石油大學(xué)環(huán)境化學(xué)

1、第第 一一 章章 回回 顧顧1 1、環(huán)境問題及環(huán)境污染、環(huán)境問題及環(huán)境污染2 2、全球主要的環(huán)境問題、全球主要的環(huán)境問題3 3、人們對環(huán)境問題的認(rèn)識過程、人們對環(huán)境問題的認(rèn)識過程4 4、重大公害事件、重大公害事件5 5、環(huán)境化學(xué)的內(nèi)容、特點、環(huán)境化學(xué)的內(nèi)容、特點6 6、環(huán)境污染物的類別、環(huán)境污染物的類別7 7、環(huán)境效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)8 8、環(huán)境污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化、環(huán)境污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化 Department of Environmental Science and Engineering第二章第二章 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)（Atmospheric Environmental Ch

2、emistry）章節(jié)內(nèi)容：章節(jié)內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 大氣大氣的組成及其主要污染物的組成及其主要污染物第二節(jié)第二節(jié) 大氣大氣中污染物的遷移中污染物的遷移第三節(jié)第三節(jié) 大氣大氣中污染物的轉(zhuǎn)化中污染物的轉(zhuǎn)化第四節(jié)第四節(jié) 大氣大氣顆粒物顆粒物第二章第二章 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)Whoever saves one life, Saves the entire world掌握：掌握： 大氣污染物發(fā)生的遷移過程；大氣污染物發(fā)生的遷移過程；污染物參與光化學(xué)煙霧和硫酸型煙霧的形成過程和機理污染物參與光化學(xué)煙霧和硫酸型煙霧的形成過程和機理理解：理解： 大氣的層結(jié)結(jié)構(gòu)、大氣污染物及大氣運動的基本規(guī)律；大氣的層結(jié)結(jié)構(gòu)

3、、大氣污染物及大氣運動的基本規(guī)律；酸雨、溫室效應(yīng)及臭氧層破壞的機理酸雨、溫室效應(yīng)及臭氧層破壞的機理第一節(jié)第一節(jié) 大氣的組成及其主要污染物大氣的組成及其主要污染物本節(jié)要點本節(jié)要點F 大氣的主要成分大氣的主要成分F大氣層的結(jié)構(gòu)大氣層的結(jié)構(gòu)F大氣中的主要污染物大氣中的主要污染物思考題：思考題：什么是大氣溫度層結(jié)？什么是大氣溫度層結(jié)？什么是氣溫垂直遞減率？什么是氣溫垂直遞減率？ 1.1 大氣的組成大氣的組成大氣主要由大氣主要由氮、氧氮、氧和幾種和幾種惰性氣體惰性氣體組成，它們約占大氣組成，它們約占大氣總量的總量的99.9%以上。除氣體外，大氣中還懸浮著大量以上。除氣體外，大氣中還懸浮著大量固固體和液體

4、顆粒。體和液體顆粒。 按照停留時間的長短，大氣組分可分為三類：按照停留時間的長短，大氣組分可分為三類： 準(zhǔn)永久氣體：準(zhǔn)永久氣體：N2、Ar、Ne、Kr、Xe； 可變組分：可變組分：CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2 強可變組分：強可變組分：H2O、CO、NO、NH3、SO2、碳氫化合物碳氫化合物(HC)、顆粒物、顆粒物、H2S 主要來自人為源，其次是天然源主要來自人為源，其次是天然源 可變組分可變組分和和強可變組分強可變組分在大氣中停留時間短，有在大氣中停留時間短，有可能參與可能參與平流層或?qū)α鲗悠搅鲗踊驅(qū)α鲗又械幕瘜W(xué)變化，它們在大氣中的化學(xué)變化，它們在大氣中的時空分布受地域的影響，在不

5、同地區(qū)或高度，其中的時空分布受地域的影響，在不同地區(qū)或高度，其分布往往有很大的不同。分布往往有很大的不同。K 如冶煉廠、火力電廠所在地上空的大氣中含煙塵、如冶煉廠、火力電廠所在地上空的大氣中含煙塵、SO2、NOx等強可變組分較多等強可變組分較多 ；K 在化工區(qū)周圍的大氣中含有較多的無機或有機物質(zhì)；在化工區(qū)周圍的大氣中含有較多的無機或有機物質(zhì)； K 當(dāng)這些物質(zhì)在大氣中達到一定濃度時，就有可能產(chǎn)生當(dāng)這些物質(zhì)在大氣中達到一定濃度時，就有可能產(chǎn)生局部的大氣污染。局部的大氣污染。 成云致雨的必要條件（凝結(jié)核）成云致雨的必要條件（凝結(jié)核）主要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽固體雜質(zhì)固體雜質(zhì)生物體的基

6、本成分生物體的基本成分維持生物活動的必要物質(zhì)維持生物活動的必要物質(zhì)植物光合作用的原料；對地面保溫植物光合作用的原料；對地面保溫吸收紫外線，使地球上的生吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害物免遭過量紫外線的傷害成云致雨的必要條件；對地面保溫成云致雨的必要條件；對地面保溫大氣組成大氣組成主主 要要 作作 用用干干潔潔空空氣氣O3N2O2CO2大氣各成分的作用沒有空氣就沒有生命沒有空氣就沒有生命空氣是生命的支柱，它為人類及動物提供呼吸所需要空氣是生命的支柱，它為人類及動物提供呼吸所需要的的O2。一般成年人每天需要吸入。一般成年人每天需要吸入13kg（10m3）的空氣。）的空氣。為植物的光合

7、作用提供為植物的光合作用提供CO2，合成碳水化合物，提供，合成碳水化合物，提供人類和動物的食物。人類和動物的食物。大氣中的氮通過不同形式的固氮作用以及一系列復(fù)雜大氣中的氮通過不同形式的固氮作用以及一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樯豢扇鄙俚牡纳锘瘜W(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樯豢扇鄙俚陌被岚被??？諝庾饔每諝庾饔么髿庠谝蕴枮槟茉吹凝嫶蟮恼麴s室中起大氣在以太陽為能源的龐大的蒸餾室中起冷凝器冷凝器的作的作用，形成降雨，從而把水從海洋輸送到陸地，為陸地生用，形成降雨，從而把水從海洋輸送到陸地，為陸地生物提供了必要的生活條件。物提供了必要的生活條件。大氣還吸收來自外層空間的大氣還吸收來自外層空間的宇宙射線

8、宇宙射線和來自太陽的大和來自太陽的大部分部分電磁輻射，電磁輻射，濾掉了波長小于濾掉了波長小于290納米的紫外輻射，使納米的紫外輻射，使地球上的生物免受其傷害。地球上的生物免受其傷害。1.2.1 大氣質(zhì)量在鉛直方向的分布大氣質(zhì)量在鉛直方向的分布 大氣質(zhì)量在鉛直方向的分布是極不均勻的。大氣質(zhì)量在鉛直方向的分布是極不均勻的。高度高度h(km)5123080質(zhì)量質(zhì)量W(%)50909999.9991.2 大氣層的結(jié)構(gòu)大氣層的結(jié)構(gòu) 把靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布，稱為把靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布，稱為大氣大氣溫度層結(jié)溫度層結(jié)和和大氣密度層結(jié)大氣密度層結(jié)。 根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和

9、運動規(guī)律，可將根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運動規(guī)律，可將大大氣劃分為氣劃分為1.2.2 大氣溫度層結(jié)和大氣密度層結(jié)大氣溫度層結(jié)和大氣密度層結(jié)（lonosphere）逸散層逸散層熱層（熱層（thermsphere）中中間層（間層（mesosphere)平流層（平流層（stratosphere）對流層對流層(troposphere)對流層是大氣的底層，其平均厚度為對流層是大氣的底層，其平均厚度為12km。該層內(nèi)氣溫隨高度的增加而降低，因為對流層內(nèi)大該層內(nèi)氣溫隨高度的增加而降低，因為對流層內(nèi)大氣的重要熱源是來自地面的長波輻射。氣的重要熱源是來自地面的長波輻射。大氣垂直遞減率大氣垂直遞減率：隨高度升

10、高氣溫的降低率，通常隨高度升高氣溫的降低率，通常用下式表示：用下式表示： = -dT/dz式中：式中：T：絕對溫度，：絕對溫度，K； z：高度。：高度。 在對流層中，平均在對流層中，平均dT/dz0且且0. 6/100m。 1. 對流層 (troposphere) 此式表征大氣溫度層結(jié)此式表征大氣溫度層結(jié)每升高每升高100m，氣溫降低，氣溫降低0.62005年國家測繪局公布珠峰新高程為年國家測繪局公布珠峰新高程為8844.43米米 大氣中絕大多數(shù)天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層中。大氣中絕大多數(shù)天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層中。 這一層內(nèi)含有全部大氣質(zhì)量這一層內(nèi)含有全部大氣質(zhì)量3/4的大氣和幾乎所有的水的大氣和

11、幾乎所有的水汽，加之空氣的運動會造成汽，加之空氣的運動會造成風(fēng)、雨、雷電和冷暖轉(zhuǎn)變風(fēng)、雨、雷電和冷暖轉(zhuǎn)變等等復(fù)雜的天氣現(xiàn)象，復(fù)雜的天氣現(xiàn)象，對天氣分析和預(yù)報具有重要意義。對天氣分析和預(yù)報具有重要意義。 從污染源排放出的污染物幾乎都直接進入對流層，因從污染源排放出的污染物幾乎都直接進入對流層，因而這些而這些污染物的遷移轉(zhuǎn)化污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程也主要發(fā)生在這一層內(nèi)。過程也主要發(fā)生在這一層內(nèi)。2. 平流層（stratosphere） 高度：高度：1750km。溫度：溫度：在在3035km以下的低層，隨高度的增加氣溫保以下的低層，隨高度的增加氣溫保持不變或稍有上升。從持不變或稍有上升。從3035km開

12、始，氣溫隨高度的增開始，氣溫隨高度的增加而升高。到平流層頂時，溫度可接近加而升高。到平流層頂時，溫度可接近0。在在15-60km高度范圍內(nèi)存在一臭氧層，高度范圍內(nèi)存在一臭氧層，其厚度在其厚度在20km左右。臭氧分子能夠吸收來自太陽的紫外輻射而分解為氧左右。臭氧分子能夠吸收來自太陽的紫外輻射而分解為氧原子和氧分子，當(dāng)它們又重新化合為臭氧分子時，便可釋原子和氧分子，當(dāng)它們又重新化合為臭氧分子時，便可釋放出大量的熱能，放出大量的熱能，這就是平流層溫度升高的原因這就是平流層溫度升高的原因。 平流層內(nèi)由于上熱下冷，空氣垂直對流運動很小，只能平流層內(nèi)由于上熱下冷，空氣垂直對流運動很小，只能隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生

13、平流運動。隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平流運動。 污染物進入平流層后，它會污染物進入平流層后，它會由此而形成一薄層，使污染物遍布全球。由此而形成一薄層，使污染物遍布全球。 平流層內(nèi)水汽和塵埃都很少，幾乎沒有云、雨等天氣平流層內(nèi)水汽和塵埃都很少，幾乎沒有云、雨等天氣現(xiàn)象出現(xiàn)。大氣透明度也很好，現(xiàn)象出現(xiàn)。大氣透明度也很好，現(xiàn)代超高速飛機多在平流現(xiàn)代超高速飛機多在平流層底部飛行，既平穩(wěn)又安全層底部飛行，既平穩(wěn)又安全。然而飛機排放出來的廢物可。然而飛機排放出來的廢物可破壞臭氧層，因而成了人們關(guān)注的全球性的問題。破壞臭氧層，因而成了人們關(guān)注的全球性的問題。3. 中間層（mesosphere） 高度：高度：5080k

14、m溫度：溫度：氣溫隨高度的增加而降低。頂部可達氣溫隨高度的增加而降低。頂部可達-92左右。左右。垂直溫度分布特征與對流層相似。垂直溫度分布特征與對流層相似。由于層內(nèi)熱源僅靠其下部的平流層提供，因而下熱上由于層內(nèi)熱源僅靠其下部的平流層提供，因而下熱上冷，故空氣垂直運動相當(dāng)強烈。冷，故空氣垂直運動相當(dāng)強烈。夜光云夜光云高度：高度： 80-500km。溫度：溫度：溫度隨高度的增加而迅速上升溫度隨高度的增加而迅速上升。 頂部可達到頂部可達到1000K以上。該層內(nèi)空氣極稀薄，在太陽紫以上。該層內(nèi)空氣極稀薄，在太陽紫外線和宇宙射線的輻射下，空氣處于高度電離狀態(tài)，因外線和宇宙射線的輻射下，空氣處于高度電離狀

15、態(tài)，因而熱層也可稱為而熱層也可稱為電離層電離層。4. 熱層（thermsphere）太陽風(fēng)與地磁場太陽風(fēng)與地磁場1.3 大氣中的主要污染物大氣中的主要污染物按物理狀態(tài)：氣態(tài)污染物和顆粒物；按形成過程：一次污染物和二次污染物；按化學(xué)組成：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、含鹵化合物。硫的氧化物主要是硫的氧化物主要是二氧化硫二氧化硫和和三氧化硫三氧化硫，其中大部分，其中大部分來自含硫化石燃料的燃燒。有色金屬冶煉廠和硫酸廠來自含硫化石燃料的燃燒。有色金屬冶煉廠和硫酸廠等也要排放相當(dāng)數(shù)量硫的氧化物。等也要排放相當(dāng)數(shù)量硫的氧化物。 二氧化碳二氧化碳主要是燃料燃燒的產(chǎn)物主要是燃料燃燒的產(chǎn)物。汽車。汽車行

16、駛頻繁地區(qū)行駛頻繁地區(qū)容易產(chǎn)生高濃度的一氧化碳，但是它不會在空氣中積容易產(chǎn)生高濃度的一氧化碳，但是它不會在空氣中積累，一氧化碳經(jīng)過各種化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)，能轉(zhuǎn)化為累，一氧化碳經(jīng)過各種化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)，能轉(zhuǎn)化為二氧化碳，但這個反應(yīng)很緩慢。二氧化碳，但這個反應(yīng)很緩慢。 氮氧化物氮氧化物是是NONO、N2ON2O、NO2NO2、N2O3N2O3、N2O5N2O5等的總稱。其等的總稱。其中對大氣造成污染的主要是中對大氣造成污染的主要是一氧化氮和二氧化氮一氧化氮和二氧化氮，它，它們大部分來自燃料燃燒（包括汽車廢氣排放）。們大部分來自燃料燃燒（包括汽車廢氣排放）。 氟氯烴氟氯烴中用作致冷劑或煙霧劑的氟里昂中

17、用作致冷劑或煙霧劑的氟里昂-11-11（CFCl3CFCl3）和氟里昂和氟里昂-12-12（CF2Cl2CF2Cl2）性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，不溶于水，不）性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，不溶于水，不參與任何生物反應(yīng)。這些氣體從低層大氣逸入平流層，參與任何生物反應(yīng)。這些氣體從低層大氣逸入平流層，通過光化學(xué)反應(yīng)，破壞臭氧層。通過光化學(xué)反應(yīng)，破壞臭氧層。此外，空氣中的污染物還有核爆炸產(chǎn)生的此外，空氣中的污染物還有核爆炸產(chǎn)生的放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)等。等。 第二節(jié)第二節(jié) 大氣中污染物的遷移大氣中污染物的遷移污染物在大氣中的遷移是指由污染源排放出污染物在大氣中的遷移是指由污染源排放出來的污染物由于來的污染物由于空氣的運動空氣的運動

18、使其傳輸和分散使其傳輸和分散的過程。的過程。遷移過程可使污染物濃度降低。遷移過程可使污染物濃度降低。大氣圈中空氣的運動主要是由于溫度差異引大氣圈中空氣的運動主要是由于溫度差異引起的。起的。本節(jié)要點本節(jié)要點F輻射逆溫層輻射逆溫層F氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率F大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度F影響大氣污染物遷移的因素影響大氣污染物遷移的因素2.1 輻射逆溫層輻射逆溫層 在對流層中，氣溫一般是隨高度增加而降低。但在對流層中，氣溫一般是隨高度增加而降低。但在一定條件下會出現(xiàn)反常現(xiàn)象。在一定條件下會出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。 這可由這可由的變化情況來判斷。當(dāng)?shù)淖兓闆r來判斷。當(dāng)0時，稱為等溫時，稱

19、為等溫氣層；氣層；當(dāng)當(dāng)0時，稱為時，稱為逆溫氣層。逆溫氣層。 例如：在山區(qū)，山峰上方，日光照射，上面的空氣例如：在山區(qū)，山峰上方，日光照射，上面的空氣溫度高，下面的山谷溫度低，就形成逆溫層。溫度高，下面的山谷溫度低，就形成逆溫層。 逆溫層的形成原因主要有以下幾種：一是逆溫層的形成原因主要有以下幾種：一是地面輻射冷卻；二是空氣平流冷卻；三是空氣下地面輻射冷卻；二是空氣平流冷卻；三是空氣下沉增溫；四是空氣的亂流混合；五是鋒面上形成沉增溫；四是空氣的亂流混合；五是鋒面上形成的逆溫。的逆溫。 按形成的原因不同，將逆溫層可分為按形成的原因不同，將逆溫層可分為輻射逆輻射逆溫層，平流逆溫層，下沉逆溫層，鋒面

20、逆溫層和溫層，平流逆溫層，下沉逆溫層，鋒面逆溫層和亂流逆溫層亂流逆溫層。 當(dāng)白天地面受日照而升溫時，近地面空氣的溫度隨之身高。當(dāng)白天地面受日照而升溫時，近地面空氣的溫度隨之身高。夜晚夜晚，地面向大氣輻射白天吸收的熱量而逐漸冷卻，地面向大氣輻射白天吸收的熱量而逐漸冷卻，近地面的氣溫隨之降近地面的氣溫隨之降低低。離地愈近，氣溫冷卻愈快，。離地愈近，氣溫冷卻愈快，離地愈遠的空氣受地面影響愈弱，離地愈遠的空氣受地面影響愈弱，降溫愈慢，形成自地面開始的輻射逆溫。輻射逆溫隨著地面的冷卻降溫愈慢，形成自地面開始的輻射逆溫。輻射逆溫隨著地面的冷卻逐漸向上擴展逐漸向上擴展，到日出前逆溫充分發(fā)展。，到日出前逆溫充

21、分發(fā)展。 日出后，地面吸收太陽的輻射逐漸升溫，逆溫層又逐漸自下而日出后，地面吸收太陽的輻射逐漸升溫，逆溫層又逐漸自下而上消失。上消失。到上午九點鐘左右，逆溫全部消失。到上午九點鐘左右，逆溫全部消失。 出現(xiàn)逆溫時，好像一個蓋子阻礙它下面的污染物質(zhì)擴出現(xiàn)逆溫時，好像一個蓋子阻礙它下面的污染物質(zhì)擴散，對大氣污染擴散影響極大，因此許多大氣污染事散，對大氣污染擴散影響極大，因此許多大氣污染事件都發(fā)生在具有逆溫層與靜風(fēng)的氣象條件下。件都發(fā)生在具有逆溫層與靜風(fēng)的氣象條件下。 逆溫對污染物的影響？逆溫對污染物的影響？ 當(dāng)一團干空氣或未飽和的濕空氣與外界當(dāng)一團干空氣或未飽和的濕空氣與外界沒有任何熱沒有任何熱量交

22、換量交換,做升降運動，且氣塊內(nèi)做升降運動，且氣塊內(nèi)沒有任何水相變化時沒有任何水相變化時的的溫度變化過程溫度變化過程叫干絕熱過程。叫干絕熱過程。 2.2 氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率286. 0)()(1111222PPPPTTTdpdCART1、T2：分別為絕熱過程起始和終結(jié)的溫度；：分別為絕熱過程起始和終結(jié)的溫度；P1、P2：分別為絕熱過程起始和終結(jié)的壓力；：分別為絕熱過程起始和終結(jié)的壓力；A：功熱當(dāng)量；：功熱當(dāng)量；Rd：干熱過程的狀態(tài)常數(shù)；：干熱過程的狀態(tài)常數(shù)；Cpd：干空氣的定壓比熱；：干空氣的定壓比熱；0.286稱為泊松常數(shù)。稱為泊松常數(shù)。 泊泊 松松 方方

23、 程程描述氣塊在絕熱過程中描述氣塊在絕熱過程中P和和T的關(guān)系的關(guān)系干絕熱垂直遞減率干絕熱垂直遞減率，用用 d表示：干空氣在上升時表示：干空氣在上升時溫度降低值與上升高度的比值。溫度降低值與上升高度的比值。C/100m1 /10977. 0 2399. 0665.9801039. 2o48cmCCAgpddT2 T0- d（Z-Z0） 式中：（式中：（Z-Z0）上升高度差；上升高度差； T2-干空氣達到高度干空氣達到高度Z的溫度；的溫度； T0起始高度起始高度Z0處的溫度。處的溫度。利用干絕熱遞減率，對于上升的空氣得到：利用干絕熱遞減率，對于上升的空氣得到：注意注意：原因：原因：氣溫垂直遞減率氣

24、溫垂直遞減率是是大氣大氣溫度隨著距離地面溫度隨著距離地面越來越遠得到的熱量越來越少。越來越遠得到的熱量越來越少。d1/100m異同異同干絕熱垂直遞減率干絕熱垂直遞減率氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率mC 100/6 . 00干絕熱垂直遞減率是干絕熱垂直遞減率是干空氣干空氣在絕熱上升在絕熱上升或絕熱下降運動過程中由于做功氣塊本或絕熱下降運動過程中由于做功氣塊本身的溫度變化身的溫度變化大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度是指氣層的穩(wěn)定程度。是指氣層的穩(wěn)定程度?？諝饪諝獾姆€(wěn)定性的穩(wěn)定性受受密度層結(jié)和受溫度層結(jié)密度層結(jié)和受溫度層結(jié)所制約。所制約。 2.3 大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度(Atmosphere Stability)

25、判斷方法：若判斷方法：若 d 表明大氣是穩(wěn)定的；表明大氣是穩(wěn)定的； 若若 d 表明大氣是不穩(wěn)定的；表明大氣是不穩(wěn)定的； 若若 d 表明大氣處于平衡狀態(tài)表明大氣處于平衡狀態(tài)。一般來講，大氣垂直遞減率越大，氣塊越不一般來講，大氣垂直遞減率越大，氣塊越不穩(wěn)定；反之，氣塊就越穩(wěn)定。穩(wěn)定；反之，氣塊就越穩(wěn)定。大氣穩(wěn)定度對污染物在大氣中的擴散有很大影大氣穩(wěn)定度對污染物在大氣中的擴散有很大影響響。大氣越不穩(wěn)定，污染物的擴散速率就越快；大氣越不穩(wěn)定，污染物的擴散速率就越快；反之，則越慢。反之，則越慢。 空氣的機械運動，如空氣的機械運動，如風(fēng)和湍流風(fēng)和湍流大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度天氣形勢和地理地勢造成的天氣形勢和地

26、理地勢造成的逆溫現(xiàn)象逆溫現(xiàn)象污染源本身的特性污染源本身的特性 2.4 影響大氣污染物遷移的因素影響大氣污染物遷移的因素污染物在大氣中的擴散取決于三個因素：污染物在大氣中的擴散取決于三個因素： 風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴散；風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴散； 湍流可使污染物向各方向擴散；湍流可使污染物向各方向擴散； 濃度梯度可使污染物發(fā)生質(zhì)量擴散。濃度梯度可使污染物發(fā)生質(zhì)量擴散。 其中其中風(fēng)風(fēng)和和湍流湍流起主導(dǎo)作用。起主導(dǎo)作用。 風(fēng)和大氣湍流的影響風(fēng)和大氣湍流的影響（a）為無湍流時，煙團僅僅依靠分子擴散使煙團長大，煙團的）為無湍流時，煙團僅僅依靠分子擴散使煙團長大，煙團的擴散速率非常緩慢，其擴散速率比湍流擴

27、散小擴散速率非常緩慢，其擴散速率比湍流擴散小56個數(shù)量級；個數(shù)量級；（b）為煙團在遠小于其尺度的湍渦中擴散，由于煙團邊緣受到）為煙團在遠小于其尺度的湍渦中擴散，由于煙團邊緣受到小湍渦的擾動，逐漸與周邊空氣混合而緩慢膨脹，濃度逐漸降小湍渦的擾動，逐漸與周邊空氣混合而緩慢膨脹，濃度逐漸降低，煙流幾乎呈直線向下風(fēng)運動；低，煙流幾乎呈直線向下風(fēng)運動； （c）為煙團在與其尺度接近的湍渦中擴散，在湍渦的切入卷出）為煙團在與其尺度接近的湍渦中擴散，在湍渦的切入卷出作用下煙團被迅速撕裂，大幅度變形，橫截面快速膨脹，因而擴作用下煙團被迅速撕裂，大幅度變形，橫截面快速膨脹，因而擴散較快，煙流呈小擺幅曲線向下風(fēng)運動

28、；散較快，煙流呈小擺幅曲線向下風(fēng)運動；（d）為煙團在遠大于其尺度的湍渦中擴散，煙團受大湍渦的卷）為煙團在遠大于其尺度的湍渦中擴散，煙團受大湍渦的卷吸擾動影響較弱，其本身膨脹有限，煙團在大湍渦的夾帶下作較吸擾動影響較弱，其本身膨脹有限，煙團在大湍渦的夾帶下作較大擺幅的蛇形曲線運動。大擺幅的蛇形曲線運動。 2. 大氣穩(wěn)定度的影響大氣穩(wěn)定度的影響F 大氣穩(wěn)定度隨著氣溫層結(jié)的分布而變化，是直接影響大大氣穩(wěn)定度隨著氣溫層結(jié)的分布而變化，是直接影響大氣污染物擴散的極重要因素。氣污染物擴散的極重要因素。大氣越不穩(wěn)定，污染物的擴大氣越不穩(wěn)定，污染物的擴散速率就越快；反之，則越慢散速率就越快；反之，則越慢。 F

29、當(dāng)近地面的大氣處于當(dāng)近地面的大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)時，由于上部氣溫低而密時，由于上部氣溫低而密度大，下部氣溫高而密度小，兩者之間形成的密度差導(dǎo)致度大，下部氣溫高而密度小，兩者之間形成的密度差導(dǎo)致空氣在豎直方向產(chǎn)生強烈的對流，使得空氣在豎直方向產(chǎn)生強烈的對流，使得煙流迅速擴散煙流迅速擴散。F大氣處于大氣處于逆溫層結(jié)的穩(wěn)定狀態(tài)逆溫層結(jié)的穩(wěn)定狀態(tài)時，將抑制空氣的上下擴散，時，將抑制空氣的上下擴散，使得排向大氣的各種污染物質(zhì)因此而在局部地區(qū)大量使得排向大氣的各種污染物質(zhì)因此而在局部地區(qū)大量聚積聚積。F當(dāng)污染物的濃度增大到一定程度并在局部地區(qū)停留足夠長當(dāng)污染物的濃度增大到一定程度并在局部地區(qū)停留足

30、夠長的時間，就可能造成大氣污染。的時間，就可能造成大氣污染。 煙流在不同穩(wěn)定度下的擴散形態(tài)（自學(xué)）煙流在不同穩(wěn)定度下的擴散形態(tài)（自學(xué)）（1）波浪型）波浪型 發(fā)生在發(fā)生在不穩(wěn)定大氣不穩(wěn)定大氣中。大氣湍流強烈，煙流呈中。大氣湍流強烈，煙流呈上下左右劇烈翻卷的波浪狀向下風(fēng)向輸送，多出現(xiàn)在上下左右劇烈翻卷的波浪狀向下風(fēng)向輸送，多出現(xiàn)在陽光較強的陽光較強的晴朗白天晴朗白天。污染物隨著大氣運動向各個方。污染物隨著大氣運動向各個方向迅速擴散，地面落地濃度較高，最大濃度點距排放向迅速擴散，地面落地濃度較高，最大濃度點距排放源較近，大氣污染物濃度隨著遠離排放源而迅速降低，源較近，大氣污染物濃度隨著遠離排放源而迅

31、速降低，對排放源附近的居民有害。對排放源附近的居民有害。 （2）錐形）錐形 大氣處于大氣處于中性或弱穩(wěn)定狀態(tài)中性或弱穩(wěn)定狀態(tài)。煙流擴散能力弱。煙流擴散能力弱于波浪型，離開排放源一定距離后，煙流沿基本保于波浪型，離開排放源一定距離后，煙流沿基本保持水平的軸線呈圓錐形擴散，多出現(xiàn)持水平的軸線呈圓錐形擴散，多出現(xiàn)陰天多云的白陰天多云的白天和強風(fēng)的夜間天和強風(fēng)的夜間。大氣污染物輸送距離較遠，落地。大氣污染物輸送距離較遠，落地濃度也比波浪型低。濃度也比波浪型低。 （3）帶型）帶型 出現(xiàn)在出現(xiàn)在逆溫層結(jié)的穩(wěn)定大氣逆溫層結(jié)的穩(wěn)定大氣中。大氣幾乎無湍流發(fā)生，中。大氣幾乎無湍流發(fā)生，煙流在豎直方向上擴散速度很小

32、，其厚度在漂移方向上基本不煙流在豎直方向上擴散速度很小，其厚度在漂移方向上基本不變，像一條長直的帶子，而呈扇形在水平方向緩慢擴散，也稱變，像一條長直的帶子，而呈扇形在水平方向緩慢擴散，也稱為扇型，多出現(xiàn)于為扇型，多出現(xiàn)于弱風(fēng)晴朗的夜晚和早晨弱風(fēng)晴朗的夜晚和早晨。由于逆溫層的。由于逆溫層的存在，污染物不易擴散稀釋，但輸送較遠。若排放源較低，污存在，污染物不易擴散稀釋，但輸送較遠。若排放源較低，污染物在近地面處的濃度較高，遇到高大障礙物阻擋時，會在該染物在近地面處的濃度較高，遇到高大障礙物阻擋時，會在該區(qū)域聚積以致造成污染。如果排放源很高時，近距離的地面上區(qū)域聚積以致造成污染。如果排放源很高時，近

33、距離的地面上不易形成污染。不易形成污染。 （4）爬升型）爬升型 大氣某一高度的大氣某一高度的上部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而下部上部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而下部為穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)。如果排放源位于這一高度，則煙流下側(cè)邊。如果排放源位于這一高度，則煙流下側(cè)邊界清晰平直，向上方湍流擴散形成一屋脊?fàn)?，故又稱為屋界清晰平直，向上方湍流擴散形成一屋脊?fàn)?，故又稱為屋脊型。這種煙云多出現(xiàn)于地面附近有脊型。這種煙云多出現(xiàn)于地面附近有輻射逆溫日落前輻射逆溫日落前后后，而高空受冷空氣影響仍保持遞減層結(jié)。由于污染物只，而高空受冷空氣影響仍保持遞減層結(jié)。由于污染物只向上方擴散而不向下擴散，因而地面污染物的濃度小。向上方擴散而不向下擴

34、散，因而地面污染物的濃度小。（5）熏煙型）熏煙型 與爬升型相反，大氣某一高度的與爬升型相反，大氣某一高度的上部處于穩(wěn)定狀態(tài)，而下部為不上部處于穩(wěn)定狀態(tài)，而下部為不穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。若排放源在這一高度附近，上部的逆溫層好像一個蓋子，使煙。若排放源在這一高度附近，上部的逆溫層好像一個蓋子，使煙流的向上擴散受到抑制，而下部的湍流擴散比較強烈，也稱為漫煙型煙云。流的向上擴散受到抑制，而下部的湍流擴散比較強烈，也稱為漫煙型煙云。這種煙云多出現(xiàn)在這種煙云多出現(xiàn)在日出之后日出之后，近地層大氣輻射逆溫消失的短時間內(nèi)，此，近地層大氣輻射逆溫消失的短時間內(nèi)，此時地面的逆溫已自下而上逐漸被破壞，而一定高度之上仍保持

35、逆溫。這種時地面的逆溫已自下而上逐漸被破壞，而一定高度之上仍保持逆溫。這種煙流迅速擴散到地面，在接近排放源附近區(qū)域的污染物濃度很高，煙流迅速擴散到地面，在接近排放源附近區(qū)域的污染物濃度很高，地面地面污染最嚴(yán)重污染最嚴(yán)重。 天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況，局天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況，局部地區(qū)的氣象條件總是受天氣形勢的影響。部地區(qū)的氣象條件總是受天氣形勢的影響。 不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起可使不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起可使某一地區(qū)的污染程度加重。某一地區(qū)的污染程度加重。3.天氣形勢和地理地勢的影響天氣形勢和地理地勢的影響 海洋、大陸的物理性質(zhì)有很大差別，海洋由海洋、大陸的

36、物理性質(zhì)有很大差別，海洋由于有大量水其表面溫度變化緩慢，而大陸表面溫于有大量水其表面溫度變化緩慢，而大陸表面溫度變化劇烈。度變化劇烈。 海風(fēng)海風(fēng)：空氣從海洋流向大陸而生成海風(fēng)。：空氣從海洋流向大陸而生成海風(fēng)。 陸風(fēng)陸風(fēng)：陸地上空的空氣流向海洋而生成陸風(fēng)。：陸地上空的空氣流向海洋而生成陸風(fēng)。 （1）海陸風(fēng)）海陸風(fēng)日間陸地受太陽輻射增溫，陸面上空日間陸地受太陽輻射增溫，陸面上空空氣迅空氣迅 速增溫而向上抬升，海面上由速增溫而向上抬升，海面上由于其熱力特性受熱慢，上空的氣溫相于其熱力特性受熱慢，上空的氣溫相對較冷，冷空氣下沉并在近地面流向?qū)^冷，冷空氣下沉并在近地面流向附近較熱的陸面，補充那兒因熱空氣附近較熱的陸面，補充那兒因熱空氣上升而造成的空缺，形成海風(fēng)上升而造成的空缺，形成海風(fēng) 夜間夜間，陸地溫降又比海洋快，陸地溫降又比海洋快，近地氣層的氣溫近地氣層的氣溫低于海面上的氣溫低于海面上的氣溫，形成了高于海面上的氣壓，于，形成了高于海面上的氣壓，于是空氣從陸地流向海上，形成是空氣從陸地流向海上，形成陸風(fēng)陸風(fēng)。 海陸風(fēng)對空氣污染的影響海陸風(fēng)對空氣污染的影響（1）循環(huán)作用）循環(huán)作用 如果污染源處于居地環(huán)流之中，污染物就可能循環(huán)累積達到如果污染源處于居地環(huán)流之中，污染物就可能循環(huán)累積達到較高的濃度。直接排入上層反向氣