大氣污染物的擴(kuò)散與氣象條件

1、大氣污染物的擴(kuò)散與氣象條件第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二(1)波浪型。 氣溫直減率大于干絕熱遞減率,大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，煙形擺動(dòng)大、 擴(kuò)散快，大氣污染物很快擴(kuò)散到地面，對(duì)附近居民有害，但對(duì)距離較遠(yuǎn)的區(qū)域影響小，一般不易發(fā)生煙霧事件。這種類型多發(fā)生在夏天或晴天的中午。(2）錐型。當(dāng)氣溫直減率與干絕熱遞減率差別不太大，或風(fēng)速較大時(shí)，大氣穩(wěn)定度呈中性，此時(shí)水平擴(kuò)散大于垂直擴(kuò)散，因而煙形呈圓錐型。這種煙形多發(fā)生在陰天或大風(fēng)天氣條件下。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二(3)扇型。當(dāng)氣溫自下向上增加，大氣處于穩(wěn)

2、定狀態(tài)，一般風(fēng)速微弱，煙氣在逆溫層內(nèi)只能在水平方向呈扇型逐漸散開(kāi)，擴(kuò)散極慢。這種煙形的大氣污染物可傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，如遇山丘或高建筑物則發(fā)生下沉作用，以致對(duì)該地區(qū)造成嚴(yán)重污染。如果污染源排放的煙羽髙度高于逆溫層，則近源處地面的污染物濃低；如果污染源排放的煙羽位于逆溫層內(nèi)，則污染物難以稀釋擴(kuò)散，易造成大氣污染。其多發(fā)生在晴天的夜間或清晨，風(fēng)速 較小的情況下。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二(4)熏煙型。在煙囪頂部以上的大氣層處于穩(wěn)定狀態(tài)，煙囪高度以下的大氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)上面的逆溫層好像一個(gè)“鍋蓋”，使污染源排放的煙氣不能向上擴(kuò)

3、散，而只能大量下沉，在下風(fēng)向地面造成嚴(yán)重污染，許多煙霧事件均是在此條件下形成的。這種煙形通常發(fā)生在冬季日出后12 h，持續(xù)時(shí)間約0.51 h。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二(5)屋脊型。其成因與熏煙型的大氣狀況正好相反，煙囪高度以下的大氣層處于穩(wěn) 定狀態(tài)，煙囪髙度頂部以上的大氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)下面的逆溫層阻止煙氣向下擴(kuò) 散，而只向上部擴(kuò)散，煙形呈屋脊型。這種煙形下部濃度小，如不與山丘或建筑相遇，不會(huì)造成嚴(yán)重污染。這種情況下多發(fā)生于晴天傍晚。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分

4、，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第8頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第9頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 5、混合層厚度概念由于熱力和動(dòng)力作用，大氣邊界層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)上、下層湍流強(qiáng)度不同的現(xiàn)象。若下

5、層空氣湍流強(qiáng)，上層空氣湍流弱，中間存在一個(gè)湍流強(qiáng)度不連續(xù)面，此時(shí)湍流不連續(xù)面上下兩側(cè)污染物濃度差別很大，該不連續(xù)面猶如一個(gè)蓋子一樣，抑制下層空氣向上輸送，污染物在下層空氣強(qiáng)烈混合，稱不連續(xù)面以下能發(fā)生強(qiáng)烈湍流混合的層次為混合層，其髙度稱為混合層高度或混合層厚度。 第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 在混合層內(nèi)氣溫隨高度呈中性或不穩(wěn)定分布，在混合層以上 則是穩(wěn)定分布?；旌蠈雍穸仁堑孛鏌峥諝鈱?duì)流所能到達(dá)的高度，因此它是影響大氣污染 物鉛直擴(kuò)散的重要因索，它表示污染物在垂直方向上能被熱力湍流影響的范圍。第12頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月2

6、0日，14點(diǎn)51分，星期二氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 大氣混合層產(chǎn)生的主要原因是溫度層結(jié)的不連續(xù)性，即有上部逆溫的存在。根據(jù)成 因的不同，混合層可分為以下幾類： 1、逆溫破壞產(chǎn)生的混合層2、對(duì)流混合層3、下沉逆溫混合層4、城市熱島混合層5、海陸邊界混合層(海陸熱力內(nèi)邊界層 第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二下沉逆溫（地面逆溫） 下沉壓縮增溫效應(yīng)引起，一般上升降溫，下沉增溫； hhHH 氣團(tuán)下沉過(guò)程中，由于受到壓縮，頂部下降距離大，增溫多，底部下降距離相對(duì)小，增溫少，因此形成頂部溫度高，底部溫度低的氣團(tuán)。 因?yàn)閔h,所以HH第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月2

7、0日，14點(diǎn)51分，星期二陸邊界混合層(海陸熱力內(nèi)邊界層在海岸地帶，白天有海風(fēng)吹向陸地時(shí)，因陸地白日的氣溫比海面髙，由海洋吹向陸地 的氣流下部逐漸被陸地地面加熱，湍流增強(qiáng)，層結(jié)變?yōu)椴环€(wěn)定或中性。而其上部仍然保持 來(lái)自海洋上的穩(wěn)定層結(jié)，此時(shí)氣流下部即形成混合層，也稱該層為熱力內(nèi)邊界層。該混合 層的髙度隨離開(kāi)海陸交界處的距離而變化，越深入內(nèi)陸，混合層髙度越髙。第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二陸邊界混合層(海陸熱力內(nèi)邊界層由于溫度層結(jié)晝夜不同，因此混合層厚度也有日變化。晴朗微風(fēng)的夜間，鄉(xiāng)村地區(qū)可 能不存在混合層，城市由于熱島效應(yīng)，會(huì)有一定髙度的混合層。日出后，隨著地面

8、溫度的 升高，湍流增強(qiáng)，混合層厚度開(kāi)始增加，到午后達(dá)最大值。第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二可見(jiàn),混合層厚度對(duì)大氣污染物的稀釋擴(kuò)散影響很大如果污染源處在混合層內(nèi)，由于上部逆溫的存在強(qiáng)烈抑制了污染物的向上擴(kuò)散，可近似將混合層頂看作是污染物不能 穿越的上界面，污染物到達(dá)混合層頂時(shí)要向下反射,加重近地面層的空氣污染。如果污染 源的高度髙于混合層頂，則上部逆溫的存在可抑制污染物向近地面的擴(kuò)散，從而使地面濃 度降低?；旌蠈痈叨纫矔?huì)通過(guò)影響煙氣的抬升高度而影響污染物的落地濃度。第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5

9、月20日，14點(diǎn)51分，星期二6、降水對(duì)大氣污染物的凈化作用 降水的凈化作用包括云的吸收、降水對(duì)顆粒物的沖洗和捕集，降水對(duì)污染氣體的捕集作用等。 這些凈化過(guò)程不同，凈化效果也 不相同。降水的凈化作用與降水強(qiáng)度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，1 h降水量在1mm以下的，對(duì)污染 物的凈化作用不大,對(duì)較髙濃度的S02尤其如此；1 h降水量在2 mm以上時(shí)，污染物濃度 才有所降低；降水量大時(shí)，污染物濃度降低比較大?？梢?jiàn)降水是凈化空氣的有效因子。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 正因?yàn)榻邓莾艋諝獾挠行б蜃?，因此環(huán)評(píng)在進(jìn)行環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)時(shí)，為了 能

10、使監(jiān)測(cè)結(jié)果代表和反映評(píng)價(jià)區(qū)域的正常背景濃度，一般不要在大雨或雪后監(jiān)測(cè)。 當(dāng)然按照采樣的有關(guān)規(guī)定，也不能在降水時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 霧是懸浮在大氣近地面層的小水滴或小冰晶。 霧是在近地面層氣層非常穩(wěn)定的條件 下產(chǎn)生的，因此在有霧存在的條件下，近地面層的污染物難以擴(kuò)散，往往造成空氣的髙濃 度污染；但霧也可清洗空氣中的一些粒子或氣體污染物，因此在霧消散后，顆粒物可比霧 、形成前減少。 氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第20頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二7、天氣形勢(shì)影響近地面污染物濃度變化的各個(gè)氣象要素不是獨(dú)立的，也不是各自單獨(dú)對(duì)落地濃 度起作用。為了判斷各個(gè)氣象要素對(duì)污染物濃度的

11、綜合影響，應(yīng)分折天氣系統(tǒng)和大氣環(huán) 流形勢(shì)與污染的關(guān)系。天氣形勢(shì)是指大范圍氣壓分布狀況。局地氣象條件總是受天氣形勢(shì)的影響和制約 的，因此局地?cái)U(kuò)散條件與大型天氣條件相聯(lián)系。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第21頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二7、天氣形勢(shì)一般的污染物高濃度往往出現(xiàn)在準(zhǔn)靜止反氣旋控制的區(qū)域內(nèi)。這類反氣旋的結(jié)構(gòu)特征為地面是高氣壓，高空有暖溫度脊與之相伴。在這種情況下，一般天氣比較晴朗，風(fēng)速 較小，并伴有空氣的下沉運(yùn)動(dòng)，往往在幾百米或12 km的高度上形成下沉逆溫，阻止污 染物的擴(kuò)散，抑制湍流的向上發(fā)展，容易造成地面污染。氣象條件對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 第22頁(yè)

12、，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 復(fù)雜風(fēng)場(chǎng),是指評(píng)價(jià)范圍內(nèi)存在局地風(fēng)速、風(fēng)向等因子不一致的風(fēng)場(chǎng)。 一般是由于地表的地理特征或土地利用不一致，形成局地風(fēng)場(chǎng)或局地環(huán)流，如海邊、山谷、城市等地帶會(huì) 形成海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市熱島環(huán)流等。復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的彩響第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二海洋和大陸在白天和夜間的熱力差異，導(dǎo)致的白天和夜間海洋和陸地之間的風(fēng)向轉(zhuǎn)換。白天：海風(fēng)，夜晚：陸風(fēng)對(duì)污染擴(kuò)散的影響： 白天海風(fēng)吹向陸地，海風(fēng)處于下層，溫度較低，易于形成逆溫。 夜間陸風(fēng)吹向海洋，陸風(fēng)處于下層，溫度和海洋差別不大，不易形成逆溫易造成污染物往

13、返，海陸風(fēng)轉(zhuǎn)換期間，原隨陸風(fēng)吹向海洋的污染物又會(huì)被吹會(huì)陸地。循環(huán)作用，如果污染源處于海路風(fēng)交界處，并處于局地環(huán)流，則污染物很難擴(kuò)散出去，并不斷累積達(dá)到很高的濃度。1、海陸風(fēng) 第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二熱氣流上升冷氣流下降陸 地海 洋海風(fēng)陸風(fēng)白天夜晚表面溫度高表面溫度低表面溫度高表面溫度低海陸風(fēng)第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二熱氣流上升冷氣流下降陸 地海 洋海風(fēng)白天表面溫度高表面溫度低陸風(fēng)海陸風(fēng)海風(fēng)第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二熱氣流上升冷氣流下降陸 地海 洋陸風(fēng)夜晚表面溫度高表面溫度低海風(fēng)海

14、陸風(fēng)陸風(fēng)第27頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二3、熱力內(nèi)邊界層（簡(jiǎn)稱丁 TIBL)與海岸線熏煙 在沿?；蜓卮笮秃吹人w附近，當(dāng)出現(xiàn)向岸氣流(海風(fēng)時(shí)，由于水陸間的溫差和粗糙度不同，原處于穩(wěn)定層結(jié)的海上空氣流向陸地時(shí)，將發(fā)生較強(qiáng)烈的變性，從而形成一個(gè)自岸邊伸向內(nèi)陸在鉛垂方向逐漸增厚的熱力內(nèi)邊界層（TIBL)。TIBL是一種上邊界受逆 溫抑制的對(duì)流邊界層。當(dāng)處于穩(wěn)定大氣中的煙羽進(jìn)人這一混合層后，會(huì)出現(xiàn)較高濃度污 染，這種狀況通常稱為海岸線熏煙復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的彩響第29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的彩響第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 這種熏煙狀態(tài)下的最大地面濃度有可能比通常不穩(wěn)定狀態(tài)下的最大地面濃度高幾 倍，且由于海風(fēng)出現(xiàn)頻率較髙、持續(xù)較長(zhǎng)導(dǎo)致海岸線熏煙出現(xiàn)的頻率較高、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的彩響第31頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二第32頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二3、山谷風(fēng)白天：山坡升溫快，山坡氣流快速上升，空氣由谷底補(bǔ)充山坡谷風(fēng)夜間：山坡降溫快，山坡冷空氣流向谷底山風(fēng)處于山谷地區(qū)的污