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(shù)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(shù)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(yùn)動(dòng)而使其傳輸和分散的過程。原因空氣的運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)——風(fēng)垂直運(yùn)動(dòng)——對流動(dòng)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(yùn)動(dòng)而使其傳輸和分3大氣中污染物的遷移二、風(fēng)和湍流對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(fēng)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(jié)（三）逆溫一、溫度層結(jié)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(jié)（三）逆溫一、溫度層5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（γd或Γd

）：干空氣（氣團(tuán)）在絕熱升降過程中每變化單位高度（通常取100米）空氣（氣團(tuán)）自身溫度的變化值。表示干空氣的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)氣象常數(shù)，Γd=0.98℃／l00m。而Γ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（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(jié)一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移溫度層結(jié):垂直方向上的溫度分布，稱為大氣溫度層結(jié)。干絕熱垂6大氣溫度層結(jié)有四種類型：

①氣溫隨高度遞減，Γ＞0，稱正常分布層結(jié)或遞減層結(jié);

②Γ=Γ

d，稱為中性層結(jié);

③Γ

=0，氣溫不隨高度變化，稱等溫層結(jié);

④Γ＜0,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）氣溫遞減與溫度層結(jié)大氣溫度層結(jié)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(guān)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(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：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(yùn)動(dòng)，則中性。

（二）大氣穩(wěn)定度一、溫度層結(jié)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(jù)Γ

<Γd時(shí)，大氣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài);Γ

>Γd時(shí)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；Γ

=Γd時(shí)，大氣處于中性平衡狀態(tài)。大氣穩(wěn)定度可根據(jù)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(shí),大氣非常穩(wěn)定，最不利于污染物擴(kuò)散，因此這種層結(jié)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(jù)Γ<Γd時(shí)，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(jù)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(jù)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(xiàn)象稱為逆溫。（三）逆溫一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移逆溫層：出現(xiàn)逆溫的大氣層稱為逆溫層。逆溫高度與逆溫強(qiáng)度：逆溫層的下限稱為逆溫高度，上下限的溫度差，稱逆溫強(qiáng)度。逆溫：r＜0,即氣溫隨高度增加而增加的現(xiàn)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(fēng)或小風(fēng)的夜晚，由于強(qiáng)烈的有效輻射，使地面和近地層大氣強(qiáng)烈冷卻降溫，上層降溫較慢而形成上暖下冷的逆溫現(xiàn)象。（三）逆溫輻射逆溫：在晴朗無風(fēng)或小風(fēng)的夜晚，由于強(qiáng)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(yùn)動(dòng)終止的高度上出現(xiàn)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(kuò)散的影響

逆溫層對空氣的垂直對流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展是巨大的障礙，如同蓋子，對污染物的擴(kuò)散起阻擋作用，故稱它為阻擋層。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)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)終止的高15一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移小結(jié)溫度層結(jié)決定大氣穩(wěn)定度影響湍流強(qiáng)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(yán)重污染造成一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移小結(jié)溫度層結(jié)決定大氣穩(wěn)定度影16二、風(fēng)和湍流的影響（一）風(fēng)的影響風(fēng)-----空氣的水平運(yùn)動(dòng)。輸送作用---污染物向下風(fēng)向輸送，風(fēng)向影響著污染物的遷移方向。稀釋作用---風(fēng)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(shù)=風(fēng)向頻率該風(fēng)向的平均風(fēng)速風(fēng)向頻率---某方向的風(fēng)占全年各風(fēng)向總和的百分率。二、風(fēng)和湍流的影響（一）風(fēng)的影響風(fēng)-----空氣的水平運(yùn)動(dòng)。17（二）湍流的影響動(dòng)力湍流（亂流）：也稱湍流，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，它們主要取決于風(fēng)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(yùn)動(dòng)。二、風(fēng)和湍流的影響湍流-----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。（二）湍流的影響動(dòng)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(dá)到與外界氣體溫度一致，當(dāng)受熱氣塊會上升至T′=T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(fēng)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。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。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)和湍流的影響小結(jié)風(fēng)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。風(fēng)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(fēng)速、穩(wěn)定層結(jié)（逆溫）不利于遷移低壓控制風(fēng)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(kuò)散的影響其本質(zhì)上都是通過改變局部地區(qū)（流場和溫度層結(jié)等）氣象條件來實(shí)現(xiàn)的。大氣污染物的遷移海陸風(fēng)的影響山谷風(fēng)的影響城郊風(fēng)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(fēng)速和風(fēng)向故影響污染物的擴(kuò)散。山谷盆地，地形屏障影響，靜風(fēng)、小風(fēng)比重大，不利于大氣污染物的擴(kuò)散。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。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(fēng)速和風(fēng)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(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。（二）局地環(huán)流的影響海陸風(fēng)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(fēng)對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。（二）