第二節(jié)大氣中污染物的遷移

1、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 n大氣中污染物的遷移是指從污染源排放出來的污染物大氣中污染物的遷移是指從污染源排放出來的污染物 由于空氣的運動使其傳輸和分散的過程由于空氣的運動使其傳輸和分散的過程. n污染物的遷移過程可導(dǎo)致污染物濃度降低污染物的遷移過程可導(dǎo)致污染物濃度降低. 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： n輻射逆溫層輻射逆溫層 n大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度 n大氣污染數(shù)學(xué)模式大氣污染數(shù)學(xué)模式 n 影響大氣污染物遷移的因素影響大氣污染物遷移的因素 一、輻射逆溫層一、輻射逆溫層 n對流層大氣的重要熱源是來自地面的長波輻射，故離對流層大氣的重要熱源是來自地面的長波輻射，故離 地面越近氣溫越高

2、；離地面越遠氣溫越低。地面越近氣溫越高；離地面越遠氣溫越低。 n隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率：隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率： n在對流層中，在對流層中，dT/dz0，=0.6K/100m，即每升高，即每升高100m 氣溫降低氣溫降低0.6。 n一定條件下出現(xiàn)反?，F(xiàn)象：一定條件下出現(xiàn)反常現(xiàn)象： 當當=0 時，稱為等溫層；時，稱為等溫層； 當當a n 不穩(wěn)定的大氣：如果層結(jié)大氣使氣塊趨于繼續(xù)離開原來不穩(wěn)定的大氣：如果層結(jié)大氣使氣塊趨于繼續(xù)離開原來 位置，則稱層結(jié)是不穩(wěn)定的，位置，則稱層結(jié)是不穩(wěn)定的，d湍渦尺度湍渦尺度 a 湍渦尺度湍渦尺度氣塊尺度氣塊尺度 b 氣塊尺度氣塊尺

3、度湍渦尺度湍渦尺度 c 大氣中，一理想的處于平衡狀態(tài)的氣塊，受到周圍大氣大氣中，一理想的處于平衡狀態(tài)的氣塊，受到周圍大氣 溫差帶來的浮力作用，產(chǎn)生向上（或向下）的加速度運動，溫差帶來的浮力作用，產(chǎn)生向上（或向下）的加速度運動， 推導(dǎo)可得：推導(dǎo)可得： 不同穩(wěn)定度狀況下的最大混合層高度不同穩(wěn)定度狀況下的最大混合層高度 結(jié)論：結(jié)論： 受熱氣塊不斷向上運動，直到受熱氣塊不斷向上運動，直到T與與T相等，氣塊與周相等，氣塊與周 圍大氣達到中性平衡。這時所相應(yīng)的高度，定義為對流圍大氣達到中性平衡。這時所相應(yīng)的高度，定義為對流 混合層上限，或稱為最大混合層高度（混合層上限，或稱為最大混合層高度（MMD)。 不

4、同穩(wěn)定度狀況下的最大混合層高度不同穩(wěn)定度狀況下的最大混合層高度 實線：實際大氣氣溫隨高度的遞變實線：實際大氣氣溫隨高度的遞變 虛線：干燥氣塊溫度隨高度的變化虛線：干燥氣塊溫度隨高度的變化 a圖：白天，正常大圖：白天，正常大 氣中氣塊沿干絕熱線氣中氣塊沿干絕熱線 膨脹而上升，所達到膨脹而上升，所達到 的最大混合層高度；的最大混合層高度； b圖：為夜間穩(wěn)定大氣圖：為夜間穩(wěn)定大氣 時的最大混合層高度，時的最大混合層高度， 在這種情況下最大混在這種情況下最大混 合層高度明顯低；合層高度明顯低； c圖：是白天有逆圖：是白天有逆 溫出現(xiàn)時的最大溫出現(xiàn)時的最大 混合層高度?；旌蠈痈叨?。 2.天氣形勢與地理地

5、勢的影響天氣形勢與地理地勢的影響 天氣形勢對遷移擴散影響的幾點說明：天氣形勢對遷移擴散影響的幾點說明： n 天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況，局部地區(qū)的氣象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；條件總是受天氣形勢的影響； n 局部地區(qū)的擴散條件與大范圍的天氣形勢互相關(guān)聯(lián)；局部地區(qū)的擴散條件與大范圍的天氣形勢互相關(guān)聯(lián)； n 某些天氣系統(tǒng)與區(qū)域性大氣污染有密切聯(lián)系，不利的天某些天氣系統(tǒng)與區(qū)域性大氣污染有密切聯(lián)系，不利的天 氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常?？墒鼓骋坏貐^(qū)的污染程氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常常可使某一地區(qū)的污染程 度加重。度加重。 在大氣環(huán)流中，在北緯

6、在大氣環(huán)流中，在北緯30形成的下沉氣流，常使形成的下沉氣流，常使 其內(nèi)部氣溫絕熱升高，形成下沉逆溫層。其內(nèi)部氣溫絕熱升高，形成下沉逆溫層。 一個例子：一個例子： n 由于不同地形地貌之間的物理性質(zhì)存在著很大差異，由于不同地形地貌之間的物理性質(zhì)存在著很大差異， 從而引起熱輻射狀況在水平方向上分布不均勻；從而引起熱輻射狀況在水平方向上分布不均勻； n 上述熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下有可能產(chǎn)生局地上述熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下有可能產(chǎn)生局地 環(huán)流。諸如海陸風(fēng)、城郊風(fēng)和山谷風(fēng)等。環(huán)流。諸如海陸風(fēng)、城郊風(fēng)和山谷風(fēng)等。 地理地勢對遷移擴散的影響地理地勢對遷移擴散的影響 n 海洋由于大量海水，其表面溫度

7、變化緩慢，而大陸表海洋由于大量海水，其表面溫度變化緩慢，而大陸表 面溫度變化劇烈；面溫度變化劇烈； n 受地表輻射的影響，白天陸地上空的氣溫增加得比海面受地表輻射的影響，白天陸地上空的氣溫增加得比海面 上空快，在海陸之間形成指向大陸的氣壓梯度，較冷的空上空快，在海陸之間形成指向大陸的氣壓梯度，較冷的空 氣從海洋流向大陸形成海風(fēng)；氣從海洋流向大陸形成海風(fēng)； n 夜間情況相反，陸地上空的空氣流向海洋生成陸風(fēng)。夜間情況相反，陸地上空的空氣流向海洋生成陸風(fēng)。 (1) (1) 海陸風(fēng)海陸風(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： 一是循環(huán)作用；處在局地環(huán)流之中的污染源，污染物有可一是循環(huán)作用；

8、處在局地環(huán)流之中的污染源，污染物有可 能循環(huán)積累達到較高的濃度，直接排人上層反向氣流的污能循環(huán)積累達到較高的濃度，直接排人上層反向氣流的污 染物，有一部分會隨環(huán)流重新帶回地面，提高了下層上風(fēng)染物，有一部分會隨環(huán)流重新帶回地面，提高了下層上風(fēng) 向的濃度。向的濃度。 二是往返作用；在海陸風(fēng)轉(zhuǎn)換期間，隨陸風(fēng)輸向海洋的污二是往返作用；在海陸風(fēng)轉(zhuǎn)換期間，隨陸風(fēng)輸向海洋的污 染物會被發(fā)展起來的海風(fēng)帶回陸地。染物會被發(fā)展起來的海風(fēng)帶回陸地。 n 在城市中心，企、事業(yè)單位和居民燃燒大量燃料，使大量在城市中心，企、事業(yè)單位和居民燃燒大量燃料，使大量 熱能被排入到大氣中，造成市區(qū)溫度比郊區(qū)高，這個現(xiàn)象稱熱能被排入

9、到大氣中，造成市區(qū)溫度比郊區(qū)高，這個現(xiàn)象稱 為城市熱島效應(yīng)。為城市熱島效應(yīng)。 (2)城郊風(fēng)城郊風(fēng) n 城市熱島上暖而輕的空氣上升，四周郊區(qū)的冷空氣向城市城市熱島上暖而輕的空氣上升，四周郊區(qū)的冷空氣向城市 流動，便形成了城郊環(huán)流；流動，便形成了城郊環(huán)流； n 在城郊環(huán)流作用下，城市和郊區(qū)排放的煙塵等污染物被聚在城郊環(huán)流作用下，城市和郊區(qū)排放的煙塵等污染物被聚 積在城市上空，形成煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇。積在城市上空，形成煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇。 n 山谷風(fēng)是山區(qū)山坡和谷地受熱不均而產(chǎn)生的一種局山谷風(fēng)是山區(qū)山坡和谷地受熱不均而產(chǎn)生的一種局 地環(huán)流；地環(huán)流； n 白天受熱的山坡把熱量傳遞給其上

10、面的空氣，使坡白天受熱的山坡把熱量傳遞給其上面的空氣，使坡 上空氣比同高度的谷中空氣溫度高，比重輕，產(chǎn)生上上空氣比同高度的谷中空氣溫度高，比重輕，產(chǎn)生上 升氣流；同時，谷底中的冷空氣沿坡爬升補充上升空升氣流；同時，谷底中的冷空氣沿坡爬升補充上升空 氣流下的空間，便形成由谷底流向山坡的氣流，稱為氣流下的空間，便形成由谷底流向山坡的氣流，稱為 谷風(fēng)；谷風(fēng)； n 夜間情況相反，山坡上的空氣溫度下降較谷底快，夜間情況相反，山坡上的空氣溫度下降較谷底快， 山坡上的冷空氣沿坡下滑形成山風(fēng)。山坡上的冷空氣沿坡下滑形成山風(fēng)。 (3)山谷風(fēng)山谷風(fēng) n 山區(qū)輻射逆溫因地形作用而增強，夜間冷空氣沿坡山區(qū)輻射逆溫因地形作用而增強，夜間冷空氣沿坡 下滑，在谷底聚積，逆溫發(fā)展的速度比平原快，逆溫下滑，在谷底聚積，逆溫發(fā)展的速度比平原快，逆溫 層更厚，強度更大。層更厚，強度更大。 n 因地形阻擋，河谷和凹地的風(fēng)速很小，更有利于逆因地形阻擋，河谷和凹地的風(fēng)速很小，更