第二節(jié)大氣污染物遷移

1、.Environmental chemistry in Atmosphere我們離不開大氣我們離不開大氣 ，如，如同魚兒離不開水。同魚兒離不開水。1 kg2 kg13.6 kg（10 m3） 大氣環(huán)境化學(xué)主要研究大氣環(huán)境大氣環(huán)境化學(xué)主要研究大氣環(huán)境中污染物質(zhì)的化學(xué)組成、性質(zhì)、存在中污染物質(zhì)的化學(xué)組成、性質(zhì)、存在狀態(tài)等狀態(tài)等物理化學(xué)特性物理化學(xué)特性及其來源、分布、及其來源、分布、遷移遷移、轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化、累積、消除等過程中的、累積、消除等過程中的化學(xué)行為、反應(yīng)機(jī)制化學(xué)行為、反應(yīng)機(jī)制和和變化規(guī)律變化規(guī)律，探，探討大氣污染對(duì)自然環(huán)境的影響等。討大氣污染對(duì)自然環(huán)境的影響等。目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 大氣的組成

2、及主要污染物大氣的組成及主要污染物(不講不講)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第三節(jié)第三節(jié) 大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣中污染物的轉(zhuǎn)化第四節(jié)第四節(jié) 大氣顆粒物大氣顆粒物決定大氣污染程度的因素決定大氣污染程度的因素源參數(shù)源參數(shù)氣象條件氣象條件下墊面狀況下墊面狀況 通過影響大通過影響大氣中污染物的氣中污染物的遷移而影響局遷移而影響局地大氣環(huán)境污地大氣環(huán)境污染狀況。染狀況。遷移遷移污染物由于空氣的運(yùn)動(dòng)而使其傳輸和分散的過程。污染物由于空氣的運(yùn)動(dòng)而使其傳輸和分散的過程。原因原因空氣的運(yùn)動(dòng)空氣的運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)風(fēng)風(fēng)垂直運(yùn)動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)流對(duì)流動(dòng)力源：溫度差異動(dòng)力源：溫度差異二、風(fēng)和湍流對(duì)大氣

3、污染物遷移的影響二、風(fēng)和湍流對(duì)大氣污染物遷移的影響一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移三、其它氣象因素對(duì)大氣污染物遷移的影響三、其它氣象因素對(duì)大氣污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)大氣污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)大氣污染物遷移的影響（二）（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度（一）（一）氣溫遞減與溫度層結(jié)氣溫遞減與溫度層結(jié)（三）（三）逆溫逆溫一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移溫度層結(jié)溫度層結(jié):垂直方向上的溫度分布，稱為大氣溫度層結(jié)。垂直方向上的溫度分布，稱為大氣溫度層結(jié)。 干絕熱垂直遞減干絕熱垂直遞減（d或或d ）：干空氣（氣團(tuán)）在絕熱升降過程）：干空氣（氣

4、團(tuán)）在絕熱升降過程中每變化單位高度（通常取中每變化單位高度（通常取100米）空氣（氣團(tuán)）自身溫度的米）空氣（氣團(tuán)）自身溫度的變化值。變化值。 表示干空氣的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)氣象常數(shù)，表示干空氣的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)氣象常數(shù)，d=0.98l00m。而。而是實(shí)際環(huán)境氣溫隨高度的分布，因時(shí)因地而異。是實(shí)際環(huán)境氣溫隨高度的分布，因時(shí)因地而異。氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率（或或） ：大氣垂直方向上每升高：大氣垂直方向上每升高100米溫度米溫度的降低值。（的降低值。（ l00m）（一）（一）氣溫遞減與溫度層結(jié)氣溫遞減與溫度層結(jié)一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移p大氣溫度層結(jié)有四種類

5、型：大氣溫度層結(jié)有四種類型： 氣溫隨高度遞減，氣溫隨高度遞減，0，稱正常分布層結(jié)或遞減層結(jié)，稱正常分布層結(jié)或遞減層結(jié); = d，稱為中性層結(jié)，稱為中性層結(jié); = 0，氣溫不隨高度變化，稱等溫層結(jié)，氣溫不隨高度變化，稱等溫層結(jié); 0,氣溫隨高度增加，稱逆溫層結(jié)。氣溫隨高度增加，稱逆溫層結(jié)。 一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移（一）（一）氣溫遞減與溫度層結(jié)氣溫遞減與溫度層結(jié)p大氣穩(wěn)定度的含義大氣穩(wěn)定度的含義 污染物在大氣中的遷移與大氣穩(wěn)定度有密切的關(guān)系，大氣穩(wěn)定度是污染物在大氣中的遷移與大氣穩(wěn)定度有密切的關(guān)系，大氣穩(wěn)定度是指在垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度。指在垂直方向上大氣穩(wěn)

6、定的程度。 假如一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產(chǎn)生了上升或下假如一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產(chǎn)生了上升或下降運(yùn)動(dòng)，但外力去除后，可能發(fā)生三種情況：降運(yùn)動(dòng)，但外力去除后，可能發(fā)生三種情況：氣塊減速并返回原位，則大氣氣塊減速并返回原位，則大氣穩(wěn)定穩(wěn)定; ;繼續(xù)加速或下降，則繼續(xù)加速或下降，則不穩(wěn)定不穩(wěn)定; ;停止或作等速運(yùn)動(dòng)，則停止或作等速運(yùn)動(dòng)，則中性中性。 （二）（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移p大氣穩(wěn)定度的判據(jù)大氣穩(wěn)定度的判據(jù) d時(shí)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；時(shí)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)； = d時(shí)，大氣處于中性平衡狀態(tài)。時(shí)，大氣處于中性

7、平衡狀態(tài)。 d d時(shí)時(shí),大氣大氣非常穩(wěn)定非常穩(wěn)定，最，最不利于污染物擴(kuò)散不利于污染物擴(kuò)散，因此這種層結(jié)在，因此這種層結(jié)在大氣污染問題研究中特別引人注目大氣污染問題研究中特別引人注目 。（二）（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度p大氣穩(wěn)定度的判據(jù)大氣穩(wěn)定度的判據(jù) =0.8 =1.2 =1 12（二）大氣穩(wěn)定度（二）大氣穩(wěn)定度12 d = d逆溫逆溫 , 即即逆溫。逆溫。（三）（三）逆逆 溫溫一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移逆溫層逆溫層逆溫高度逆溫高度逆溫強(qiáng)度逆溫強(qiáng)度（三）（三）逆逆 溫溫（三）（三）逆逆 溫溫輻射逆溫輻射逆溫輻射逆溫輻射逆溫下沉逆溫下沉逆溫（三）（三）逆逆 溫溫

8、p逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 逆溫層對(duì)空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展是逆溫層對(duì)空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展是巨大的障礙巨大的障礙，如，如同同蓋子蓋子，對(duì)污染物的擴(kuò)散起阻擋作用，故稱它為，對(duì)污染物的擴(kuò)散起阻擋作用，故稱它為阻擋層阻擋層。阻擋層的存在嚴(yán)重阻礙了地面帶有污染物的氣團(tuán)的上升運(yùn)阻擋層的存在嚴(yán)重阻礙了地面帶有污染物的氣團(tuán)的上升運(yùn)動(dòng)，使大氣污染物停滯在接近地面的大氣層中，動(dòng)，使大氣污染物停滯在接近地面的大氣層中，加劇大氣加劇大氣污染的程度污染的程度。一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移溫度層結(jié)溫度層結(jié)決定決定大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度影響影響湍流強(qiáng)度湍流強(qiáng)度

9、污染物遷移污染物遷移影響影響 d， d， =d， 0，逆溫，逆溫，嚴(yán)重污染嚴(yán)重污染造成造成二、風(fēng)和湍流的影響二、風(fēng)和湍流的影響（一）（一）風(fēng)的影響風(fēng)的影響風(fēng)風(fēng)-空氣的水平運(yùn)動(dòng)?？諝獾乃竭\(yùn)動(dòng)。輸送作用輸送作用-污染物向污染物向下風(fēng)向下風(fēng)向輸送，輸送，風(fēng)向風(fēng)向影響著污染物的遷影響著污染物的遷移方向。移方向。稀釋作用稀釋作用-風(fēng)速風(fēng)速大小決定著污染物的遷移和稀釋的速度，大小決定著污染物的遷移和稀釋的速度，影響著污染物的輸送距離。影響著污染物的輸送距離。污染系數(shù)污染系數(shù)= =風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率該風(fēng)向的平均風(fēng)速該風(fēng)向的平均風(fēng)速風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率-某方向的風(fēng)占全年各風(fēng)向總和的百分率。某方向的風(fēng)占全年各風(fēng)向總

10、和的百分率。（二）（二）湍流的影響湍流的影響動(dòng)力湍流（亂流）：也稱動(dòng)力湍流（亂流）：也稱湍流湍流，起因于有規(guī)律水平運(yùn)動(dòng)，起因于有規(guī)律水平運(yùn)動(dòng)的氣流遇到起伏不平的地形擾動(dòng)所產(chǎn)生，它們主要取決的氣流遇到起伏不平的地形擾動(dòng)所產(chǎn)生，它們主要取決于風(fēng)速梯度和地面粗糙等。于風(fēng)速梯度和地面粗糙等。熱力湍流（亂流）：也稱熱力湍流（亂流）：也稱對(duì)流對(duì)流，起因于地表面溫度與地，起因于地表面溫度與地表面附近的溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，表面附近的溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，隨之上面的冷空氣下降，從而形成垂直運(yùn)動(dòng)。隨之上面的冷空氣下降，從而形成垂直運(yùn)動(dòng)。二、風(fēng)和湍流的影響二、風(fēng)和湍流的影響湍流湍流

11、-大氣的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)大氣的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 。湍流是大氣污染物擴(kuò)散的主要原因。湍流是大氣污染物擴(kuò)散的主要原因。（二）（二）湍流的影響湍流的影響氣塊浮力加速度方程：氣塊浮力加速度方程： 氣塊上升過程中氣體溫度下降并最終達(dá)到與外界氣體溫氣塊上升過程中氣體溫度下降并最終達(dá)到與外界氣體溫度一致，當(dāng)受熱氣塊會(huì)上升至度一致，當(dāng)受熱氣塊會(huì)上升至T=T 時(shí)，氣塊與周圍大氣達(dá)時(shí)，氣塊與周圍大氣達(dá)到中性平衡，氣塊停止上升，這個(gè)高度定義為到中性平衡，氣塊停止上升，這個(gè)高度定義為對(duì)流混合層上對(duì)流混合層上限限，或稱，或稱最大混合層高度最大混合層高度。 p最大混合層高度最大混合層高度（二）（二）湍流的影響湍流的影響不同情況下的最

12、大混合層高度不同情況下的最大混合層高度 最大混合層高度最大混合層高度 的日變化與季節(jié)變化的日變化與季節(jié)變化ddd風(fēng)風(fēng)湍流湍流風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散，湍流風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散，湍流可使污染物向各方向擴(kuò)散?？墒刮廴疚锵蚋鞣较驍U(kuò)散。風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散速度就越快，污染物濃度就越低。速度就越快，污染物濃度就越低。 風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋最直接最本質(zhì)的因素。風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋最直接最本質(zhì)的因素。二、風(fēng)和湍流的影響二、風(fēng)和湍流的影響 三、其它氣象因素對(duì)污染物遷移的影響三、其它氣象因素對(duì)污染物遷移的影響天氣形勢(shì)是指大范圍氣壓分

13、布的狀況。天氣形勢(shì)是指大范圍氣壓分布的狀況。天天氣氣形形勢(shì)勢(shì)u天氣形勢(shì)的影響天氣形勢(shì)的影響u霧的影響霧的影響霧像一頂蓋子，不利于遷移，加劇空氣污染狀況。霧像一頂蓋子，不利于遷移，加劇空氣污染狀況。 u降水的影響降水的影響 各種形式的降水，特別是降雨，能有效地吸收、淋洗空各種形式的降水，特別是降雨，能有效地吸收、淋洗空氣中的各種污染物，減輕大氣污染程度。氣中的各種污染物，減輕大氣污染程度。四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響（一）地形地物的影響（一）地形地物的影響（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響 地形地勢(shì)對(duì)大氣污地形地勢(shì)對(duì)大氣污染物的遷移和濃度分染物的遷移和濃度分

14、布有重要影響。地形布有重要影響。地形地勢(shì)千差萬別，但對(duì)地勢(shì)千差萬別，但對(duì)大氣物遷移擴(kuò)散的影大氣物遷移擴(kuò)散的影響其本質(zhì)上都是通過響其本質(zhì)上都是通過改變局部地區(qū)（流場(chǎng)改變局部地區(qū)（流場(chǎng)和溫度層結(jié)等）氣象和溫度層結(jié)等）氣象條件來實(shí)現(xiàn)的。條件來實(shí)現(xiàn)的。u海陸風(fēng)的影響海陸風(fēng)的影響u山谷風(fēng)的影響山谷風(fēng)的影響u城郊風(fēng)的影響城郊風(fēng)的影響 地貌（地面自然物和建筑物）影響風(fēng)速和風(fēng)向地貌（地面自然物和建筑物）影響風(fēng)速和風(fēng)向故影響污染物的擴(kuò)散。故影響污染物的擴(kuò)散。 山谷盆地，地形屏障影響，靜風(fēng)、小風(fēng)比重大，山谷盆地，地形屏障影響，靜風(fēng)、小風(fēng)比重大，不利于大氣污染物的擴(kuò)散。不利于大氣污染物的擴(kuò)散。 城市中的高層建筑物，

15、在局部地區(qū)產(chǎn)生渦流，不城市中的高層建筑物，在局部地區(qū)產(chǎn)生渦流，不利于大氣污染的擴(kuò)散。利于大氣污染的擴(kuò)散。四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響（一）地形地物的影響（一）地形地物的影響 由于陸地和海洋的熱力差異而引起。發(fā)生在海陸交界地界，以小時(shí)為周期由于陸地和海洋的熱力差異而引起。發(fā)生在海陸交界地界，以小時(shí)為周期的一種大氣局地環(huán)流。造成污染物在海陸之間反復(fù)運(yùn)移，影響擴(kuò)散的一種大氣局地環(huán)流。造成污染物在海陸之間反復(fù)運(yùn)移，影響擴(kuò)散 。（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響u海陸風(fēng)的影響海陸風(fēng)的影響山谷風(fēng)對(duì)污染物輸送有明顯的影響。吹山風(fēng)時(shí)排放的污染物向外流出，若不久山谷風(fēng)對(duì)污染

16、物輸送有明顯的影響。吹山風(fēng)時(shí)排放的污染物向外流出，若不久轉(zhuǎn)為谷風(fēng)，被污染的空氣又被帶回谷內(nèi)。特別是山谷風(fēng)交替時(shí)，風(fēng)向不穩(wěn)，時(shí)轉(zhuǎn)為谷風(fēng)，被污染的空氣又被帶回谷內(nèi)。特別是山谷風(fēng)交替時(shí)，風(fēng)向不穩(wěn)，時(shí)進(jìn)時(shí)出，反復(fù)循環(huán)，使空氣中污染物濃度不斷增加，造成山谷中污染加重。進(jìn)時(shí)出，反復(fù)循環(huán)，使空氣中污染物濃度不斷增加，造成山谷中污染加重。（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響u山谷風(fēng)的影響山谷風(fēng)的影響熱島環(huán)流對(duì)擴(kuò)散的影響：使城區(qū)大氣中的污染物難以擴(kuò)散熱島環(huán)流對(duì)擴(kuò)散的影響：使城區(qū)大氣中的污染物難以擴(kuò)散。 由城市溫度差引起的局地風(fēng)。由城市溫度差引起的局地風(fēng)。 由于城市溫度經(jīng)常比郊區(qū)高，氣壓比郊區(qū)低，所形成的一種從周圍郊區(qū)吹由于城市溫度經(jīng)常比郊區(qū)高，氣壓比郊區(qū)低，所形成的一種從周圍郊區(qū)吹向城市的局地風(fēng)。又稱城市熱島環(huán)流。向城市的局地風(fēng)。又稱城市熱島環(huán)流。（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響u城郊風(fēng)的影響城郊風(fēng)的影響本節(jié)復(fù)習(xí)思考題本節(jié)復(fù)習(xí)思考題1、決定污染物在大