大氣污染控制工程-第三章

1第三章大氣污染氣象學(xué)主要內(nèi)容：大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素

大氣熱力過程

大氣的運動和風(fēng)要求：理解氣象學(xué)基礎(chǔ)知識,掌握大氣穩(wěn)定度判定及大氣熱力學(xué)過程。2大氣擴散源受體大氣擴散酸雨越境轉(zhuǎn)移（日本、韓國……）污染物在大氣中的傳輸和擴散過程，與污染源本身的特性、氣象條件、地面特征和周圍地區(qū)建筑物分布等因素均有密切關(guān)系。氣象條件，如風(fēng)速、風(fēng)向、大氣湍流運動、氣溫垂直分布、大氣穩(wěn)定度等，對污染物的擴散稀釋有重要影響，帶來的污染結(jié)果也千差萬別。3第一節(jié)大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素大氣圈垂直結(jié)構(gòu)P67-68地球表面環(huán)繞著一層很厚的氣體，叫地球大氣，大氣是自然環(huán)境的重要組成部分。受地球引力而隨地球轉(zhuǎn)動的大氣層叫大氣圈，大氣圈的上界大約為1200-1400km。大氣圈從內(nèi)到外可分為五層：對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層。45對流層（～10km左右）集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層；溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C；強烈對流作用；溫度和濕度的水平分布不均，在熱帶海洋上空，空氣溫暖潮濕，在高緯度內(nèi)陸上空，空氣寒冷干燥。6大氣邊界層:對流層下層1～2km，其氣流受地面阻滯和摩擦的影響很大，稱為大氣邊界層。大氣邊界層中，氣溫的日變化很明顯，晝夜溫差可相差十幾度，風(fēng)速隨著高度的增加而增大。因此，大氣邊界層中，對流運動和湍流運動都很顯著。7平流層（對流層頂～50-55km）同溫層：對流層頂~25-35km，氣溫幾乎不隨高度發(fā)生變化，維持在-550C左右，稱為同溫層。同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加；平流層集中了大氣中大部分臭氧（臭氧層），臭氧層能強烈吸收波長中200-300nm的太陽紫外線。平流層中幾乎沒有大氣對流運動，大氣的垂直混合作用微弱，因此大氣污染物的停留時間很長。特別是進入平流層的氟氯烴類污染物，會大量消耗臭氧，造成臭氧減少和臭氧層空洞現(xiàn)象。8中間層（平流層頂～85km）中間層中，氣溫隨高度升高而迅速降低，頂部氣溫可達-83

0C。大氣的對流運動強烈，垂直混合作用明顯。9暖層（中間層頂～800km）在太陽照射和宇宙射線作用下，氣溫隨高度升高而增高；暖層氣體分子被高度電離，存在著大量的離子和電子，因此也被稱作電離層。散逸層（暖層以上）氣溫很高，空氣非常稀薄；空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸。大氣壓力和大氣密度隨高度的升高而降低。在80～85km以下的大氣層中，由于氣體擴散和湍流作用，大氣的組成基本不變。10主要氣象要素1．氣溫天氣預(yù)報中：距地面1.5m高處百葉箱中觀測到的空氣溫度。

氣溫的單位有攝氏度（0C）、熱力學(xué)溫度（K）。112．氣壓氣壓的單位：帕（Pa）、百帕（hPa）、大氣壓（atm）、mmHg規(guī)定：溫度00C、維度450的海平面上的氣壓為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。1atm＝101326Pa＝1013.26hPa=760mmHg

123．氣濕：空氣中水汽的含量，也叫空氣濕度絕對濕度——1m3濕空氣中含有的水汽質(zhì)量（單位：kg/m3）相對濕度——空氣的絕對濕度與同溫度下飽和濕度的百分比，稱為空氣的相對濕度。含濕量——濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質(zhì)量。水汽體積分?jǐn)?shù)——水汽在濕空氣中所占的體積分?jǐn)?shù)。13水平方向的空氣運動叫做風(fēng)。垂直方向的大氣運動叫做升降氣流。風(fēng)的來向叫風(fēng)向（16個方位圓周等分）風(fēng)速：單位時間內(nèi)空氣在水平方向上運動距離，單位為m/s或者km/h。

(km/h)

F－風(fēng)力級（0～12級）

4．風(fēng)向和風(fēng)速145．云

大氣中水汽的凝結(jié)現(xiàn)象叫做云。

云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國10分，國外8分）云高:云底距地面底高度低云（2000m以下），中云（2000-6000m）

高云（6000m以上）云狀:卷云（線）,積云（塊）,層云（面),雨層云(無定形）15云

高云（6000m以上）中云（2000-6000m）低云（2000m以下）166．能見度正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離級別（0~9級，相應(yīng)距離為50～50000米）主要氣象要素17大氣能見度的影響對大氣能見度或清晰度有影響的污染物，一般是氣溶膠粒子、能通過大氣反應(yīng)生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體，包括：總懸浮顆粒物（TSP）SO2和其它氣態(tài)含硫化合物，在大氣中以較大反應(yīng)速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子NO和NO2，在大氣中反應(yīng)生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子光化學(xué)煙霧，反應(yīng)生成亞微米的氣溶膠粒子18第二節(jié)大氣的熱力過程太陽、大氣和地面的熱交換P73太陽以紫外線、可見光、紅外線的形式輻射熱量太陽輻射加熱地球表面地面長波輻射加熱大氣近地層大氣溫度隨地表溫度變化19大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對流

定性描述：

外力使氣塊上升或下降氣塊去掉外力后氣塊減速，有返回趨勢，穩(wěn)定氣塊加速上升或下降，不穩(wěn)定氣塊停在外力去掉處，中性不穩(wěn)定條件下有利于氣體的擴散20

逆溫逆溫不利于擴散:具有逆溫層的大氣層是強穩(wěn)定的大氣層，污染的空氣不易穿過逆溫層，而只能中其下方聚集或緩慢擴散，因此可能造成嚴(yán)重污染。輻射：1.輻射逆溫:地面白天加熱，大氣自下而上變暖；

地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻

太陽

地球

：短波

地球

大氣層：長波

大氣吸收長波強21

輻射逆溫的生消過程P77-7822煙流形狀與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系P79

波浪型（大氣不穩(wěn)定,污染物擴散良好）錐型（大氣穩(wěn)定度為中性或弱穩(wěn)定）扇型（處于逆溫層，大氣穩(wěn)定度很好，污染情況隨煙囪高度不同而異）爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)，對近地面污染較?。┞熜停ㄑ瑹熜?，上逆、下不穩(wěn)，煙流會向下強烈擴散）23第三節(jié)大氣的運動和風(fēng)引起大氣運動的作用力

重力、垂直氣壓梯度力：相互平衡水平氣壓梯度力：是大氣運動的主要原因地轉(zhuǎn)偏向力（由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的使得運動著的大氣偏離氣壓梯度方向的力）慣性離心力（大氣做曲線運動時，會受到慣性離心力的作用）摩擦力（大氣與地表之間，相鄰兩層大氣之間會有摩擦力，近地層中最明顯）24地方性風(fēng)場

1.海陸風(fēng):多發(fā)生中海陸交接地帶，是一種以24h為周期的大氣局地環(huán)流，它是由于陸地和海洋的熱力性質(zhì)差異引起的。25建在海邊的工廠，必須考慮海陸風(fēng)的影響，因為夜間隨海陸風(fēng)吹到海面上的污染物，可能白天又隨海風(fēng)吹到陸地上來，造成嚴(yán)重的污染。262．山谷風(fēng)：發(fā)生中山區(qū)，以24h為周期的大氣局地環(huán)流，主要是由于山坡和谷地受熱不均而產(chǎn)生的。27在盆地、山谷地區(qū)，容易形成大氣污染事件，這是由于山谷風(fēng)的存在，使得大氣污染物不易擴散，在