第12節(jié)大氣中污染物的遷移

1、chap.2 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)atmospheric environmental chemistry1 大氣的組成和主要污染物大氣的組成和主要污染物一、大氣的組成一、大氣的組成 composition of the atmosphere干空氣：干空氣： 主要成分主要成分：major component n2 78.09%、 o2 20.95%、 ar 0.93%、 co2 0.03%; 次要成分次要成分：minor component 含量含量 0.003% 次要成分中可變的次要成分中可變的: o3、h2s、so2、nh3、no、o2、hcho等，這些痕量氣體（等，這些痕量氣體（tra

2、ce gas）在大氣化學(xué)中是）在大氣化學(xué)中是 非常重要的。非常重要的。 不可變的不可變的: he、ne、kr、xe、co、h2、n2o等。等。 水汽：水汽： 懸浮微粒：灰塵、煙塵、粉塵、水滴等懸浮微粒：灰塵、煙塵、粉塵、水滴等二、大氣溫度層結(jié)二、大氣溫度層結(jié)n由于由于地球旋轉(zhuǎn)作用地球旋轉(zhuǎn)作用以及距地面不同高度的各層以及距地面不同高度的各層次大氣次大氣對太陽輻射吸收程度對太陽輻射吸收程度上的差異，使得溫上的差異，使得溫度、度、 密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻的分布。的分布。n人們把人們把靜大氣的溫度靜大氣的溫度和密度和密度在垂直方向上的分在垂直方向上的分布布

3、稱為稱為大氣溫度層結(jié)大氣溫度層結(jié)和大氣密度層結(jié)。和大氣密度層結(jié)。1 對流層對流層 troposphere 對流層是大氣的底層，其厚度在對流層是大氣的底層，其厚度在1012km。相對相對大氣層來講其厚度是非常薄的，但其質(zhì)量卻占大氣總質(zhì)大氣層來講其厚度是非常薄的，但其質(zhì)量卻占大氣總質(zhì)量的量的3/4。 對流層內(nèi)大氣的重要熱源是來自地面的長波輻射，對流層內(nèi)大氣的重要熱源是來自地面的長波輻射，故離地面越高氣溫就越低。故離地面越高氣溫就越低。 隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率，用隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率，用下式表示：下式表示：dzdt 式中：式中： t 絕對溫度，絕對溫度，z 高度

4、高度 在對流層中，平均而言在對流層中，平均而言dt/dz 0 ，且且 0.6 k/100m，即每升高即每升高100m溫度降低溫度降低0.6。由于低層空氣受熱不均勻，冷熱空氣垂直對流由于低層空氣受熱不均勻，冷熱空氣垂直對流運動很劇烈，由污染源排放的污染物可被輸送運動很劇烈，由污染源排放的污染物可被輸送到遠方，同時，水汽、灰塵較多，象雨、雪、到遠方，同時，水汽、灰塵較多，象雨、雪、風(fēng)、云、雷電、冰雹等大氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流風(fēng)、云、雷電、冰雹等大氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層中。層中。2 平流層平流層 stratosphere 由對流層頂?shù)接蓪α鲗禹數(shù)?0km左右高度稱為平流層，該層內(nèi)氣左右高度稱為平流層，該層

5、內(nèi)氣體狀態(tài)非常穩(wěn)定。體狀態(tài)非常穩(wěn)定。25km以下溫度隨高度保持不變或略有以下溫度隨高度保持不變或略有上升上升, 25km開始氣溫隨高度而升高開始氣溫隨高度而升高, 平流層頂可接近平流層頂可接近0。 在在1535km高度范圍內(nèi)存在一臭氧層，可吸收紫外高度范圍內(nèi)存在一臭氧層，可吸收紫外輻射，同時臭氧分解為輻射，同時臭氧分解為o2和和o，當(dāng)它們重新合成臭氧時，當(dāng)它們重新合成臭氧時，釋放出大量能量，這就是平流層溫度升高的原因。釋放出大量能量，這就是平流層溫度升高的原因。 平流層幾乎無垂直對流，只能隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平平流層幾乎無垂直對流，只能隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平流運動，當(dāng)污染物進入平流層時會形成一薄層而全

6、球擴流運動，當(dāng)污染物進入平流層時會形成一薄層而全球擴散。平流層很少有水汽和灰塵，沒有云、雨、雪等天氣散。平流層很少有水汽和灰塵，沒有云、雨、雪等天氣現(xiàn)象，透明度好，是飛機飛行的理想空間?，F(xiàn)象，透明度好，是飛機飛行的理想空間。3 中間層（過渡層）中間層（過渡層）mesosphere 中間層處于平流層頂至中間層處于平流層頂至85 km左右的區(qū)域，又出現(xiàn)左右的區(qū)域，又出現(xiàn)溫度隨高度升高而下降的現(xiàn)象，對流運動強烈，層頂溫溫度隨高度升高而下降的現(xiàn)象，對流運動強烈，層頂溫度最小值約度最小值約180k。4 熱層（電離層）熱層（電離層）thermosphere 熱層處于中間層頂至熱層處于中間層頂至800km左

7、右的區(qū)域，離地左右的區(qū)域，離地面最遠，直接受陽光輻射，因此溫度隨高度升高而增加，面最遠，直接受陽光輻射，因此溫度隨高度升高而增加，且在紫外線的作用下產(chǎn)生許多離子，故也稱電離層。熱且在紫外線的作用下產(chǎn)生許多離子，故也稱電離層。熱層處于高度電離狀態(tài)，能將電磁波反射回地球，對全球?qū)犹幱诟叨入婋x狀態(tài)，能將電磁波反射回地球，對全球的無線電通訊具有重要意義。的無線電通訊具有重要意義。5 逸散層逸散層 exosphere 800km以上的高空稱為逸散層，也叫外逸層。這里以上的高空稱為逸散層，也叫外逸層。這里空氣稀薄，氣體分子受地球的吸引力小，自由行程很大，空氣稀薄，氣體分子受地球的吸引力小，自由行程很大，一

8、個質(zhì)點被撞擊出去以后一般難以再撞回來，而是進入一個質(zhì)點被撞擊出去以后一般難以再撞回來，而是進入宇宙空間了。根據(jù)衛(wèi)星觀察資料發(fā)現(xiàn)，宇宙空間每立方宇宙空間了。根據(jù)衛(wèi)星觀察資料發(fā)現(xiàn)，宇宙空間每立方米仍約有數(shù)十個離子存在，所以，地球大氣的宇宙空間米仍約有數(shù)十個離子存在，所以，地球大氣的宇宙空間并無截然分開的界面。并無截然分開的界面。三、大氣污染三、大氣污染 air pollution 大氣污染是指由于人類或自然過程引起的某些物質(zhì)大氣污染是指由于人類或自然過程引起的某些物質(zhì)進入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度和達到足夠的時間并對進入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度和達到足夠的時間并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害的影響。人和環(huán)境產(chǎn)生

9、有害的影響。 大氣污染物大氣污染物(pollutant)是指由于人類活動或自然是指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。過程排入大氣的并對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。 1 污染源污染源 固定源：從固定地點排出污染物的污染源。在我固定源：從固定地點排出污染物的污染源。在我國燃煤是主要的固定源。國燃煤是主要的固定源。 流動源：交通工具汽車、火車、飛機、輪船等是流動源：交通工具汽車、火車、飛機、輪船等是主要流動污染源。主要流動污染源。 從污染源分析，大約從污染源分析，大約77的的so2、49的的nox、30的顆粒物來源于固定燃燒；大約有的顆粒物來源于固定燃燒；大約有

10、78的的co、48nox、42ch化合物來源于交通運輸?；衔飦碓从诮煌ㄟ\輸。2 污染物的類別污染物的類別 原生原生(一次一次)污染物污染物 (primary pollutants )：由污由污染源直接排出的污染物。染源直接排出的污染物。 次生次生(二次二次)污染物污染物 (secondary pollutants)：原原生污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物為次生污染物。生污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物為次生污染物。3 大氣污染物大氣污染物 air pollutants(1) 顆粒物顆粒物 particulate matter微粒大小微粒大小particle size 一般用粒徑（直徑）表示。一般用粒徑（直徑

11、）表示。粉塵：粉塵： 煙塵：煙塵： 燃料燃燒時，從煙囪中排出的顆粒物，燃料燃燒時，從煙囪中排出的顆粒物，排放量與燃煤的性質(zhì)和燃燒條件有關(guān)。排放量與燃煤的性質(zhì)和燃燒條件有關(guān)。 粒徑粒徑 10 m 的為降塵；的為降塵； 粒徑粒徑 100 m 的所有顆粒為總懸浮微粒的所有顆粒為總懸浮微粒(tsp)。 (有的教科書上已列出粒徑有的教科書上已列出粒徑 2.5 m的為可吸入的為可吸入塵塵 respirable particles) 顆粒物引起的大氣污染對人體的危害與下列條件顆粒物引起的大氣污染對人體的危害與下列條件有關(guān)：有關(guān)： 顆粒物濃度：濃度越大，危害就越大。顆粒物濃度：濃度越大，危害就越大。 顆粒物的

12、化學(xué)成分：一些有毒的成分危害更大。顆粒物的化學(xué)成分：一些有毒的成分危害更大。 顆粒物的大小：粒徑在顆粒物的大?。毫皆?.55 m之間的顆粒物之間的顆粒物對人體危害最大。對人體危害最大。 (2) so2 ( sulfur dioxide ) 我國的大氣污染屬于煤煙型污染，我國的大氣污染屬于煤煙型污染，so2 是主要是主要指標，由燃煤排放的指標，由燃煤排放的so2 官方數(shù)字達官方數(shù)字達1500萬噸萬噸/年。按年年。按年產(chǎn)產(chǎn)110000萬噸、萬噸、s含量含量1計，其排放量為：計，其排放量為：110000(萬噸萬噸/年年)1so2 / s 80%(可燃可燃) = 1760 萬噸萬噸/年年 石油裂解、

13、燃燒（含硫在石油裂解、燃燒（含硫在1左右）、硫酸生產(chǎn)都左右）、硫酸生產(chǎn)都排出大量排出大量so2。每生產(chǎn)每生產(chǎn)1噸硫酸排放噸硫酸排放20kg so2 ，煙道氣煙道氣中中so2 的含量在的含量在5左右。左右。 按按19981998年的數(shù)據(jù)，工業(yè)排放年的數(shù)據(jù)，工業(yè)排放so2 達達1593萬噸，萬噸，生活中生活中so2排放量達排放量達497萬噸。萬噸。(3) nox nitrogen oxides nox 來源主要三個方面來源主要三個方面a: 燃料的燃燒燃料的燃燒 常溫下常溫下n2 和和 o2 并不反應(yīng)，但在燃燒過程中，當(dāng)并不反應(yīng)，但在燃燒過程中，當(dāng)溫度超過溫度超過1200時，時，n2 和和 o2 就

14、會反應(yīng)且溫度越高，就會反應(yīng)且溫度越高，反應(yīng)速度越快，這是反應(yīng)速度越快，這是nox的來源之一。的來源之一。n2 o2 2 no2 no o2 = 2 no2反應(yīng)機理反應(yīng)機理: 高溫下通過氧分子的分解高溫下通過氧分子的分解: o2 = 2 o o n2 = no n (吸熱吸熱) n o2 = no o 2 no o2 = 2 no2 （慢）（慢） 生成生成no的慢步驟是吸熱反應(yīng)，因此高溫有利的慢步驟是吸熱反應(yīng)，因此高溫有利于于no的形成，此反應(yīng)是在高溫條件下進行的，生的形成，此反應(yīng)是在高溫條件下進行的，生成的成的nox 稱為熱致型稱為熱致型nox 。 由于燃料中含有含氮有機物，燃燒時氧化成由于燃

15、料中含有含氮有機物，燃燒時氧化成 no，這一類稱為燃料這一類稱為燃料nox，排放量與燃料中含氮排放量與燃料中含氮量有關(guān)，受溫度影響很小。量有關(guān)，受溫度影響很小。b：汽車尾氣汽車尾氣據(jù)統(tǒng)計美國的汽車尾氣排放據(jù)統(tǒng)計美國的汽車尾氣排放nox占大氣污染物中總占大氣污染物中總nox排放量的排放量的48，而且汽車產(chǎn)量增加及汽車加速時，而且汽車產(chǎn)量增加及汽車加速時nox排放量增加。排放量增加。c：工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)每生產(chǎn)每生產(chǎn)1噸噸hno3 排放排放25kg nox ，使用硝酸的工廠也使用硝酸的工廠也產(chǎn)生大量的產(chǎn)生大量的nox排入大氣。排入大氣。 (4) ch化合物化合物 hydrocarbons ch化合物

16、包括：烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴化合物包括：烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等。等。 主要來源：汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)、燃燒等。主要來源：汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)、燃燒等。 ch化合物是形成光化學(xué)煙霧的主要成分，對化合物是形成光化學(xué)煙霧的主要成分，對它的重視也是由此產(chǎn)生的。它的重視也是由此產(chǎn)生的。(5) co carbon monoxide co有毒，其來源主要是燃料燃燒、汽車尾氣和有毒，其來源主要是燃料燃燒、汽車尾氣和工業(yè)生產(chǎn)。一般每萬量汽車，每天排放工業(yè)生產(chǎn)。一般每萬量汽車，每天排放co約約30噸、噸、ch化合物化合物24噸、噸、nox 0.51.5噸噸 。 2 大氣污染物的遷移大氣污染物的遷移一、輻射逆溫層

17、一、輻射逆溫層 在對流層中，氣溫一般隨高度增加而降低，在對流層中，氣溫一般隨高度增加而降低，但在一定條件下會出現(xiàn)反常現(xiàn)象，即所謂逆溫但在一定條件下會出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，即所謂逆溫現(xiàn)象現(xiàn)象(temperature inversion)，以其穩(wěn)定性為，以其穩(wěn)定性為特點。特點。 當(dāng)當(dāng) 0 時稱為等溫氣層，當(dāng)時稱為等溫氣層，當(dāng) 0時稱為時稱為逆溫氣層。逆溫氣層。 逆溫現(xiàn)象常發(fā)生在較低氣層中，氣體穩(wěn)定性逆溫現(xiàn)象常發(fā)生在較低氣層中，氣體穩(wěn)定性特強。逆溫形成的過程是多種多樣的，由于過程特強。逆溫形成的過程是多種多樣的，由于過程的不同可分為近地面層的逆溫和自由大氣的逆溫的不同可分為近地面層的逆溫和自由大氣的逆溫兩種

18、。兩種。 近地面層的逆溫：輻射逆溫、平流逆溫、融近地面層的逆溫：輻射逆溫、平流逆溫、融雪逆溫和地形逆溫等。雪逆溫和地形逆溫等。 自由大氣的逆溫：亂流逆溫、下沉逆溫和鋒自由大氣的逆溫：亂流逆溫、下沉逆溫和鋒面逆溫等。面逆溫等。 近地面層的逆溫多是由于熱力條件而形成，近地面層的逆溫多是由于熱力條件而形成，以輻射逆溫為主。以輻射逆溫為主。 輻射逆溫是地面因強烈輻射而冷卻降溫輻射逆溫是地面因強烈輻射而冷卻降溫所致，多發(fā)生在距地面所致，多發(fā)生在距地面100150m高度內(nèi)，最高度內(nèi)，最有利的條件是平靜而晴朗的夜晚。當(dāng)白天地面有利的條件是平靜而晴朗的夜晚。當(dāng)白天地面受日照而升溫時，近地面空氣的溫度隨之升高，

19、受日照而升溫時，近地面空氣的溫度隨之升高，夜晚地面由于向外輻射而冷卻，使近地面的空夜晚地面由于向外輻射而冷卻，使近地面的空氣溫度自下而上逐漸降低，上面的空氣比下面氣溫度自下而上逐漸降低，上面的空氣比下面的空氣冷卻較慢，結(jié)果就形成逆溫現(xiàn)象。的空氣冷卻較慢，結(jié)果就形成逆溫現(xiàn)象。二、氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率二、氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率 如果氣塊（空氣微團）和周圍環(huán)境間沒有發(fā)生熱量如果氣塊（空氣微團）和周圍環(huán)境間沒有發(fā)生熱量交換，那么它的狀態(tài)變化就可認為是絕熱過程。由污染交換，那么它的狀態(tài)變化就可認為是絕熱過程。由污染源排放的污染氣體就可視為一個氣塊。如果固定質(zhì)量的源排放的污染氣體就可視為一個

20、氣塊。如果固定質(zhì)量的氣塊的絕熱過程中不發(fā)生水相變化就稱為干絕熱過程，氣塊的絕熱過程中不發(fā)生水相變化就稱為干絕熱過程，其質(zhì)量不變。當(dāng)干氣塊在絕熱上升時由于外界壓力減小其質(zhì)量不變。當(dāng)干氣塊在絕熱上升時由于外界壓力減小而膨脹，就要抵抗外界壓強而作功，這個功只能依靠消而膨脹，就要抵抗外界壓強而作功，這個功只能依靠消耗本身內(nèi)能來完成，因而氣塊溫度降低，相反則升高。耗本身內(nèi)能來完成，因而氣塊溫度降低，相反則升高。 描述氣塊在絕熱過程中描述氣塊在絕熱過程中p、t關(guān)系的方程為：關(guān)系的方程為：（泊松常數(shù)）286.0)()(286.01211212pddcarcarpptppttpdda功熱當(dāng)量；功熱當(dāng)量；rd干

21、過程的狀態(tài)常數(shù)；干過程的狀態(tài)常數(shù)；cpd 干空氣的定壓比熱；干空氣的定壓比熱； t1、t2和和p1、p2分別為絕熱過程起始和終結(jié)分別為絕熱過程起始和終結(jié)時的溫度和壓力。時的溫度和壓力。 利用此公式可求出氣塊上升到任一高度處的利用此公式可求出氣塊上升到任一高度處的溫度值。溫度值。 干空氣在上升時溫度降低值與上升高度的比干空氣在上升時溫度降低值與上升高度的比稱為干絕熱垂直遞減率，用稱為干絕熱垂直遞減率，用 d來表示。來表示。即即 d0.98102 /m1/100m利用此利用此 d 對于上升的干空氣可得到如下公式：對于上升的干空氣可得到如下公式：t2 = t1 d ( zz0 )t2干空氣到達高干空

22、氣到達高z 時的溫度；時的溫度；t1 起始高度起始高度z0 處的溫度；處的溫度；（zz0 ) 為上升高度差。為上升高度差。)/(10977. 02399. 0665.9801039. 248cmccagopdd三、大氣穩(wěn)定度三、大氣穩(wěn)定度 atmospheric stability 大氣穩(wěn)定度是指氣層的穩(wěn)定程度，即大氣中某一大氣穩(wěn)定度是指氣層的穩(wěn)定程度，即大氣中某一高度處的氣塊在垂直方向上的相對穩(wěn)定程度。高度處的氣塊在垂直方向上的相對穩(wěn)定程度。 氣塊在大氣中的穩(wěn)定程度與大氣垂直遞減率和干氣塊在大氣中的穩(wěn)定程度與大氣垂直遞減率和干絕熱垂直遞減率有關(guān)：絕熱垂直遞減率有關(guān)：當(dāng)當(dāng) d 時，大氣是不穩(wěn)定

23、的。時，大氣是不穩(wěn)定的。當(dāng)當(dāng) = d 時，大氣處于平衡狀態(tài)。時，大氣處于平衡狀態(tài)。 一般說來，大氣垂直遞減率一般說來，大氣垂直遞減率 越大，氣塊越大，氣塊就越不穩(wěn)定。在平流層大氣垂直遞減率是負就越不穩(wěn)定。在平流層大氣垂直遞減率是負值，垂直混合極為緩慢，進入平流層的某些值，垂直混合極為緩慢，進入平流層的某些污染物難以擴散，可滯流數(shù)年。污染物難以擴散，可滯流數(shù)年。 四、四、 大氣污染數(shù)學(xué)模式大氣污染數(shù)學(xué)模式 以高架連續(xù)點源大氣污染數(shù)學(xué)模式為例討論。以高架連續(xù)點源大氣污染數(shù)學(xué)模式為例討論。 1. 煙流模型基本公式煙流模型基本公式 距地面距地面h 高度處有一連續(xù)排放點源，以其在地面高度處有一連續(xù)排放點

24、源，以其在地面的垂直投影為原點，的垂直投影為原點，x 軸指向平均風(fēng)向軸指向平均風(fēng)向, y 軸在水平面軸在水平面上垂直于上垂直于x 軸軸, z 軸垂直于軸垂直于 xoy 平面向上延伸平面向上延伸, 建立坐建立坐標系。標系。2)(exp2)()exp2exp(2)(222222zzyzyhzhzyuqhzyxc、式中式中:c污染物濃度，污染物濃度，g / m3 ；q源強，源強， g / s ； y 用濃度標準偏差表示的用濃度標準偏差表示的y 軸上的擴散系數(shù)；軸上的擴散系數(shù)； z 用濃度標準偏差表示的用濃度標準偏差表示的z 軸上的擴散系數(shù)；軸上的擴散系數(shù)；h 煙流中心距地面高度，也稱煙囪有效高度，煙

25、流中心距地面高度，也稱煙囪有效高度，m；數(shù)值為煙囪高度數(shù)值為煙囪高度h 與煙羽抬升高度與煙羽抬升高度 h之和之和. h = h + hu煙囪高度的平均風(fēng)速，煙囪高度的平均風(fēng)速，m / s； 對于一個高架連續(xù)點源下風(fēng)向某一點污染物濃度可用下對于一個高架連續(xù)點源下風(fēng)向某一點污染物濃度可用下式表示：式表示：(1)高架連續(xù)點源地面濃度高架連續(xù)點源地面濃度:即即: z = 0時：時：)2)exp(2exp()0(2222zyzyhyuqhyxc、(2)高架連續(xù)點源地面軸線濃度高架連續(xù)點源地面軸線濃度即即: y = 0 、z = 0時：時：)2exp()00(22zzyhuqhxc、(3)高架連續(xù)點源的地

26、面最大濃度：高架連續(xù)點源的地面最大濃度：當(dāng)當(dāng) y = 0 、z = 0 ，并設(shè)并設(shè) y / z = a = 常數(shù)常數(shù)， 對對 z 求導(dǎo)并令其等于零求導(dǎo)并令其等于零, 即：即：0)2exp(222zzzhauqdd可得：可得：yzhuaqc2max2(4)地面連續(xù)點源擴散模式：地面連續(xù)點源擴散模式：當(dāng)當(dāng)h = 0 時：時：)2)exp(2exp()0(2222zyzyzyuqzyxc、(5)地面連續(xù)點源軸線的濃度地面連續(xù)點源軸線的濃度:當(dāng)當(dāng) y = 0、 z = 0、 h = 0 時：時：zyuqxc、)000(2. 有效源高計算有效源高計算 煙羽抬升高度的計算十分復(fù)雜煙羽抬升高度的計算十分復(fù)雜

27、,通常用經(jīng)驗關(guān)通常用經(jīng)驗關(guān)系式來計算，例如系式來計算，例如holland 公式：公式：)1079.95 .1 (1)1068.25 .1 (65hssassqdvudtttpudvh式中：式中：vs 實際狀態(tài)下的煙流出口速度，實際狀態(tài)下的煙流出口速度，m/s；d 煙囪出口直徑煙囪出口直徑, m；ts、ta 分別為煙氣出口溫度和環(huán)境大氣溫度，分別為煙氣出口溫度和環(huán)境大氣溫度，k；p大氣壓，大氣壓，pa ；qh 煙氣熱釋放率煙氣熱釋放率 j/s ，即單位時間排出煙氣的熱量；即單位時間排出煙氣的熱量；u煙囪高度的平均風(fēng)速，煙囪高度的平均風(fēng)速，m / s； holland建議，大氣不穩(wěn)定時，用上式計算

28、的建議，大氣不穩(wěn)定時，用上式計算的 h應(yīng)增應(yīng)增加加10 20、而穩(wěn)定時減少、而穩(wěn)定時減少10 20；3. pg擴散曲線法確定擴散曲線法確定 y 和和 z 表表223（p.93）將大氣擴散稀釋能力分為將大氣擴散稀釋能力分為a、b、c、d、e、f六個等級。六個等級。 圖圖231的的pg曲線給出了擴散系數(shù)曲線給出了擴散系數(shù) y 和和 z 與下風(fēng)與下風(fēng)向距離向距離(x) 的函數(shù)關(guān)系。的函數(shù)關(guān)系。 根據(jù)常規(guī)氣象按表根據(jù)常規(guī)氣象按表223確定穩(wěn)定級別，然后在確定穩(wěn)定級別，然后在pg曲線圖上查了不同距離上的曲線圖上查了不同距離上的 y 和和 z 值。值。4. 高架連續(xù)排放點源下風(fēng)濃度計算實例高架連續(xù)排放點源

29、下風(fēng)濃度計算實例例：某火力發(fā)電廠的煙囪高20m，頂部直徑4 m，so2 發(fā)生率為270g/s，煙囪出口處風(fēng)速為3m/s，煙氣溫度598k，地面風(fēng)速2.1 m/s，風(fēng)向為西南。如果煙囪頂部的氣溫為283k，地面氣壓為100103 pa，煙囪高度處的風(fēng)速為4m/s ，問在清晨日出時，距離煙囪600 m處，so2 的濃度是多少？解：根據(jù)給定的條件，查表223得當(dāng)時大氣穩(wěn)定度為e 級, 由圖231查得下風(fēng)向600m處的 y 為34 m，z為14 m ，由holland 公式計算出煙羽升高度：)(214589283589101001068.25 .1443)1068.25 .1 (355mdtttpud

30、vhsass 由于穩(wěn)定度為e級，可將計算出的煙羽升高度值減少15，即：h 2185 18 (m) 距煙囪下風(fēng)向600m處so2 濃度（即高架連續(xù)點源地面軸線濃度，y = 0 、z = 0)：)/(0022.01421820exp14341.214.3270)2exp()00(32222mghuqhxczzy、書上其余內(nèi)容自看。五、影響大氣污染物遷移的因素五、影響大氣污染物遷移的因素 1 風(fēng)和大氣湍流的影響風(fēng)和大氣湍流的影響 污染物在大氣中擴散取決于三個因素：污染物在大氣中擴散取決于三個因素：風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴散、湍流可使污染風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴散、湍流可使污染物向各個方向擴散、濃度梯度可

31、使污染物發(fā)物向各個方向擴散、濃度梯度可使污染物發(fā)生質(zhì)量擴散。生質(zhì)量擴散。 當(dāng)氣塊有規(guī)則運動時當(dāng)氣塊有規(guī)則運動時, 其速度在水平方其速度在水平方向上的分量稱為風(fēng)向上的分量稱為風(fēng), 鉛直方向的的分量稱為鉛直方向的的分量稱為鉛直速度鉛直速度. 具有亂流特征的氣層稱為摩擦層具有亂流特征的氣層稱為摩擦層, 亦稱亂流層，亦稱亂流層，其底部與地面接觸，厚約其底部與地面接觸，厚約10001500m。由于地面粗由于地面粗糙不平且受熱又不均勻而使其具有亂流特征。糙不平且受熱又不均勻而使其具有亂流特征。 在摩擦層中大氣穩(wěn)定度較低，污染物自排放源向在摩擦層中大氣穩(wěn)定度較低，污染物自排放源向下風(fēng)向遷移而得到稀釋。而摩擦

32、層頂以上的氣層稱為下風(fēng)向遷移而得到稀釋。而摩擦層頂以上的氣層稱為自由大氣，由于其亂流極微弱，污染物很少到達這里。自由大氣，由于其亂流極微弱，污染物很少到達這里。 例如：由于氣塊受熱獲得浮力向上做加速運動，例如：由于氣塊受熱獲得浮力向上做加速運動，根據(jù)公式推導(dǎo)可得出其加速度方程為：根據(jù)公式推導(dǎo)可得出其加速度方程為：dv/dt - 氣塊加速度；氣塊加速度；g-重力加速度；重力加速度；t -受熱氣塊溫度；受熱氣塊溫度；-受熱氣塊周圍空氣的溫度。受熱氣塊周圍空氣的溫度。由此公式可知，由于溫差使氣塊獲得浮力加速度，由此公式可知，由于溫差使氣塊獲得浮力加速度，使氣塊不斷上升，直到使氣塊不斷上升，直到t與相

33、等。與相等。gtttdtdv)(2 天氣形勢和地理地勢的影響天氣形勢和地理地勢的影響天氣形勢天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況，局部地區(qū)的是指大范圍氣壓分布的狀況，局部地區(qū)的擴散條件與大型的天氣形勢是互相聯(lián)系的。不利的擴散條件與大型的天氣形勢是互相聯(lián)系的。不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常使某一地區(qū)的污天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常使某一地區(qū)的污染程度大大加重。染程度大大加重。 逆溫：使污染物長時間的積累在逆溫層重而不能擴散。地理形勢：不同地形地面之間的物理性質(zhì)差異引起熱狀況在水平方向上分布不均勻。這種熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下就有可能產(chǎn)生局地環(huán)流：海陸風(fēng)、城郊風(fēng)和山谷風(fēng)。熱氣流上升冷氣流下降陸陸 地地海海 洋洋海陸風(fēng)熱氣流上升冷氣流下降陸陸 地地海海 洋洋陸風(fēng)海陸風(fēng)海風(fēng)熱氣流上升冷氣流下降陸陸 地地海海 洋洋海風(fēng)海陸風(fēng)陸風(fēng)山谷風(fēng)山谷風(fēng)山谷風(fēng)山谷風(fēng)：谷風(fēng)：谷風(fēng)山谷風(fēng)山谷風(fēng)：山風(fēng)：山風(fēng) 山谷風(fēng)：山谷風(fēng)： 山谷風(fēng)是山風(fēng)和谷風(fēng)的總稱。它發(fā)生在山區(qū)，是以山谷風(fēng)是山風(fēng)和谷風(fēng)的總稱。它發(fā)生在山區(qū)，是以24小時為周期的局地環(huán)流。主要是由于山坡和谷地受熱小時為周期的局地環(huán)流。主要是由于山坡和谷地受熱個均而產(chǎn)生的。在白天，太陽先照射到山坡上，使山坡個均而產(chǎn)生的。在白天，太陽先照射到山坡上，使山坡上大氣比谷地上同高度的大氣溫度高，形成了由谷地吹上大氣比谷