大气污染的气象过程资料
大气污染控制第三章 大气污染气象学
∵ U = H－PV 全微分 dU = dH－PdV－VdP
∴ dq = dH－VdP = CPdT－VdP (dH = CPdT )
对单位质量的空气， V
RT
，故
P
dq
CPdT
RT
dP P
式中：CP = 996.5J/kg.K，R = 287J/kg.K
对于绝热过程：dq = 0，则
dT R dP T CP P
u 3.02 F 3 ( km/h)
5. 能见度 在当时天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨
认出的目标物的最大水平距离 (m) 。 能见度大小反映了大气透明度或混浊程度。
6. 云：
云是发生在高空的水汽凝结现象。 ⑴ 云的分类 高云：5000m以上，由水晶组成，云体成白色，有蚕丝般光泽，
几乃至几十度。 ⑵ 由于气流运动受地面摩擦的影响，故风速随高度增加而增大。 ⑶ 大气上下有规则的对流和无规则的湍流运动都比较盛行，水气也比较充
足。 直接影响污染物的传输、扩散和转化。
二、气象要素
表示大气状态和物理现象的物理量。 1. 气温
指离地面1.5m高处百叶箱中观测到的空气温度。 2. 气压
指大气压强。气象上气压的单位为毫巴 (mb)。 1mb = 1000dyn/cm2 = 100 Pa
也慢。可见云和强风可抑制辐射逆温出现。
2.下沉逆温 下沉逆温范围广、厚度大、持续时间长，在离地数百米至数千
米的高空都可能出现。在冬季，下沉逆温与辐射逆温相结合，形成 很厚的逆温层。
3.平流逆温 当暖空气平流到冷地面时，下层空气受地面影响大，降温多，上层空气
降温少，故形成逆温。 当暖空气平流到低地、盆地内积聚的冷空气上面时，也可形成平流逆温。
环境学概论 第5章 大气污染及防治
本章内容
1 大气中的主要污染物以及危害 2 影响大气污染的主要气象因素 3 除尘装置的种类以及除尘原理、特性
第一节 大气污染及主要污染物
15:34
一、大气圈组成
大气圈约10 000km， 大气物理学和污染物气象学中，大气圈
层的上界为1 200 ~ 1 400km
② 可吸入颗粒物（ PM2.5）：悬浮在空气中，空 气动力学直径小于2.5um的颗粒物
③ PM0.5数量浓度比在 PM2.5中接近90%。PM0.5浓 度与居民健康危害的关系最为显著
15:34
（2）飘尘特点
粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中 易随呼吸进入人体，危害健康 吸附多种污染物，在大气中为化学反应提供
地球大气圈的总质量约6 000×1012t，占地 球总质量的0.0001%左右 大气质量50％集中在下部5km
大气质量75％集中在下部10km 大气质量90％集中在下部30km
外层：大气层的最外层 暖层：又称电离层，顶界约 800~1000km,下部主要由分子氮 组成，上部主要由原子氧组成
1985-1995 酸雨研究
1990-1995 平流层臭氧损耗机制的模拟和模式，编制ODS淘 汰国家方案，微量气体源汇（CH4, DMS, VOC, NH3, N2O）
1996-
机动车排放污染，区域空气质量（O3，PM2.5）
六、我国空气质量日报
空气质量日报的组成：
空气质量指数AQI
首要污染物 ，阿拉斯加火山爆发，使得太阳 辐射量减少10％～20％，
1963年，阿贡火山爆发后，火山灰绕地 球四周，使气温下降，气候异常。
1991年，菲律宾皮纳图博火山两度爆发， 推测火山爆发使得全球降温0.5华氏度。
邵武市大气环境影响气象评价
邵武市大气环境影响气象评价1评价区气象资料(1)地面风场①风场概况根据多年(1983年-2003年)气象统计数据统计，AA市地面风速较小，年平均风速1∙2m∕s,年静风频率为52%。
各月介于50-63%之间；主导风向为西北风，除静风外，次多风向9-3月为NW风，频率在671%之间，4-8月为ESE-E风，频率为5-6%。
风速日变化为日大夜小，一般以14时前后风速最大。
风频玫瑰见图5.27,累年风频、风速、污染系数见表5.27,不同风速分档频率见表5.2-2；其它气候要素统计资料(1983年-2003年)见表5.2-3。
②风频日变化风频随时间变化冬夏略有不同，冬季以偏西风(SW-NW)为最多，各时段均有出现，并以22-08时为最多，偏东风主要出现在1079时，静风出现在20-08时之间。
夏季西偏南风主要出在10-21时，东偏南风夜间至翌日上午出现较多，静风主要出现在23时后至次日清晨。
表5.27AA市累年风频、风速、污染系数表5.2-2不同风速分档频率表5.2-3其它气候要素统计资料（1983年-2003年）③风速日变化风速日变化总体为08时后逐渐增大，到15时达到最大，尔后逐渐减小,到20至次日07时风速较小。
风速日变化见图5.2-2oO O1234S6789101112UH151617）81920212223M网图5.2-2风速日变化图①各高度层平均风速日变化项目上空从地面（200m）~海拔1200m高度内，夏季比冬季约高Ioom~200m°边界层下层：从地面~400m0平均风速日变规律与地面风速日变基本一致，呈双峰双谷型。
白天风速大于夜间，06~08时和20~22时为风速最小时，从该高度层的风频分布可知，该层的风向、风速变化具有明显的“河道风”特征。
边界层中层：400—800mo该层风速变化小，风速日较差V3m∕s,是上下层动量交换与风速演变的过渡层。
边界层上层：800〜1200m。
大气污染的气象过程
热力湍流——温度垂直分布不均（不稳定）
03
04
在气温垂直分布呈强递减时，热力因子起主要作用，在中性层结情况下，动力因子起主要作用。
湍流扩散比分子扩散快105~106倍。
05
1.3.1 湍流与雷诺数
1.3 大气湍流
U——平均流动速度
L——流动特征长度
v——运动学粘滞系数
雷诺数：
Re<Re*(1000~2320)——层流
01
Re>Re**(12000~13800)——湍流
02
Re*<Re<Re**——即可以是层流也可以湍流
03
雷诺数：
大气湍流运动的强弱取决于平均动能转变为湍能的速率以及湍能消耗的速率。
以湍能消耗率和湍能补充率的比值定义一个无因此参量Rf称为通量查理孙数：
1.3.2 查理孙数
定义查理孙数（Ri）为：
当湍能消耗率大于湍能补充率，即Ri＞KMz/KHz时，湍能将减弱；
01
当湍能消耗率小于湍能补充率，即Ri＜KMz/KHz时，湍能将增强；
02
当湍能消耗率等于湍能补充率，即Ri=KMz/KHz时，湍流将维持原状；
03
临界查理孙数(KMz/KHz)：
01
小湍涡具有各项同性的性质。
高频湍流主要是由动力作用引起的；
气压梯度力：由于气压分布不均匀而作用于单位质量空气上的力, 其方向由高压指向低压。
科氏力（地转偏向力）：由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力。
名词解释：
1.1 低层大气的温度与大气稳定度
近地层大气中温度随高度分布规律受下垫面影响极大
一般说来，太阳辐射愈强、云量愈少、风速愈小、土壤导热性愈差则气温的垂直变化愈大。
基于多源数据的西安大气重污染过程案例分析
基于多源数据的西安大气重污染过程案例分析1.引言西安作为中国西北地区的重要城市，经历了快速的城市化进程和经济进步，但同时也面临着严峻的大气污染问题。
大气重污染已成为制约西安可持续进步的重要因素之一。
本文旨在通过多源数据分析，深度探究西安大气重污染过程的案例，并探讨其影响因素。
2.数据来源和方法为了得到全面的数据，本探究收集了来自不同源头的数据，包括气象数据、空气质量监测数据、地理信息数据等。
然后，将这些数据进行整理和处理，接受统计分析和模拟模型等方法进行分析。
3.西安大气重污染过程案例分析3.1气象条件与重污染干系通过对比分析西安不同时段的气象数据和空气质量监测数据发现，在大气重污染发生期间，气象条件表现出一定的规律性。
长时间的高气温、低湿度以及相对较弱的风速等气象条件，有利于大气污染物的生成和累积。
3.2污染物排放源分析通过对污染物排放源进行分析，可以援助我们更好地理解西安大气重污染的来源。
工业废气排放、机动车尾气排放、燃煤污染等是西安重污染的主要源头。
其中，机动车尾气排放被认为是主要的贡献因素之一。
3.3大气颗粒物分析细颗粒物（PM2.5）是大气重污染的主要组成部分之一。
本探究对西安不同地区的PM2.5进行了监测和分析，发现其浓度分布存在明显的空间差异。
城区和工业区的PM2.5浓度明显高于郊区，显示出重点污染源的空间集中性。
4.影响因素探讨4.1城市化进程西安快速的城市化进步过程，导致城市面积的扩大和人口的增加，从而带来更多的交通运输和工业活动。
这种城市化进程给大气污染物的排放提供了更多的机会，加剧了大气重污染的发生。
4.2能源结构和环保政策西安依旧依靠于传统的燃煤能源，这也是引起大气重污染的重要因素之一。
同时，环保政策的执行也对大气质量的改善起到了一定的作用。
然而，还需要更加严格的环保政策，以增进清洁能源的使用和污染物的减排。
5.对策建议5.1加强源头治理应加强对工业废气、机动车尾气等污染源的监管和治理。
大气污染控制工程复习资料
名词解释1大气污染：由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。
2 大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。
3．热力型氮氧化物：当燃烧室温度较高的空气中的部分氮也会被氧化成NO。
4．不完全燃烧损失：包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧造成的热损失。
5．中间层：从平流层顶到85km高度的一层称为中间层。
6．气温：气象上讲的地面气温一般是旨距地面1.5m高处的百叶箱中观湘的空气温度。
7. 绝热直减率：于空气（包括未饱和的温空气块）绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值。
8 .地球偏向力：由于地球自转而产生的使运动着的大气偏离气压梯度方向的力。
9．马丁直径：也称定向面积等分直径，为各颗粒在投影图中按同一方面将颗粒投影面积二等分的线段长度。
10．斯杜克斯直径：在同一流体中与颗粒密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。
11．空气动力学当量直径：空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（P P=1g/cm3）的圆球的直径。
12．圆球度：与颗粒体积相等的圆球的表面积与颗粒表面积之比。
13．真密度：粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度。
14．堆积密度：呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此堆积体积求得的密度。
15．粉尘的比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。
16．粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着和附着难易程度的性质。
17．电场荷电：离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电。
18．扩散荷电：由离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程。
19．惯性碰撞参数：停止距离与液滴直径D C的比值。
20 吸附剂：被吸附到固体表面的物质称为吸附质，附着吸附质的物质为吸附剂。
气象条件等因素对空气污染的影响PPT精选文档
湍流稳定度参数－梯度理查孙数
Ri
g
z
u z
2
Ri < 0：热力因子和动力因子都使湍流运动加强;
Ri = 0：热力因子不起作用，动力因子使湍流增强；
R流i 最> 0终：是热否力发因展子，使取湍决流于减弱u ，的动大力小因。子使湍流增强，但是湍
Ri 临界值：1/2~1/4
z
Ri <1/2~1/4：湍流容易发展；
湍流逆温：低层空气湍流混合形成逆温
z
原层结曲线
z2
z1 Гd
逆温层 混合层
混合后层结曲线
36
T
不同温度层结下烟流形状
逆温 逆温
扇形 熏烟形
环形 圆锥形 屋脊形
37
3 辐射与云
不同的辐射条件及云况,稳定度情况不同.
辐射强：大气不稳定，有利于污染物扩 散；
辐射弱：大气稳定，形成逆温；不利于 污染物扩散；
度随高度明显增加 平流层气流运动主要以水平运动为主 水汽极少，颗粒物极少，能见度极好 大气污染物进入平流层后能长期存在
4
中间层
从平流层顶至85km高度左右 层内温度随高度增加而下降 空气的垂直对流运动强,故又称之为高空对
流层或上对流层
5
热层
约至550km高度 温度随高度增加而上升 带电粒子运动受地球磁场的作用明显 极光
陆地上空有周日振荡
变化缓慢
12
3) 边界层结构日变化
白天：近地面层、混合层、夹卷层； 夜间：近地面层、稳定边界层、残
留层
13
边界层结构的日变化
高度 (m)
2000
云层
卷挟
自由大气 盖顶逆温
1000
环境工程导论 第3章 大气污染-王树众
2. 大气污染
国际标准化组织(ISO) 定义：“空气污染，通常是指由于人类活 动和自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达 到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危 害了环境。”
度。）
空气过剩系数：实际空气量/理论空气量，用于固定装置。
空燃比A/F:空气量/燃料量（质量），用于移动装置。（汽油理论A/F ＝15，甲烷理论A/F＝17.2）。
良好的燃烧工况还必须满足以下三个基本条件（3T）：
①足够的温度。着火温度，燃烧维持较高温度。
②充足的时间。才能保证燃料的充分燃烬。
③充分的混合。混合不良将产生不完全燃烧产物，相当缺氧燃烧。用湍流 度衡量。
3. 雾(fog): 微小液体颗粒。水雾、油雾、酸雾、碱雾，＜100μm。 气象学中是指造成能见度＜l km的小水滴悬浮体。 气溶胶态污染物通常＜500μm。
＞100μm的颗粒易于沉降，造成的危害较小。
＜100μm的所有固体颗粒物：总悬浮微粒(TSP) ①飘尘: ＜l0μm，粒度小，质量轻，不易沉降；
(2) 液态剩余型。液体燃料不完全燃烧：
① 煤胞、油灰：油滴蒸发产生油蒸气燃烧时，一边膨胀发泡，一边 聚缩固化，生成10～300μm、表面光滑致密、内部絮状、难以燃烧的
空心焦粒；
②石油焦：油雾滴与炽热固体壁面接触时高温裂解，形成颗粒较大 的物质，结焦。
(3) 固态剩余型。固体燃料燃烧时形成，包括未燃尽固定碳和灰分（飞
其明确了：
(1)形成大气污染的原因：自然因素、人为因素；(2)造成大气污染的必要条件：即污
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大气稳定度
定义：大气在垂直方向上稳定的程度； （反映其是否容易对流）
定性描述：
外力使气块上升或下降 气块去掉外力
气块减速，有返回趋势，稳定 气块加速上升或下降，不稳定 气块既不加速也不减速，中性
➢不稳定条件下有利于扩散
气温的垂直分布——温度层结
T
z
> 0γd，
＝ d ，
＝0 ， <0 ，
高度为Z处的风速 （m/s）
摩擦速度
ū u* ln Z
Z0
卡门常数
高度（m） 地面粗糙度
地面粗糙度越大，风速梯度越小
近地层风速廓线模式
近地层风速廓线模式
2.指数率：非中性层结： 指数律，稳定度参数
u
u1 (
z z1
)n
常数 实验确定
高度为Z处的平均风速 （m/s）
高度为Z1米处的平均风速 （ m/s ）
1.3.2 查理孙数
大气湍流运动的强弱取决于平均动能转变为湍能 的速率以及湍能消耗的速率。
以湍能消耗率和湍能补充率的比值定义一个无因 此参量Rf称为通量查理孙数：
Rf
KHz g
KMz
z
2
u z
定义查理孙数（Ri）为：
g z
Ri
2
u z
Rf
K Hz KMz
Ri
临界查理孙数(KMz/KHz)：
大气边界层风的分布
Ekman螺旋线（北半 球下视，地偏力指向运 动右方，故顺时针；南 半球则相反）
高度增高，风速增大， 方向逐渐接近地转风。
近地层风速廓线模式
1.3 大气湍流
1.3.1 湍流与雷诺数
大气湍流的形成和发展取决于两种因素：
机械湍流——垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度 热力湍流——温度垂直分布不均（不稳定）
横向湍强：
在中性和不稳定层结下σA与平均风速u成正 比，但不稳定时σA比中性时大3倍左右。
稳定时，σA随风速加大略有减小，横向湍 强向上减小
纵向湍强：
不随风速变化，随稳定度有变化，但不如σv激烈。 在中性和稳定条件下，σu随高度不变，故而纵向
湍强随高度减小。
2 大气湍流扩散的理论处理
欧拉方法：相对固定坐标系描述污染 物的输送和扩散。
正常分布层结 中性层结（绝热直减率） 等温层结 逆温层结
位温
干空气团绝热升高或降低到标准气压(1000hPa) 处的温度称为位温，用 θ 表示，单位K。
T0
(1000 P0
)0.288
绝热运动时，位温只取决于初始状态的温度和 压力，因此有：空气团作绝热运动，位温不变。
大气的垂直稳定度可用位温梯度来表示
顶部增温比底部多
逆温
3.平流逆温 暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成
4.湍流逆温
γ<γd 下层湍流混合达γd 渡层 逆温
上层出现过
5.锋面逆温
冷、暖气团相遇 暖气上爬，形成锋面
逆温
冷暖间逆温
1.2 风的垂直分布
近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化 中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度
1.对数率
力作用只对较大尺度的湍流有影响； 不稳定层结下要比稳定层结下，某一频段所含的
总能量大； 小湍涡具有各项同性的性质。
湍强：风速标准差σ与平均风速u之比
垂直湍强：
中性层结：垂直风速标准差σw与平均风速成正比， 即垂直湍强不随风速而变。粗糙度z0越大，σw越大， 与高度无关。
不稳定层结：垂直风速标准差σw与高度的1/3次方成 正比
气压梯度力：由于气压分布不均匀而作用于单位质量
空气上的力, 其方向由压指向低压。
科氏力（地转偏向力）：由于地球自转运动而作
用于地球上运动质点的偏向力。
1.1 低层大气的温度与大气稳定度
近地层大气中温度随高度分布规律受下垫面影响极大
一般说来，太阳辐射愈强、云量 愈少、风速愈小、土壤导热性愈 差则气温的垂直变化愈大。
大气污染的气象过程
目录
1 大气边界层的特征 2 大气湍流扩散的理论基础 3 大气污染物浓度分布的扩散模式 4 复杂地形上的大气污染 5 城市和区域大气污染扩散
1 大气边界层特征
名词解释：
湍流切应力：湍流切应力是与湍流动量输送相伴随的
表现应力，是由湍流强度涨落引起的。以u’，v’，w’ 分别表示直角坐标三个方向的湍流速度，各湍流速度分量 乘积的平均值再乘上空气密度ρ就是对应方向的湍流动量 通量。
在气温垂直分布呈强递减时，热力因子起主要作 用，在中性层结情况下，动力因子起主要作用。
湍流扩散比分子扩散快105~106倍。
雷诺数：
Re UL v
U——平均流动速度 L——流动特征长度 v——运动学粘滞系数
雷诺数：
Re 惯性力/ 粘滞力
U2 vU
L L2
UL v
Re<Re*(1000~2320)——层流 Re>Re**(12000~13800)——湍流 Re*<Re<Re**——即可以是层流也可以湍流
＞0，稳定
Z
＜0，不稳定
Z
0，中性
Z
逆温
逆温不利于扩散 辐射：
太阳 地球 ：短波
地球 大气层：长波 大气吸收长波强
1. 辐射逆温： 地面白天加热，大气自下而上变暖； 地面夜间变冷，大气自下而上冷却
逆温
辐射逆温的生消过程
逆温
2.下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制区内）
很厚的气层下沉
压缩变扁
压力变化导致的 温度变化
大气的绝热过程：
干绝热直减率：
干气团绝热上升或下降单位高度(通常100 m)的温
度变化量称为干绝热直减率，用 γd 表示，单位
K/100m。
湿绝热直减率
➢ 如果 g＝9.81m/s2, Cp＝1.005J/ (kg·K)，则 γd ＝
0.98K/100m,通常取 γd ＝1K/100m。干空气或未饱和 湿空气每上升 100m，温度下降 1K。
拉格朗日方法：跟随流体移动的粒子 描述污染物的浓度及其变化。
2.1 湍流扩散的梯度输送理论
u u u' v v v' w w w'
u' w'
K z
u z
u' q'
K z
q z
它表示湍流扩散引起的物质输送梯度取决于该物
质分布的不均匀程度（梯度大小）以及流场本身
当湍能消耗率大于湍能补充率，即Ri＞KMz/KHz 时，湍能将减弱；
当湍能消耗率小于湍能补充率，即Ri＜KMz/KHz 时，湍能将增强；
当湍能消耗率等于湍能补充率，即Ri=KMz/KHz时， 湍流将维持原状；
1.3.3 低层大气的湍流特征
高频湍流主要是由动力作用引起的； 低频部分，层结越不稳定，谱密度越大，说明热