643.44 4 .22 101 3 。故三種污染物體積百分?jǐn)?shù)分別為： SO2：ppm052. 0 643.4464 1015. 0 3 ，NO2：ppm058. 0 643.4446 1012. 0 3 CO：ppm20. 3 643.4428 1000. 4 3 。 1.31.3 CCl4氣體與空氣混合成體積分?jǐn)?shù)為 1.5010 4的混合氣體，在管道中流動(dòng)的流量為 10m3 N、/s，試確定： 1）CCl4在混合氣體中的質(zhì)量濃度（g/m 3 N）和摩爾濃度 c（mol/m 3 N） ；2）每天流經(jīng)管道的 CCl4質(zhì)量是多少 千克？ 解：解：1）（g/m 3 N） 3 3 4 /031. 1 104 .22 1541050. 1 N mg c（mol/m 3 N） 33 3 4 /1070. 6 104 .22 1050. 1 N mmol 。 2）每天流經(jīng)管道的 CCl4質(zhì)量為 1.0311036002410 3kg=891kg 1.41.4 成人每次吸入的空氣量平均為 500cm 3，假若每分鐘呼吸 15 次，空氣中顆粒物的濃度為 200 g/m 3，試 計(jì)算每小時(shí)沉積于肺泡內(nèi)的顆粒物質(zhì)量。已知該顆粒物在肺泡中的沉降系數(shù)為 0.12。 解：解：每小時(shí)沉積量 200（500156010 6）0.12 g=10.8g 1.51.5 設(shè)人體肺中的氣體含 CO 為 2.210 4，平均含氧量為 19.5%。如果這種濃度保持不變，求 COHb 濃度最 終將達(dá)到飽和水平的百分率。 解：解：由大氣污染控制工程P14 （11） ，取 M=210 2369. 0 105 .19 102 . 2 210 2 4 2 2 O p p M HbO COHb ， COHb 飽和度%15.19 2369. 01 2369. 0 /1 / 2 2 2 HbOCOHb HbOCOHb HbOCOHb COHb CO 1.61.6 設(shè)人體內(nèi)有 4800mL 血液，每 100mL 血液中含 20mL 氧。從事重體力勞動(dòng)的人的呼吸量為 4.2L/min，受 污染空氣中所含 CO 的濃度為 10 4。如果血液中 CO 水平最初為：1）0%；2）2%，計(jì)算血液達(dá)到 7%的 CO 飽 和度需要多少分鐘。設(shè)吸入肺中的 CO 全被血液吸收。 解：解：含氧總量為mL960 100 204800 。不同 CO 百分含量對(duì)應(yīng) CO 的量為： 2%：mL59.19%2 %98 960 ，7%：mL26.72%7 %93 960 1）最初 CO 水平為 0%時(shí) min0 .172 10102 . 4 26.72 34 t； 2）最初 CO 水平為 2%時(shí) min4 .125 10102 . 4 59.1926.72 34 t 1.71.7 粉塵密度 1400kg/m 3，平均粒徑 1.4 m，在大氣中的濃度為 0.2mg/m 3，對(duì)光的折射率為 2.2，計(jì)算大 氣的最大能見度。 解：解：由大氣污染控制工程P18 （12） ，最大能見度為 m K d L pp v 8 .11581 2 . 02 . 2 4 . 114006 . 2 6 . 2 。 第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染 2.12.1 已知重油元素分析結(jié)果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，試計(jì)算：1）燃油 1kg 所需理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量； 2）干煙氣中 SO2的濃度和 CO2的最大濃度； 3）當(dāng)空氣的過剩量為 10%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量。 解：解：1kg 燃油含： 重量（g） 摩爾數(shù)（g） 需氧數(shù)（g） C 855 71.25 71.25 H 1132.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.25 0 N 元素忽略。 1）理論需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 設(shè)干空氣 O2：N2體積比為 1：3.78，則理論空氣量 99.18754.78=474.12mol/kg 重油。即 474.12 22.4/1000=10.62m 3 N/kg 重油。 煙氣組成為 CO271.25mol，H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=374.93mol。 理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即 502.9922.4/1000=11.27 m 3 N/kg 重油。 2）干煙氣量為 502.9956.50=446.49mol/kg 重油。 SO2百分比濃度為%07. 0%100 49.446 3125. 0 ， 空氣燃燒時(shí) CO2存在最大濃度%96.15%100 49.446 25.71 。 3）過?？諝鉃?10%時(shí)，所需空氣量為 1.110.62=11.68m 3 N/kg 重油， 產(chǎn)生煙氣量為 11.267+0.110.62=12.33 m 3 N/kg 重油。 2.22.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分 18.1%；S1.7%；H3.2%；水分 9.0%；O2.3%。 （含 N 量不計(jì)） 1）計(jì)算燃煤 1kg 所需要的理論空氣量和 SO2在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)） ； 2）假定煙塵的排放因子為 80%，計(jì)算煙氣中灰分的濃度（以 mg/m 3表示） ； 3）假定用硫化床燃燒技術(shù)加石灰石脫硫。石灰石中含 Ca35%。當(dāng) Ca/S 為 1.7（摩爾比）時(shí)，計(jì)算燃煤 1t 需加石灰石的量。 解：解：相對(duì)于碳元素作如下計(jì)算： %（質(zhì)量） mol/100g 煤 mol/mol 碳 C 65.7 5.475 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 O 2.3 0.072 0.013 灰分 18.1 3.306g/mol 碳 水分 9.0 1.644g/mol 碳 故煤的組成為 CH0.584S0.010O0.013， 燃料的摩爾質(zhì)量（包括灰分和水分）為molCg /26.18 475. 5 100 。燃燒方程式為 222222013. 0010. 0584. 0 78. 3010. 0292. 0)78. 3(nNSOOHCONOnOSCH n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.1495 1）理論空氣量kgmkgm/74. 6/104 .221000 26.18 )78. 31 (1495. 1 333 ； SO2在濕煙氣中的濃度為%174. 0%100 18 644. 1 1495. 178. 3010. 0292. 01 010. 0 2）產(chǎn)生灰分的量為kgg /8 .144%80 100 1000 1 .18 煙氣量（1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18）1000/18.2622.410 3=6.826m3/kg 灰分濃度為 3 10 826. 6 8 .144 mg/m 3=2.12104mg/m3 3）需石灰石kg21.103 %35 407 . 1 00.32 %7 . 11000 /t 煤 2.3 2.3 煤的元素分析結(jié)果如下 S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分 10.6%。在空氣過剩 20%條件下 完全燃燒。計(jì)算煙氣中 SO2的濃度。 解：解：按燃燒 1kg 煤計(jì)算 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol） C 795 66.25 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H2O 52.875 2.94 0 設(shè)干空氣中 N2：O2體積比為 3.78：1， 所需理論空氣量為 4.78（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg 煤。 理論煙氣量 CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50mol N2mol54.280 78. 4 76.35478. 3 總計(jì) 66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg 煤 實(shí)際煙氣量 365.48+0.2354.76=436.43mol/kg 煤，SO2濃度為%043. 0%100 43.436 1875. 0 。 2.4 2.4 某鍋爐燃用煤氣的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%；N252.4%；空氣含 濕量為 12g/m 3 N，2 . 1，試求實(shí)際需要的空氣量和燃燒時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量。 解：解：取 1mol 煤氣計(jì)算 H2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol CO2 0.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH4 0.007mol 0.014mol 共需 O2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。設(shè)干空氣中 N2：O2體積比為 3.78：1，則理論干空氣量 為 0.223（3.78+1）=1.066mol。取2 . 1，則實(shí)際干空氣 1.21.066mol=1.279mol。 空氣含濕量為 12g/m 3 N，即含 H2O0.67mol/ m 3 N，14.94L/ m 3 N。故 H2O 體積分?jǐn)?shù)為 1.493%。故實(shí)際空氣量 為mol298. 1 %493. 11 279. 1 。 煙 氣 量 SO2： 0.002mol ， CO2： 0.285+0.007+0.05=0.342mol ， N2： 0.223 3.78+0.524=1.367mol ， H2O0.002+0.126+0.014+1.2981.493%+0.004=0.201mol 故實(shí)際煙氣量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.21.066=2.125mol 2.52.5 干煙道氣的組成為：CO211%（體積） ，O28%，CO2%，SO212010 6（體積分?jǐn)?shù)） ，顆粒物 30.0g/m3（在測(cè) 定狀態(tài)下） ，煙道氣流流量在 700mmHg 和 443K 條件下為 5663.37m 3/min，水氣含量 8%（體積） 。 試計(jì)算：1）過量空氣百分比；2）SO2的排放濃度（ 3 /mg） ；3）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1atm 和 273K） ，干 煙道體積；4）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下顆粒物的濃度。 解：解：1）N2%=111%8%2%0.012%=78.99% 由大氣污染控制工程P46 （211） 空氣過剩%5 .50%100 )25 . 08(99.78264. 0 25 . 08 2）在測(cè)定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為 molL P T T VP V/46.39 322.133700273 4434 .22101325 2 2 1 11 2 ； 取 1m 3煙氣進(jìn)行計(jì)算，則 SO 212010 6m3，排放濃度為 6 3 3 120 10 (1 8%) 640.179 / 39.46 10 g m 。 3） 3 22.4 5663.37(1 8%)2957/min 39.46 N m。 4） 3 /85.52 22.4 39.46 0 . 03 N mg。 2.6 2.6 煤炭的元素分析按重量百分比表示，結(jié)果如下：氫 5.0%；碳 75.8%；氮 1.5%；硫 1.6%；氧 7.4%；灰 8.7%，燃燒條件為空氣過量 20%，空氣的濕度為 0.0116molH2O/mol 干空氣，并假定完全燃燒，試計(jì)算煙氣 的組成。 解：解：按 1kg 煤進(jìn)行計(jì)算 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol） C 758 63.17 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H2O 83.25 4.625 0 需氧 63.17+10.19+0.5=73.86mol 設(shè)干空氣中 N2：O2體積比為 3.78：1，則干空氣量為 73.864.781.2=423.66mol， 含水 423.660.0116=4.91mol。 煙氣中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol； N2：73.863.78=279.19mol；過剩干空氣 0.273.864.78=70.61mol。 實(shí)際煙氣量為 63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol 其中 CO2 %25.14%100 38.443 17.63 ；SO2 %11. 0%100 38.443 5 . 0 ； H2O %74. 6%100 38.443 91.29 ； N2 %55.75%100 38.443 61.7079. 019.279 。 O2 %33. 3%100 38.443 209. 061.70 。 2.72.7 運(yùn)用教材圖 27 和上題的計(jì)算結(jié)果，估算煤煙氣的酸露點(diǎn)。 解：解：SO2含量為 0.11%，估計(jì)約 1/60 的 SO2轉(zhuǎn)化為 SO3，則 SO3含量 5 1083. 1 60 1 %11. 0 ，即 PH2SO4=1.8310 5，lg P H2SO4=-4.737。 查圖 27 得煤煙氣酸露點(diǎn)約為 134 攝氏度。 2.82.8 燃料油的重量組成為：C86%，H14%。在干空氣下燃燒，煙氣分析結(jié)果（基于干煙氣）為：O21.5%；CO600 10 6（體積分?jǐn)?shù)） 。試計(jì)算燃燒過程的空氣過剩系數(shù)。解： 解：以 1kg 油燃燒計(jì)算， C 860g 71.67mol； H 140g 70mol，耗氧 35mol。 設(shè)生成 CO x mol，耗氧 0.5x mol，則生成 CO2 （71.67x）mol，耗氧（71.67x）mol。 煙氣中 O2量 6 10600 %5 . 1 x 。 總氧量 xxx x 5 .2467.10635)67.71(5 . 0 10600 %5 . 1 6 ， 干空氣中 N2： O2體積比為 3.78： 1，則含 N2 3.78（106.67+24.5x） 。根據(jù)干煙氣量可列出如下方程： 66 10600 )5 .2467.106(78. 367.71 10600 %5 . 1 x x x ，解得 x=0.306 故 CO2%：%99.13%100 10600 306. 0 306. 067.71 6 ； N2%：%62.84%100 10600 306. 0 )67.106306. 05 .24(78. 3 6 由大氣污染控制工程P46 （211） 空氣過剩系數(shù)07. 1 )06. 05 . 05 . 1 (62.84264. 0 06. 05 . 05 . 1 1 第三章第三章 大氣污染氣象學(xué)大氣污染氣象學(xué) 3.13.1 一登山運(yùn)動(dòng)員在山腳處測(cè)得氣壓為 1000 hPa，登山到達(dá)某高度后又測(cè)得氣壓為 500 hPa，試問登山運(yùn) 動(dòng)員從山腳向上爬了多少米？ 解：解：由氣體靜力學(xué)方程式，大氣中氣壓隨高度的變化可用下式描述： dPgdZ （1） 將空氣視為理想氣體，即有 m PVRT M 可寫為 mPM VRT （2） 將（2）式帶入（1） ，并整理，得到以下方程： dPgM dZ PRT 假定在一定范圍內(nèi)溫度 T 的變化很小，可以忽略。對(duì)上式進(jìn)行積分得： ln gM PZC RT 即 2 21 1 ln() PgM ZZ PRT （3） 假設(shè)山腳下的氣溫為 10 。C，帶入（3）式得： 5009.8 0.029 ln 10008.314 283 Z 得5.7Zkm 即登山運(yùn)動(dòng)員從山腳向上爬了約 5.7km。 3.23.2 在鐵塔上觀測(cè)的氣溫資料如下表所示，試計(jì)算各層大氣的氣溫直減率： 105 . 1 ， 3010 ， 5030 ， 305 . 1 ， 505 . 1 ，并判斷各層大氣穩(wěn)定度。 高度 Z/m 1.5 10 30 50 氣溫 T/K 298 297.8 297.5 297.3 解：解： d mK z T 100/35. 2 5 . 110 2988 .297 105 . 1 ，不穩(wěn)定 d mK z T 100/5 . 1 1030 8 .2975 .297 3010 ，不穩(wěn)定 d mK z T 100/0 . 1 3050 5 .2973 .297 5030 ，不穩(wěn)定 d mK z T 100/75. 1 5 . 130 2985 .297 305 . 1 ，不穩(wěn)定 d mK z T 100/44. 1 5 . 150 2983 .297 505 . 1 ，不穩(wěn)定。 3.33.3 在氣壓為 400 hPa 處，氣塊溫度為 230K。若氣塊絕熱下降到氣壓為 600 hPa 處，氣塊溫度變?yōu)槎嗌伲?解：解： 288. 0 0 1 0 1 )( P P T T ， K P P TT49.258) 400 600 (230)( 288. 0288. 0 0 1 01 3.43.4 試用下列實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算這一層大氣的冪指數(shù) m 值。 高度 Z/m 10 20 30 40 50 風(fēng)速 u/m.s 1 3.0 3.5 3.9 4.2 4.5 解：解：由大氣污染控制工程P80 （323） ， m Z Z uu)( 1 1 ，取對(duì)數(shù)得)lg(lg 1 1 Z Z m u u 設(shè)y u u 1 lg，x Z Z )lg( 1 ，由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得 x 0.301 0.477 0.602 0.699 y 0.0669 0.1139 0.1461 0.1761 由 excel 進(jìn)行直線擬合，取截距為 0，直線方程為：y=0.2442x 故 m0.2442。 3.53.5 某市郊區(qū)地面 10m 高處的風(fēng)速為 2m/s，估算 50m、100m、200m、300m、400m 高度處在穩(wěn)定度為 B、D、 F 時(shí)的風(fēng)速，并以高度為縱坐標(biāo)，風(fēng)速為橫坐標(biāo)作出風(fēng)速廓線圖。 解：解： 0.070.07 1 10 0 50 ()2 ()2.24/ 10 Z uum s Z ， 0.070.07 2 20 0 100 ()2 ()2.35/ 10 Z uum s Z 0.070.07 3 30 0 200 ()2 ()2.47/ 10 Z uum s Z ， 0.070.07 4 40 0 300 ()2 ()2.54/ 10 Z uum s Z 0.070.07 5 50 0 400 ()2 ()2.59/ 10 Z uum s Z 。 穩(wěn)定度 D，m=0.15 sm Z Z uu/55. 2) 10 50 (2)( 15. 015. 0 0 1 01 ，sm Z Z uu/82. 2) 10 100 (2)( 15. 015. 0 0 2 02 sm Z Z uu/13. 3) 10 200 (2)( 15. 015. 0 0 3 03 ，sm Z Z uu/33. 3) 10 300 (2)( 15. 015. 0 0 4 04 sm Z Z uu/48. 3) 10 400 (2)( 15. 015. 0 0 5 05 。 穩(wěn)定度 F，m=0.25 sm Z Z uu/99. 2) 10 50 (2)( 25. 025. 0 0 1 01 ，sm Z Z uu/56. 3) 10 100 (2)( 25. 025. 0 0 2 02 sm Z Z uu/23. 4) 10 200 (2)( 25. 025. 0 0 3 03 ，sm Z Z uu/68. 4) 10 300 (2)( 25. 025. 0 0 4 04 sm Z Z uu/03. 5) 10 400 (2)( 25. 025. 0 0 5 05 風(fēng)速廓線圖略。 3.63.6 一個(gè)在 30m 高度釋放的探空氣球，釋放時(shí)記錄的溫度為 11.0 。C，氣壓為 1023 hPa。釋放后陸續(xù)發(fā)回相 應(yīng)的氣溫和氣壓記錄如下表所給。1）估算每一組數(shù)據(jù)發(fā)出的高度；2）以高度為縱坐標(biāo)，以氣溫為橫坐標(biāo)， 作出氣溫廓線圖；3）判斷各層大氣的穩(wěn)定情況。 測(cè)定位置 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氣溫/ 。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8 氣壓/hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700 解：解：1）根據(jù)Air Pollution Control Engineering可得高度與壓強(qiáng)的關(guān)系為dz RT gM P dP 將 g=9.81m/s 2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得 T P dP dz21.29。 當(dāng) t=11.0 。C，氣壓為 1023 hPa；當(dāng) t=9.8。C，氣壓為 1012 hPa， 故 P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4 。C=283.4K，dP=1012-1023=11Pa。 因此mmdz894 .283 1018 11 21.29 ，z=119m。 同理可計(jì)算其他測(cè)定位置高度，結(jié)果列表如下： 測(cè)定位置 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氣溫/ 。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8 氣壓/hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700 高度差/m 89 99 101 163 536 290 271 1299 281 高度/m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 2）圖略 3） d mK z T 100/35. 1 89 8 . 911 21 21 21 ，不穩(wěn)定； 0100/22. 2 99 128 . 9 32 32 32 mK z T ，逆溫； 0100/98. 1 101 1412 43 43 43 mK z T ，逆溫； 0100/61. 0 163 1514 54 54 54 mK z T ，逆溫； d mK z T 100/37. 0 536 1315 65 65 65 ，穩(wěn)定； 0 290 1313 76 76 76 z T d mK z T 100/15. 0 271 6 .1213 87 87 87 ，穩(wěn)定； d mK z T 100/85. 0 1299 6 . 16 .12 98 98 98 ，穩(wěn)定； d mK z T 100/28. 0 281 8 . 06 . 1 109 109 109 ，穩(wěn)定。 3.7 3.7 用測(cè)得的地面氣溫和一定高度的氣溫?cái)?shù)據(jù)，按平均溫度梯度對(duì)大氣穩(wěn)定度進(jìn)行分類。 測(cè)定編號(hào) 1 2 3 4 5 6 地面溫度/ 。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0 高度/m 458 763 580 2000 500 700 相應(yīng)溫度/ 。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 解：解：0100/22. 1 458 1 .217 .26 1 1 1 mK z T G，故0 11 G，逆溫； mK z T G100/72. 0 763 1 .216 .15 2 2 2 ，故 d mKG100/72. 0 22 ，穩(wěn)定； mK z T G100/16. 1 580 6 .159 . 8 3 3 3 ，故 d mKG100/16. 1 33 ，不穩(wěn)定； mK z T G100/1 2000 0 .250 . 5 4 4 4 ，故 d mKG100/1 44 ，不穩(wěn)定； mK z T G100/2 500 0 .300 .20 5 5 5 ，故 d mKG100/2 55 ，不穩(wěn)定； 0100/43. 0 700 0 .250 .28 6 6 6 mK z T G，故0 66 G逆溫。 3.8 3.8 確定題 3.7 中所給的每種條件下的位溫梯度。 解：解：以第一組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行計(jì)算：假設(shè)地面大氣壓強(qiáng)為 1013hPa，則由習(xí)題 3.1 推導(dǎo)得到的公式 2 21 1 ln() PgM ZZ PRT ，代入已知數(shù)據(jù)（溫度 T 取兩高度處的平均值）即 458 297314. 8 029. 08 . 9 1013 P ln 2 ，由此解得 P2=961hPa。 由 大 氣 污 染 控 制 工 程 P72 （ 3 15 ） 可 分 別 計(jì) 算 地 面 處 位 溫 和 給 定 高 度 處 位 溫 ： K P T293) 1013 1000 ( 1 .294) 1000 ( 288. 0288. 0 地面 地面地面 ， K P T16.303) 961 1000 (7 .299) 1000 ( 288. 0288. 0 1 11 ， 故位溫梯度=mK 100/18. 2 4580 303293 同理可計(jì)算得到其他數(shù)據(jù)的位溫梯度，結(jié)果列表如下： 測(cè)定編號(hào) 1 2 3 4 5 6 地面溫度/ 。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0 高度/m 458 763 580 2000 500 700 相應(yīng)溫度/ 。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 位溫梯度/ K/100m 2.22 0.27 0.17 0.02 1.02 1.42 3.93.9 假如題 3.7 中各種高度處的氣壓相應(yīng)為 970、925、935、820、950、930 hPa，確定地面上的位溫。 解：解：以第一組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行計(jì)算，由習(xí)題 3.1 推導(dǎo)得到的公式 2 21 1 ln() PgM ZZ PRT ，設(shè)地面壓強(qiáng)為 P1，代入數(shù)據(jù)得到：458 297314. 8 029. 08 . 9 P 970 ln 1 ，解得 P1=1023hPa。因此 K P T2 .292) 1023 1000 ( 1 .294) 1000 ( 288. 0288. 0 地面 地面地面 同理可計(jì)算得到其他數(shù)據(jù)的地面位溫，結(jié)果列表如下： 測(cè)定編號(hào) 1 2 3 4 5 6 地面溫度/ 。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0 高度/m 458 763 580 2000 500 700 相應(yīng)溫度/ 。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 地面壓強(qiáng)/hPa 1023 1012 1002 1040 1006 1007 地面位溫/ 。C 292.2 293.1 288.4 294.7 302.5 297.4 第四章第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式大氣擴(kuò)散濃度估算模式 4.14.1 污染源的東側(cè)為峭壁，其高度比污染源高得多。設(shè)有效源高為 H，污染源到峭壁的距離為 L，峭壁對(duì)煙 流擴(kuò)散起全反射作用。 試推導(dǎo)吹南風(fēng)時(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散模式。 當(dāng)吹北風(fēng)時(shí)， 這一模式又變成何種形式？ 解：解：吹南風(fēng)時(shí)以風(fēng)向?yàn)?x 軸，y 軸指向峭壁，原點(diǎn)為點(diǎn)源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有 2 )( exp 2 )( )exp 2 exp( 2 ),( 2 2 2 2 2 2 zzy zy HzHzy u Q Hzyx 現(xiàn)存在峭壁，可考慮為實(shí)源與虛源在所關(guān)心點(diǎn)貢獻(xiàn)之和。 實(shí)源 2 )( exp 2 )( )exp 2 exp( 2 2 2 2 2 2 2 1 zzy zy HzHzy u Q 虛源 2 )( exp 2 )( exp 2 )2( exp 2 2 2 2 2 2 2 2 zzy zy HzHzyL u Q 因此 2 )( exp 2 )( )exp 2 exp( 2 2 2 2 2 2 2 zzy zy HzHzy u Q + 2 )( exp 2 )( exp 2 )2( exp 2 2 2 2 2 2 2 zzy zy HzHzyL u Q = 2 )( exp 2 )( exp 2 )2( exp) 2 exp( 2 2 2 2 2 2 2 2 2 zzyy zy HzHzyLy u Q 刮北風(fēng)時(shí)，坐標(biāo)系建立不變，則結(jié)果仍為上式。 4.24.2 某發(fā)電廠煙囪高度 120m，內(nèi)徑 5m，排放速度 13.5m/s，煙氣溫度為 418K。大氣溫度 288K，大氣為中 性層結(jié)，源高處的平均風(fēng)速為 4m/s。試用霍蘭德、布里格斯（x=130K35K。 muHQnH n s n H 93.244412029521303. 1 13/23/1 1 0 21 （發(fā)電廠位于城市近郊，取 n=1.303，n1=1/3，n2=2/3） 4.34.3 某污染源排出 SO2量為 80g/s，有效源高為 60m，煙囪出口處平均風(fēng)速為 6m/s。在當(dāng)時(shí)的氣象條件下， 正下風(fēng)方向 500m 處的mm zy 1 .18,3 .35，試求正下風(fēng)方向 500m 處 SO2的地面濃度。 解：解：由大氣污染控制工程P88（49）得 3 2 2 2 2 /0273. 0) 1 .182 60 exp( 1 .183 .356 80 ) 2 exp(mmg H u Q z zy 4.44.4 解：解：陰天穩(wěn)定度等級(jí)為 D 級(jí)，利用大氣污染控制工程P95 表 44 查得 x=500m 時(shí) mm zy 1 .18,3 .35。將數(shù)據(jù)代入式 48 得 3 2 2 2 2 /010. 0) 1 .182 60 exp() 3 .352 50 exp( 1 .183 .356 80 )60, 0 ,50,500(mmg 。 4.44.4 在題 4.3 所給的條件下，當(dāng)時(shí)的天氣是陰天，試計(jì)算下風(fēng)向 x=500m、y=50m 處 SO2的地面濃度和地面最 大濃度。 解：解： 陰天穩(wěn)定度等級(jí)為D級(jí)， 利用 大氣污染控制工程 P95表44查得x=500m時(shí)mm zy 1 .18,3 .35。 將數(shù)據(jù)代入式 48 得 3 2 2 2 2 /010. 0) 1 .182 60 exp() 3 .352 50 exp( 1 .183 .356 80 )60, 0 ,50,500(mmg 。 4.54.5 某一工業(yè)鍋爐煙囪高 30m，直徑 0.6m，煙氣出口速度為 20m/s，煙氣溫度為 405K，大氣溫度為 293K， 煙囪出口處風(fēng)速 4m/s，SO2排放量為 10mg/s。試計(jì)算中性大氣條件下 SO2的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。 解：解：由霍蘭德公式求得 mD T TT u Dv H s ass 84. 5)6 . 0 405 293405 7 . 25 . 1 ( 4 6 . 020 )7 . 25 . 1 ( ，煙囪有 效高度為mHHH s 84.3584. 530。 由大氣污染控制工程P89 （410） 、 （411） y z eHu Q 2 max 2 時(shí)，m H z 34.25 2 84.35 2 。 取穩(wěn)定度為 D 級(jí)，由表 44 查得與之相應(yīng)的 x=745.6m。 此時(shí)m y 1 .50。代入上式 3 2 max /231. 0 1 .50 34.25 84.354 102 mg e 。 4.64.6 地面源正下風(fēng)方向一點(diǎn)上，測(cè)得 3 分鐘平均濃度為 3.410 3g/m3，試估計(jì)該點(diǎn)兩小時(shí)的平均濃度是多 少？假設(shè)大氣穩(wěn)定度為 B 級(jí)。 解：解：由大氣污染控制工程P98 （431） 1 3 . 0 1 1 2 12 02. 3) 05. 0 2 ()( yy q yy （當(dāng)hh1001 2 ，q=0.3） 33 3 1 2 2 2 /1012. 1 02. 3 104 . 3 02. 3 ) 2 exp(mg H u Q z zy 4.74.7 一條燃燒著的農(nóng)業(yè)荒地可看作有限長(zhǎng)線源，其長(zhǎng)為 150m，據(jù)估計(jì)有機(jī)物的總排放量為 90g/s。當(dāng)時(shí)風(fēng) 速為 3m/s，風(fēng)向垂直于該線源。試確定線源中心的下風(fēng)距離 400m 處，風(fēng)吹 3 到 15 分鐘時(shí)有機(jī)物的濃度。 假設(shè)當(dāng)時(shí)是晴朗的秋天下午 4：00。試問正對(duì)該線源的一個(gè)端點(diǎn)的下風(fēng)濃度是多少？ 解：解：有限長(zhǎng)線源dP PH u Q Hx P P z z L ) 2 exp( 2 1 ) 2 exp( 2 2 ), 0 , 0 ,( 2 2 2 2 1 。 首先判斷大氣穩(wěn)定度，確定擴(kuò)散參數(shù)。中緯度地區(qū)晴朗秋天下午 4：00，太陽(yáng)高度角 3035 。左右，屬 于弱太陽(yáng)輻射； 查表 4-3， 當(dāng)風(fēng)速等于 3m/s 時(shí)， 穩(wěn)定度等級(jí)為 C， 則 400m 處mm zy 5 .26,3 .43。 其次判斷 3 分鐘時(shí)污染物是否到達(dá)受體點(diǎn)。因?yàn)闇y(cè)量時(shí)間小于 0.5h，所以不必考慮采樣時(shí)間對(duì)擴(kuò)散參 數(shù)的影響。3 分鐘時(shí)，污染物到達(dá)的距離3 3 60540400 xutmm ，說明已經(jīng)到達(dá)受體點(diǎn)。 有限長(zhǎng)線源dP PH u Q Hx P P z z L ) 2 exp( 2 1 ) 2 exp( 2 2 ), 0 , 0 ,( 2 2 2 2 1 距離 線 源 下 風(fēng) 向4m處 ，P1= 75/43.3=1.732， P2=75/43.3=1.732； )/(6 . 0)/( 150 90 smgsmgQL。代入上式得 3 732. 1 732. 1 2 /52. 5) 2 exp( 2 1 5 .2632 6 . 02 )0 , 0 , 0 ,400(mmgdp P 。 端點(diǎn)下風(fēng)向 P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得 3 46. 3 0 2 /0 . 3) 2 exp( 2 1 5 .2632 6 . 02 )0 , 0 , 0 ,400(mmgdp P 4.84.8 某市在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，劃分面源單元為 1000m1000m，其中一個(gè)單元的 SO2排放量為 10g/s，當(dāng)時(shí)的 風(fēng)速為 3m/s，風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。平均有效源高為 15m。試用虛擬點(diǎn)源的面源擴(kuò)散模式計(jì)算這一單元北面的鄰近 單元中心處 SO2的地面濃度。 解：解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為 C 級(jí)，mm zy 98. 6 15. 2 15 ,56.232 3 . 4 1000 00 。 當(dāng) x=1.0km，mm zy 4 .61,1 .99。由大氣污染控制工程P106 （449） )()( 2 1 exp )( ), 0 ,( 2 0 2 2 0 2 00 zzyy zzyy Hy u Q Hyx 35 2 2 /1057. 4 )98. 64 .61( 15 2 1 exp )98. 64 .61)(56.2321 .99(3 10 mg 4.94.9 某燒結(jié)廠燒結(jié)機(jī)的 SO2的排放量為 180g/s，在冬季下午出現(xiàn)下沉逆溫，逆溫層底高度為 360m，地面平 均風(fēng)速為 3m/s，混和層內(nèi)的平均風(fēng)速為 3.5m/s。煙囪有效高度為 200m。試計(jì)算正下風(fēng)方向 2km 和 6km 處 SO2的地面濃度。 解：解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為 C 級(jí)。mxm HD Dz 5 .122642.74 15. 2 200360 15. 2 當(dāng)