大氣污染物的擴散與氣象條件

1、大氣污染物的擴散與氣象條件第1頁，共36頁，2022年，5月20日，14點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，煙形擺動大、 擴散快，大氣污染物很快擴散到地面，對附近居民有害，但對距離較遠的區(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。當氣溫直減率與干絕熱遞減率差別不太大，或風速較大時，大氣穩(wěn)定度呈中性，此時水平擴散大于垂直擴散，因而煙形呈圓錐型。這種煙形多發(fā)生在陰天或大風天氣條件下。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第2頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二(3)扇型。當氣溫自下向上增加，大氣處于穩(wěn)

2、定狀態(tài)，一般風速微弱，煙氣在逆溫層內(nèi)只能在水平方向呈扇型逐漸散開，擴散極慢。這種煙形的大氣污染物可傳輸?shù)胶苓h的地方，如遇山丘或高建筑物則發(fā)生下沉作用，以致對該地區(qū)造成嚴重污染。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散，易造成大氣污染。其多發(fā)生在晴天的夜間或清晨，風速 較小的情況下。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第3頁，共36頁，2022年，5月20日，14點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)，此時上面的逆溫層好像一個“鍋蓋”，使污染源排放的煙氣不能向上擴

3、散，而只能大量下沉，在下風向地面造成嚴重污染，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)時間約0.51 h。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第4頁，共36頁，2022年，5月20日，14點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)，此時下面的逆溫層阻止煙氣向下擴 散，而只向上部擴散，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，不會造成嚴重污染。這種情況下多發(fā)生于晴天傍晚。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第5頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分

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

5、層空氣湍流強，上層空氣湍流弱，中間存在一個湍流強度不連續(xù)面，此時湍流不連續(xù)面上下兩側污染物濃度差別很大，該不連續(xù)面猶如一個蓋子一樣，抑制下層空氣向上輸送，污染物在下層空氣強烈混合，稱不連續(xù)面以下能發(fā)生強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，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二氣象條件對大氣污染物擴散的影響 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α魉艿竭_的高度，因此它是影響大氣污染 物鉛直擴散的重要因索，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，共36頁，2022年，5月2

6、0日，14點51分，星期二氣象條件對大氣污染物擴散的影響 大氣混合層產(chǎn)生的主要原因是溫度層結的不連續(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，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二下沉逆溫（地面逆溫） 下沉壓縮增溫效應引起，一般上升降溫，下沉增溫； hhHH 氣團下沉過程中，由于受到壓縮，頂部下降距離大，增溫多，底部下降距離相對小，增溫少，因此形成頂部溫度高，底部溫度低的氣團。 因為hh,所以HH第14頁，共36頁，2022年，5月2

7、0日，14點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，白天有海風吹向陸地時，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，層結變?yōu)椴环€(wěn)定或中性。而其上部仍然保持 來自海洋上的穩(wěn)定層結，此時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，共36頁，2022年，5月20日，14點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晝夜不同，因此混合層厚度也有日變化。晴朗微風的夜間，鄉(xiāng)村地區(qū)可 能不存在混合層，城市由于熱島效應，會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，混合層厚度開始增加，到午后達最大值。第16頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二可見,混合層厚度對大氣污染物的稀釋擴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烈抑制了污染物的向上擴散，可近似將混合層頂看作是污染物不能 穿越的上界面，污染物到達混合層頂時要向下反射,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散，從而使地面濃 度降低?；旌蠈痈叨纫矔ㄟ^影響煙氣的抬升高度而影響污染物的落地濃度。第17頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二第18頁，共36頁，2022年，5

9、月20日，14點51分，星期二6、降水對大氣污染物的凈化作用 降水的凈化作用包括云的吸收、降水對顆粒物的沖洗和捕集，降水對污染氣體的捕集作用等。 這些凈化過程不同，凈化效果也 不相同。降水的凈化作用與降水強度有關，一般來說，1 h降水量在1mm以下的，對污染 物的凈化作用不大,對較髙濃度的S02尤其如此；1 h降水量在2 mm以上時，污染物濃度 才有所降低；降水量大時，污染物濃度降低比較大。可見降水是凈化空氣的有效因子。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第19頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二 正因為降水是凈化空氣的有效因子，因此環(huán)評在進行環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測時，為了 能

10、使監(jiān)測結果代表和反映評價區(qū)域的正常背景濃度，一般不要在大雨或雪后監(jiān)測。 當然按照采樣的有關規(guī)定，也不能在降水時進行監(jiān)測。 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。 氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第20頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二7、天氣形勢影響近地面污染物濃度變化的各個氣象要素不是獨立的，也不是各自單獨對落地濃 度起作用。為了判斷各個氣象要素對污染物濃度的

11、綜合影響，應分折天氣系統(tǒng)和大氣環(huán) 流形勢與污染的關系。天氣形勢是指大范圍氣壓分布狀況。局地氣象條件總是受天氣形勢的影響和制約 的，因此局地擴散條件與大型天氣條件相聯(lián)系。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第21頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二7、天氣形勢一般的污染物高濃度往往出現(xiàn)在準靜止反氣旋控制的區(qū)域內(nèi)。這類反氣旋的結構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，風速 較小，并伴有空氣的下沉運動，往往在幾百米或12 km的高度上形成下沉逆溫，阻止污 染物的擴散，抑制湍流的向上發(fā)展，容易造成地面污染。氣象條件對大氣污染物擴散的影響 第22頁

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

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

14、陸風陸風第27頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二第28頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二3、熱力內(nèi)邊界層（簡稱丁 TIBL)與海岸線熏煙 在沿?；蜓卮笮秃吹人w附近，當出現(xiàn)向岸氣流(海風時，由于水陸間的溫差和粗糙度不同，原處于穩(wěn)定層結的海上空氣流向陸地時，將發(fā)生較強烈的變性，從而形成一個自岸邊伸向內(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 溫抑制的對流邊界層。當處于穩(wěn)定大氣中的煙羽進人這一混合層后，會出現(xiàn)較高濃度污 染，這種狀況通常稱為海岸線熏煙復雜風場對大氣污染物擴散的彩響第29頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二復雜風場對大氣污染物擴散的彩響第30頁，共36頁，2022年，5月20日，14點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，且由于海風出現(xiàn)頻率較髙、持續(xù)較長導致海岸線熏煙出現(xiàn)的頻率較高、持續(xù)時間較長。復雜風場對大氣污染物擴散的彩響第31頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二第32頁，共36頁，2022年，5月20日，14點51分，星期二3、山谷風白天：山坡升溫快，山坡氣流快速上升，空氣由谷底補充山坡谷風夜間：山坡降溫快，山坡冷空氣流向谷底山風處于山谷地區(qū)的污