第二节大气中污染物的迁移.
第二章-第2节大气中污染物的迁移.
小的位移，如果层结大气使气块趋于回到原来的平衡
位置，则称层结是稳定的，Γd>Γa
Γd: 干绝热垂直递减率。
Γa：大气垂直递减率。
不稳定的大气：如果层结大气使气块趋于继续离开原
来位置，则称层结是不稳定的，Γd<Γa
中性的大气：介于上两者之间，Γd=Γa
ū烟囱口高度处的平均风速，m/s
Holland公式比较保守，适用于中性大气条件，特
别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。 Holland建
议稳定时减小10％～20％ ，不稳时增加10％～20％。
(3) 扩散参数的确定
P－G曲线法
Pasquill根据常规气象资料：风速、云量、云状和日照等，
将大气扩散稀释能力分为A、B、C、D、E、F六个稳定度
线浓度，y = 0 、z = 0)：
H2
c( x、
0、
0、H )＝
{exp(
)}
2
2 z
u y z
Q
20 182
270
＝
exp
2
3.14 2.1 34 14
2
14
＝0.0022( g / m3 )
四、影响大气污染物迁移的因素
大气污染迁
移的影响因素
影响
温出现时的最大
混合层高度。
2.天气形势与地理地势的影响
天气形势对迁移扩散影响的几点说明：
天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象
条件总是受天气形势的影响；
局部地区的扩散条件与大范围的天气形势互相关联；
大气污染物的迁移与转化过程及其对环境质量的影响分析
大气污染物的迁移与转化过程及其对环境质量的影响分析大气污染是当今社会所面临的一大环境问题，它对人类健康和生态系统造成巨大的威胁。
大气污染物的迁移与转化过程是影响环境质量的重要因素。
本文将从大气污染物的源、迁移与转化过程以及对环境质量的影响等方面进行分析。
一、大气污染物的源大气污染物的源可以分为自然源和人为源。
自然源包括火山喷发、沙尘暴等，但其排放量相对较低，对大气环境质量的影响有限。
相比之下，人为源是大气污染物的主要来源，主要包括工业排放、交通尾气、农业活动和生活废弃物等。
工业排放是大气污染物的重要来源之一。
随着工业的不断发展和城市化进程的加快，工业生产带来的废气排放量持续增加，包括二氧化硫、二氧化氮、颗粒物等污染物，严重影响了空气质量。
交通尾气也是大气污染物的重要来源之一。
机动车的增多使得尾气排放成为城市大气污染的主要原因之一，尤其是一氧化碳、氮氧化物和颗粒物的排放量高，对空气质量的影响不容忽视。
农业活动也会导致大气污染物的排放。
农业生产中使用的农药和化肥含有一些有害物质，这些物质在施用过程中会转化为大气污染物，如氨、二氧化碳等。
此外，农作物的露天焚烧和畜禽养殖等也会造成大量的污染物释放，对环境质量造成严重影响。
二、大气污染物的迁移与转化过程大气污染物的迁移与转化过程是指大气中各种污染物的传输与化学反应过程。
这一过程不仅决定了大气污染物的浓度分布，还直接影响到环境质量。
在大气传输过程中，扩散、对流和湍流等因素起着重要作用。
大气污染物会通过扩散作用在空气中传输，同时受到空气流动和混合的影响。
此外，大气层中的对流运动也会导致大气污染物在不同高度的传输差异。
大气污染物的化学反应过程也是大气质量变化的重要因素。
大气污染物之间会发生一系列化学反应，如氧化、还原、酸碱反应等，这些反应不仅影响着大气污染物的浓度分布，还会生成新的污染物。
三、大气污染物对环境质量的影响大气污染物的迁移与转化过程直接影响着环境质量，对人类健康和生态系统产生了重要影响。
大气污染物的迁移传输及污染区域的划分
大气污染物的迁移传输及污染区域的划分一、大气污染物的引发和影响大气污染物是指由工业生产、交通运输、能源燃烧等人类活动排放到大气中的有害物质。
这些污染物对人类健康、生态环境和气候都带来极大的影响。
工业生产和交通运输是大气污染物的主要来源之一。
废气排放中的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等对大气有害物质的浓度和分布产生了重要影响。
不仅会导致大气质量下降，还会引发酸雨、温室效应和光化学烟雾等环境问题。
二、大气污染物的迁移传输大气污染物的迁移传输是指它们在大气层中由源地向污染区域传播的过程。
这个过程受到风场、大气稳定度、气象条件以及污染物本身的性质等因素的影响。
风场对大气污染物的传输起到关键作用。
风的方向和速度决定了污染物从源地到达其他地区的路径和时间。
在静风天气条件下，大气污染物容易在源地积聚，严重影响当地空气质量。
而风速较大的时候，污染物则随风向迅速传播到相对远离源地的地区。
大气稳定度也是影响大气污染物传输的重要因素之一。
在不稳定的大气条件下，污染物容易被气流卷入高空，并向不同区域传播。
而在稳定的大气条件下，污染物则会被压在接近地面的层中，难以扩散，从而导致当地空气的质量恶化。
三、污染区域的划分为了更好地管理和控制大气污染物，科学家们将地球表面划分为不同的污染区域，以便更好地监测和对策。
划分的依据一般是大气污染物浓度和种类的差异以及迁移传输的特征。
根据大气污染物浓度和种类的差异，可以将污染区域划分为重度污染区、中等污染区和轻度污染区。
重度污染区指的是空气中大气污染物浓度较高，对人体健康和环境造成较大威胁的地区。
中等污染区表示空气质量一般，存在一定程度的污染问题。
轻度污染区则是指空气质量较好，但仍存在一些污染物的存在。
根据迁移传输的特征，还可以将污染区域划分为近源区和远源区。
近源区指的是离大气污染物来源较近且受到其影响较大的地区。
远源区则是指离大气污染源较远且受到迁移传输程度较大的地区。
这种划分方式有助于更精确地了解大气污染物的传播路径和范围。
大气化学中的污染物迁移与转化
大气化学中的污染物迁移与转化污染物的迁移和转化是影响大气质量的重要因素。
在大气环境中，污染物会经历一系列的化学反应和物理过程，从而发生动态变化，对大气环境和人类健康产生一定的影响。
本文从大气化学的角度探讨污染物的迁移和转化过程，以及对环境和健康的影响。
一、污染物在大气中的迁移过程污染物在大气中能够进行迁移的原因是受到了气体运动的影响。
大气中的污染物可分为两类，一类是颗粒物，一类是气态污染物。
对于颗粒物来说，其迁移过程受到两种运动的影响，分别是大气中的水平输送和垂直扩散。
而对于气态污染物，则主要受空气的输送和扩散作用。
大气中的水平输送主要由风力所驱动，其方向与速度会发生变化。
当空气通过地形的障碍物时，也会受到地形的影响，产生不同的气流。
而大气中的垂直扩散影响来自气压的变化和导致的温度差异。
这种输送和扩散过程，不同的污染物会有不同的迁移特征和影响范围。
在此基础上，可以对不同的污染物采取不同的减排措施。
二、污染物在大气中的转化过程污染物在大气中变化的过程，一部分是受到自然的影响，比如光照、风速等因素的作用，另一部分则是受到人类活动的影响，比如机动车、电厂等的排放。
在大气中，氧气及其他气体的作用，与有机化合物和无机化合物反应，产生了大量的化学反应。
这些反应的产物有时比原始物质更为危险。
大气中的光化学反应是导致污染物转化的主要过程。
该过程可以分为两类，一类是直接光化学反应，一类是间接光化学反应。
直接光化学反应通常涉及有机化合物的氧化反应，如VOCs(挥发性有机物)，产生臭氧和其他氧化产物。
间接光化学反应则通常涉及氮氧化物和其他化学物质的作用。
三、对健康和环境的影响空气污染对人类健康和环境产生负面影响。
大气化学在解释污染物对环境和健康的影响方面扮演着重要的角色。
空气污染物对人类健康的影响主要表现为呼吸系统疾病，如哮喘、支气管炎、肺癌等。
此外，空气污染还会造成眼睛病变、心脏病等疾病。
对于环境来说，空气污染造成的主要危害包括气候变化、酸雨、植物和动物的生长和繁殖等问题。
大气污染物在环境中的迁移和转化规律
大气污染物在环境中的迁移和转化规律大气污染物的排放对环境和人类健康产生了严重影响，因此研究大气污染物的迁移和转化规律对于减少污染物的排放和保护环境具有重要意义。
本文将探讨大气污染物在环境中的迁移和转化规律。
首先，大气污染物的迁移主要通过空气传播进行。
大气污染物在源地产生后，受到大气风向的影响，通过空气中的颗粒物、气相物质等载体，迁移到远离源地的地区。
例如，来自工业生产、交通尾气和燃煤等活动产生的二氧化硫、氮氧化物等大气污染物会随着风的传播，被带到远离污染源的地区，造成大范围的污染。
其次，大气污染物在迁移过程中会发生转化反应。
大气中的光照、温度、湿度等因素会影响大气污染物的光解、氧化还原和降解反应。
例如，二氧化硫和氮氧化物会与大气中的氧气和水汽发生氧化反应，生成硫酸和硝酸，进而在大气中形成酸雨。
另外，大气中的光照会导致光解反应，产生一氧化碳等有害气体。
大气污染物的迁移和转化还受到大气气象条件的影响。
气象因素如大气湍流、温度逆温层和气压等对大气污染物的扩散和移动起着重要作用。
湍流可以搅拌和扩散大气中的污染物，减少其浓度和影响范围。
而逆温层和气压的变化会影响污染物在大气中的垂直运移。
这些气象因素的变化需要加以考虑和监测，以便更好地预测大气污染物的迁移和转化规律。
另外，大气污染物的迁移和转化还受到地理和人为因素的影响。
地理因素如地形、地貌和地表覆盖等会影响大气污染物的传输和沉降。
例如，山地地形的存在会限制大气污染物的扩散，导致山谷地区出现高浓度的污染物。
此外，人为活动也对大气污染物的排放和迁移产生了重要影响。
随着工业化和城市化的发展，人类活动排放的大气污染物数量不断增加，加剧了环境污染问题。
为了减少大气污染物的排放和保护环境，必须加强大气污染物的监测和控制。
通过监测大气污染物的浓度和变化趋势，可以评估污染物的传播和影响范围，为污染治理提供依据。
此外，还可以利用环境模型和监测数据，预测大气污染物的迁移和转化规律，规划和制定相应的治理措施。
环境化学第二章化学污染物的迁移行为
Fick第一定律：
D x 2Sx C x,D y 2Sy C y,D z2Sz C z
D
2 x
，D
2 y
，D
2 z
：x、y、z方向湍流扩散的污染物质量通量
C ：水中的污染物的时间平均浓度
S x ，S y ，S z ：x、y、z方向湍流扩散系数
二、水中污染物的迁移
弥散：水体横断面上的实际的流速分布不均匀引起的 。
P h o to ly sis P h o to d e g r a d a tio n
V olatilization D eposition
KOA, PL
P a r titio n
KOA, PL
H ydrolysis K OW
Sedim entation
B io d eg ra d a tio n
内容
第一节 概述 (Outline)
一、大气中污染物的迁移 二、水中污染物的迁移 三、土壤中污染物的迁移 四、生物相中污染物的迁移 五、污染物多介质迁移
一、大气中污染物的迁移
1. 迁移 (Transport)、转化(Transformation) 迁移：污染物在环境介质内部或环境介质之间的物理运动(时 间和空间)。 转化：污染物的变化(形态变化、化学变化) ，从一种物质， 变成另外一种物质。环境效应、毒性发生变化。
四、生物相中污染物的迁移
3. 植物 植物提取：污染物进入植物体内，本身形态、性质不发 生改变，储存在植物组织中。
植物转运：通过木质部或韧皮部沿根－茎－叶向上转运， 水溶解性。
植物固定：与植物体内某些组分结合。
植物挥发：植物释放挥发性有机物。污染修复TCE。 根际效应：生物有效性、结合位点、微生物活性
大气中污染物的迁移
主要成分：major component
N2 78.09%、 O2 20.95%、 Ar 0.93%、 CO2 0.03%;
次要成分：minor component 含量 <
0.003%
次要成分中可变的:
O3、H2S、SO2、NH3、NO、O2、 HCHO等，这些痕量气体（trace gas）在大气化
B：汽车尾气 据统计美国的汽车尾气排放NOx占大气污染物中总 NOx排放量的48％，而且汽车产量增加及汽车加速时 NOx排放量增加。
C：工业生产 每生产1吨的NOx排入大气。
(4) CH化合物 Hydrocarbons
CH化合物包括：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃 等。
110000(万吨/年)×1％×SO2 / S ×80%(可燃) = 1760 万吨/年
石油裂解、燃烧（含硫在1％左右）、硫酸生产都 排出大量SO2。每生产1吨硫酸排放20kg SO2 ，烟道气 中SO2 的含量在5％左右。
按1998年的数据，工业排放SO2 达1593万吨， 生活中SO2排放量达497万吨。
二、气块的绝热过程和干绝热递减率
如果气块（空气微团）和周围环境间没有发生热量 交换，那么它的状态变化就可认为是绝热过程。由污染 源排放的污染气体就可视为一个气块。如果固定质量的 气块的绝热过程中不发生水相变化就称为干绝热过程， 其质量不变。当干气块在绝热上升时由于外界压力减小 而膨胀，就要抵抗外界压强而作功，这个功只能依靠消 耗本身内能来完成，因而气块温度降低，相反则升高。
一、辐射逆温层
在对流层中，气温一般随高度增加而降低， 但在一定条件下会出现反常现象，即所谓逆温 现象(temperature inversion)，以其稳定性 为特点。
大气环境污染物的迁移与扩散
大气环境污染物的迁移与扩散大气环境污染物是指在大气中存在的并对环境和人类健康造成负面影响的物质，包括但不限于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物和重金属等。
这些污染物的迁移与扩散过程对于评估和治理大气污染至关重要。
本文将探讨大气环境污染物的迁移与扩散机制、影响因素及相关治理措施。
一、迁移与扩散机制1.湍流扩散湍流扩散是大气污染物迁移与扩散的主要机制之一。
大气中存在着各种气流运动，如对流和湍流。
污染物的扩散过程会受到这些气流运动的影响，形成不同尺度上的湍流涡旋，使得污染物在大气中的传输产生随机性。
2.稳定层限制稳定层限制是另一个影响大气污染物扩散的重要因素。
稳定层限制时，大气中的温度垂直分布呈现逆温趋势，导致污染物在较低的空间高度上聚集，难以扩散到更高空间层次。
3.地理地形地理地形对大气污染物的迁移与扩散也有显著影响。
山脉、山谷和海洋等地形特征会改变风向和风速，影响大气污染物的传输路径和速度。
二、影响因素1.气象条件气象条件是影响大气污染物迁移与扩散的关键因素之一。
风向、风速、温度和湿度等气象要素都会对污染物的传输路径和速度产生重要影响。
2.排放源强度和位置污染物的排放强度和位置直接决定了污染物释放到大气中的数量和速率。
高排放源和密集排放源会导致周围地区的浓度升高，使得污染物在迁移和扩散过程中产生更大的影响。
3.化学性质不同污染物的化学性质有所不同，这会影响它们的迁移与扩散行为。
一些污染物在不同环境条件下会发生化学反应，形成新的物种，进而影响它们的迁移和扩散特性。
三、治理措施1.源头治理源头治理是最为有效的大气污染物治理措施之一。
通过控制工业排放、交通尾气和机动车污染等措施，减少大气污染物的排放量，从根本上降低污染物的迁移与扩散程度。
2.空气净化技术空气净化技术可以有效去除大气中的污染物，改善空气质量。
常见的空气净化技术包括静电吸附、活性炭吸附和光催化等方法。
3.政策与法规完善的政策与法规对于大气污染物的治理至关重要。
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(3) 扩散参数的确定
P－G曲线法 Pasquill根据常规气象资料：风速、云量、云状和日照等， 将大气扩散稀释能力分为A、B、C、D、E、F六个稳定度 等级。 y z 与下风向距离x Gifford建立了不同稳定度等级下， 的函数关系，并绘制成P－G曲线图。见P52图2-26.
方法要点： 大气分成A---F共六个稳定度等级 （依据气象参数：云、日照、风速······） x--σ y曲线（六条），（分别对应A、B····F稳定度级）
扩散参数的确定－P－G曲线法
P－G曲线的应用 – 根据常规资料确定稳定度级别
扩散参数的确定－P－G曲线法
P－G曲线的应用 – 利用扩散曲线确定 y 和 z
四、影响大气污染物迁移的因素
大气污染迁 移的影响因素
影响 特征
风:是指空气水平方向的运动，风可使污染物向 下风向扩散； 湍流:是指空气不同与水平方向的次生运动，湍 流可使污染物向各方向扩散； 浓度梯度:可使污染物发生质量扩散。
1、概念������
������
指气层的稳定度，即大气中某一高度上的气块 在垂直方向上相对稳定的程度。
受密度层结和温度层结共同作用。
2大气稳定度状况
稳定的大气：当大气中某一气块在垂直方向上有一个小 的位移，如果层结大气使气块趋于回到原来的平衡位置， 则称层结是稳定的，Γd>Γa������ 不稳定的大气：如果层结大气使气块趋于继续离开原来 位置，则称层结是不稳定的，Γd<Γa������ ������ 中性的大气：介于上两者之间，Γd=Γa 研究大气垂直递减率，可用于判断，气块稳定情况，气 体垂直混合情况，考察污染物扩散情况。
三、大气污染数学模式
1.高架连续点源大气污染模式 （1）烟流模型基本公式 基本假定: – 坐标系（见p50图2-25） 右手坐标，y为横风向，z为垂直向 –四点假设 a．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布 b．全部高度风速均匀稳定 c．源强是连续均匀稳定的 d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）
H—烟囱的有效高度（烟轴高度，由烟囱几何高度Hs和烟流抬升高度ΔH组成， 即H=Hs+ΔH），ΔH：烟囱顶距烟轴的距离，随x而变化的。
(2) 有效源高计算
有效源高H，系指烟流中心线距地面的高度；为烟囱
高度HS与烟羽抬升高度 △ H之和， H= HS+ △ H。
抬升高度△
H计算式：烟羽抬升主要取决于两个方面， 一是烟羽排出时的初始动量和浮力；二是周围大气的性质。 通常采用经验或半经验公式计算得到。
依正态分布假定和地面对烟流的反射作用，由全反射原理推 导可得出下风向任一点的浓度分布。
c —污染物浓度，g/m3 Q—源强， g/s；指污染物排放速率,与空气中污染物质的浓度成正比。 ū —烟囱高度处的平均风速，m/s； σy—侧向扩散参数，污染物在y方向分布的标准偏差，是距离y的函数，m； σz—竖向扩散参数，污染物在z方向分布的标准偏差，是距离z的函数，m；
动力条件
热力条件
辐射逆温
平流逆温
融雪逆温
乱流逆温 下沉逆温
地形逆温
锋面逆温
辐射逆温产生特点：
因地面强烈辐射冷却降温而形成。
该逆温层多发生在距地面100-150 m 高度内。
最有利于辐射逆温发展的条件是平静而晴朗 的夜晚。
云和风能减弱辐射逆温。 风速超过2-3 m/s，逆温就不易形成。
在对流层中，dT/dz<0，Γ=0.6K/100m，即每升高100m
气温降低0.6℃。������ 一定条件下出现反常现象： 当Γ=0 时，称为等温层；������ ������ 当Γ<0 时，称为逆温层。大气层稳定性强，对大气的垂 直运动起阻碍作用。
根据逆温形成的过程不同，可分为两种：
近地面层的逆温 自由大气层的逆于地表面温度与地表面附近
的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的 冷空气下降，从而形成对流。
在摩擦层内，有时以动力乱流为主，有时动力乱流与热力
乱流共存，且主次难分。这些都是使大气中污染物迁移的 主要原因。
气块在不同尺度湍涡下的扩散
气块尺度>湍涡尺度
a
湍涡尺度>气块尺度
b
气块尺度≈湍涡尺度
c
不同稳定度状况下的最大混合层高度
大气中，一理想的处于平衡状态的气块，受到周围大气 温差带来的浮力作用，产生向上（或向下）的加速度运动， 推导可得：
第二节 大气中污染物的迁移
大气中污染物的迁移是指从污染源排放出来的污染物
由于空气的运动使其传输和分散的过程. 污染物的迁移过程可导致污染物浓度降低.
主要内容： 辐射逆温层 大气稳定度 大气污染数学模式 影响大气污染物迁移的因素
一、辐射逆温层
对流层大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离 地面越近气温越高；离地面越远气温越低。 随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率：
大气中气块的两种不同性质的运动
摩擦层：在对流层中（1~2km以下），空气的水平运动 受地表的的机械摩擦、地表强烈的热力作用的影响而产生 乱流，该层又称为乱流混合层，摩擦层顶以上的气层称为 自由大气。
乱流的形成：
动力乱流（湍流） 乱流 热力乱流（对流）
动力乱流：有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰
辐射逆温：地面因强烈辐射作用而冷却降温形成的近 地面层大气逆温现象。 形成条件：白天日照强烈，夜间天空晴朗无风、无云。
ABC-白天温度层结曲线；FEC-夜间层结曲线；DBC-清晨层结曲线.
日出后地面温度上升， 逆温层近地面处首先破坏， 自 下而上逐渐变薄，最后消失。
二、大气稳定度
Holland公式：
Vs实际状态烟流出口速度，m/s； d烟囱出口直径,m； Ts Ta分别是烟气出口温度和环境大气温度，K; P大气压，Pa；
Qh烟气热释放率，J/s,单位时间排出烟气的热量；
ū烟囱口高度处的平均风速，m/s Holland公式比较保守，适用于中性大气条件，特 别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。 Holland建 议稳定时减小10％～20％ ，不稳时增加10％～20％。