大氣污染物的遷移課件

大氣中污染物的遷移大氣中污染物的遷移1決定大氣污染程度的因素源參數氣象條件下墊面狀況大氣中污染物的遷移

通過影響大氣中污染物的遷移而影響局地大氣環(huán)境污染狀況。決定大氣污染程度的因素源參數氣象條件下墊面狀況大氣中污染物的2遷移大氣中污染物的遷移污染物由于空氣的運動而使其傳輸和分散的過程。原因空氣的運動水平運動——風垂直運動——對流動力源：溫度差異遷移大氣中污染物的遷移污染物由于空氣的運動而使其傳輸和分3大氣中污染物的遷移二、風和湍流對大氣污染物遷移的影響一、溫度層結與大氣污染物的遷移三、其它氣象因素對大氣污染物遷移的影響四、地理地勢對大氣污染物遷移的影響大氣中污染物的遷移二、風和湍流對大氣污染物遷移的影響一、4（二）大氣穩(wěn)定度（一）氣溫遞減與溫度層結（三）逆溫一、溫度層結與大氣污染物的遷移（二）大氣穩(wěn)定度（一）氣溫遞減與溫度層結（三）逆溫一、溫度層5溫度層結:垂直方向上的溫度分布，稱為大氣溫度層結。

干絕熱垂直遞減（γd或Γd

）：干空氣（氣團）在絕熱升降過程中每變化單位高度（通常取100米）空氣（氣團）自身溫度的變化值。表示干空氣的熱力學性質，是一個氣象常數，Γd=0.98℃／l00m。而Γ是實際環(huán)境氣溫隨高度的分布，因時因地而異。氣溫垂直遞減率（γ或Γ）：大氣垂直方向上每升高100米溫度的降低值。（℃／l00m）（一）氣溫遞減與溫度層結一、溫度層結與大氣污染物的遷移溫度層結:垂直方向上的溫度分布，稱為大氣溫度層結。干絕熱垂6大氣溫度層結有四種類型：

①氣溫隨高度遞減，Γ＞0，稱正常分布層結或遞減層結;

②Γ=Γ

d，稱為中性層結;

③Γ

=0，氣溫不隨高度變化，稱等溫層結;

④Γ＜0,氣溫隨高度增加，稱逆溫層結。一、溫度層結與大氣污染物的遷移（一）氣溫遞減與溫度層結大氣溫度層結有四種類型：7大氣穩(wěn)定度的含義

污染物在大氣中的遷移與大氣穩(wěn)定度有密切的關系，大氣穩(wěn)定度是指在垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度。假如一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產生了上升或下降運動，但外力去除后，可能發(fā)生三種情況：氣塊減速并返回原位，則大氣穩(wěn)定;繼續(xù)加速或下降，則不穩(wěn)定;停止或作等速運動，則中性。

（二）大氣穩(wěn)定度一、溫度層結與大氣污染物的遷移大氣穩(wěn)定度的含義8大氣穩(wěn)定度的判據Γ

<Γd時，大氣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài);Γ

>Γd時，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；Γ

=Γd時，大氣處于中性平衡狀態(tài)。大氣穩(wěn)定度可根據氣溫垂直遞減率Γ和干絕熱垂直遞減率Γ

d來判斷Γ<Γd時,大氣非常穩(wěn)定，最不利于污染物擴散，因此這種層結在大氣污染問題研究中特別引人注目。（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度的判據Γ<Γd時，大氣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài);大氣穩(wěn)9大氣穩(wěn)定度的判據Γ

=0.8℃Γ

=1.2℃Γ

=1℃12（二）大氣穩(wěn)定度12Γ<ΓdΓ>ΓdΓ=Γd大氣穩(wěn)定度的判據Γ=0.8℃Γ=1.2℃Γ=1℃10逆溫：r＜0

,即氣溫隨高度增加而增加的現象稱為逆溫。（三）逆溫一、溫度層結與大氣污染物的遷移逆溫層：出現逆溫的大氣層稱為逆溫層。逆溫高度與逆溫強度：逆溫層的下限稱為逆溫高度，上下限的溫度差，稱逆溫強度。逆溫：r＜0,即氣溫隨高度增加而增加的現象稱為逆溫。（三11（三）逆溫（三）逆溫12（三）逆溫輻射逆溫：在晴朗無風或小風的夜晚，由于強烈的有效輻射，使地面和近地層大氣強烈冷卻降溫，上層降溫較慢而形成上暖下冷的逆溫現象。（三）逆溫輻射逆溫：在晴朗無風或小風的夜晚，由于強烈的有13輻射逆溫輻射逆溫14下沉逆溫：由于空氣下沉壓縮引起的增溫作用，使下沉運動終止的高度上出現逆溫，一般多發(fā)生在高壓區(qū)。

（三）逆溫逆溫對大氣污染物擴散的影響

逆溫層對空氣的垂直對流運動的發(fā)展是巨大的障礙，如同蓋子，對污染物的擴散起阻擋作用，故稱它為阻擋層。阻擋層的存在嚴重阻礙了地面帶有污染物的氣團的上升運動，使大氣污染物停滯在接近地面的大氣層中，加劇大氣污染的程度。下沉逆溫：由于空氣下沉壓縮引起的增溫作用，使下沉運動終止的高15一、溫度層結與大氣污染物的遷移小結溫度層結決定大氣穩(wěn)定度影響湍流強度污染物遷移影響Γ

>Γd，大氣不穩(wěn)定，利于遷移Γ

﹤Γd，大氣穩(wěn)定，不利于遷移Γ

=Γd，大氣中性穩(wěn)定，介于二者之間Γ

﹤0，逆溫，大氣非常穩(wěn)定，十分不利于遷移嚴重污染造成一、溫度層結與大氣污染物的遷移小結溫度層結決定大氣穩(wěn)定度影16二、風和湍流的影響（一）風的影響風-----空氣的水平運動。輸送作用---污染物向下風向輸送，風向影響著污染物的遷移方向。稀釋作用---風速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。污染系數=風向頻率該風向的平均風速風向頻率---某方向的風占全年各風向總和的百分率。二、風和湍流的影響（一）風的影響風-----空氣的水平運動。17（二）湍流的影響動力湍流（亂流）：也稱湍流，起因于有規(guī)律水平運動的氣流遇到起伏不平的地形擾動所產生，它們主要取決于風速梯度和地面粗糙等。熱力湍流（亂流）：也稱對流，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，隨之上面的冷空氣下降，從而形成垂直運動。二、風和湍流的影響湍流-----大氣的無規(guī)則運動。湍流是大氣污染物擴散的主要原因。（二）湍流的影響動力湍流（亂流）：也稱湍流，起因于有規(guī)律水平18（二）湍流的影響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到與外界氣體溫度一致，當受熱氣塊會上升至T′=T時，氣塊與周圍大氣達到中性平衡，氣塊停止上升，這個高度定義為對流混合層上限，或稱最大混合層高度。

最大混合層高度（二）湍流的影響氣塊浮力加速度方程：氣塊上升19（二）湍流的影響不同情況下的最大混合層高度

最大混合層高度

的日變化與季節(jié)變化ΓΓΓΓdΓdΓd（二）湍流的影響不同情況下的最大混合層高度最大混合層高度20風湍流風可使污染物向下風向擴散，湍流可使污染物向各方向擴散。風速越大，湍流越強，污染物的擴散速度就越快，污染物濃度就越低。風和湍流是決定污染物在大氣中擴散稀釋最直接最本質的因素。二、風和湍流的影響小結風風可使污染物向下風向擴散，湍流可使污染物向各方向擴散。風速21

三、其它氣象因素對污染物遷移的影響天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況。天氣形勢高壓控制小風速、穩(wěn)定層結（逆溫）不利于遷移低壓控制風速較大、大氣不穩(wěn)定、伴有降水有利于遷移天氣形勢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。

降水的影響各種形式的降水，特別是降雨，能有效地吸收、淋洗空氣中的各種污染物，減輕大氣污染程度。三、其它氣象因素對污染物遷移的影響天氣形勢是指大范圍氣壓分22四、地理地勢對污染物遷移的影響（一）地形地物的影響（二）局地環(huán)流的影響地形地勢對大氣污染物的遷移和濃度分布有重要影響。地形地勢千差萬別，但對大氣物遷移擴散的影響其本質上都是通過改變局部地區(qū)（流場和溫度層結等）氣象條件來實現的。大氣污染物的遷移海陸風的影響山谷風的影響城郊風的影響四、地理地勢對污染物遷移的影響（一）地形地物的影響（二）局地23地貌（地面自然物和建筑物）影響風速和風向故影響污染物的擴散。山谷盆地，地形屏障影響，靜風、小風比重大，不利于大氣污染物的擴散。城市中的高層建筑物，在局部地區(qū)產生渦流，不利于大氣污染的擴散。四、地理地勢對污染物遷移的影響（一）地形地物的影響地貌（地面自然物和建筑物）影響風速和風向故影響污24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運移，影響擴散。（二）局地環(huán)流的影響海陸風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25山谷風對污染物輸送有明顯的影響。吹山風時排放的污染物向外流出，若不久轉為谷風，被污染的空氣又被帶回谷內。特別是山谷風交替時，風向不穩(wěn)，時進時出，反復循環(huán)，使空氣中污染物濃度不斷增加，造成山谷中污染加重。（二）