环境科学概论课件 大气环境1-2

8. 大气中污染物的扩散
• 大气边界层的温度场 • 影响大气的污染的因素
8.1 气温垂直递减率
• 在对流层内，气温垂直变化的总趋势是：随着 高度的增加气温逐渐降低。原因是：地面是大 气主要和直接的热源，近地面层的温度比上层 要高；同时，水汽和固体杂质的分布从低空向 高空减少，他们吸收地面辐射的能力很强，也 使得近地面层气温比一层要高。
• 降水的成分取决于空气中的成分。（酸 雨）
• 降雨开始时，其中的有害成分较多，随 后将减少。
雾的影响
• 雾象一顶盖子，它会使空气污染状加剧 。
地理因素
• 地形和地物的影响：地面是一个凹凸不 平的粗糙曲面，当气流沿地面流过时， 必然要同各种地形地物发生磨擦作用， 使风向风速同盟时发生变化，其影响程 度与各障碍物的体积、形状、高低有密 切的关系。
辐射逆温的特点
• 一昼夜从生成到消失的过程：
a:下午时递减逆温层结； b:日落前1h逆温开始生成 的情况； C:随着地面辐射的增强， 地面迅速冷却，逆温逐渐 向上发展,黎明时达到最强 d:日出后太阳辐射逐渐增 强，地面逐渐增温，空气 也随之自下而上的增温， 逆温便自下而上的逐渐消 失； e:大约上午10点左右逆温 可完全消失。
• 但是在特定条件下， γ=0或γ<0，即气温随 高度增加而不变或增加。
• 气温随高度增加而增加的气层称为逆温层
8.4 逆温的分类与形成--辐射逆温
• 形成：在晴空无云（少云）的夜间，风 速较小（<3m/s)时，地面因强烈的有效 辐射而很快冷却，近地面气层冷却最为 强烈，较高的气层冷却较慢，因而形成 了自地面开始逐渐向上发展的逆温层， 称辐射逆温。
冷地表面
逆温的分类—锋面逆温
在对流层中的冷空气团与暖 空气相遇时，暖空气气团因其 密度小就会爬到冷空气上面， 形成一个倾斜的过渡区，称 为锋面。 在锋面上，如果冷暖空气的温差 较大，也可以出现逆温，这种 逆温就叫锋面逆温。
8.5 不同温度层结下的烟型
• 从烟囱中排放的烟流扩散的形状与大气 的温度层结有密切的关系。
• 气温垂直递减率：干空气块或未饱和的湿空气 块在作绝热条件下每升高（或下降）单位高度 （通常取100m），所造成温度降低（升高）的 数值称气温垂直递减率。（γd表示） γd=-dTi/dz
8.2 大气温度层结的类型
• 温度层结：气温沿垂直高度的分布，如图的曲 线称气温沿高度分布曲线或温度层结曲线，也
• 在夜间，山坡和山顶比谷地冷却很快， 使山坡和山顶的冷空气顺山坡下到谷底。 形成了山风。
• 在高空则形成了自山谷向山顶的反山风。 它们同山坡下降气流和谷地上升气流一 起构成了山谷风局地环流。
• 山风和谷风的方向是相反的，但比较稳 定。在山风与谷风的转换期，风方向是 不稳定的，山风及谷风均有机会出现， 时而山风，时而谷风。这时若有大量污 染物排入山谷中，由于风向的摆动，污 染的不易扩散，在山谷中停留时间很长， 有可能造成严惩的大气污染。
• 山脉的阻滞作用，对风速也有很大影响， 尤其是封闭的山谷盆地，因四周群山的 屏障影响，往往是静风、小风频率占很 大比重，不利于大气污染物的扩散。
• 城市中的高层建筑物、体形大的建筑 物和构筑物，都能造成气流在小范围内 产生涡流，阻碍气流运动，减少平均风 速，降低了近地层风速递度，并使风向 摆动很大，近地层风场变得很不规则。 一般规律是建筑物背风区风速下降，在 局部地区产生涡流，不利于气体扩散。
况。通常，污染物在大气中的浓度与平 均风速成正比。若风速增大一倍，则下 风向污染物的浓度将减少一半。 • 风向频率，就是指某方向的风占全年各 风向总和的百分率。 • 风速随高度下降而减少。
• 见逆温
温度的影响
降水的影响
• 各种形式的降水，特别是降雨，能有效 地吸收、淋洗空气中的各种污染物。所 以大雨之后，空气格外新鲜，就是这个 道理。
地理因素-山谷风（1）
• 它发生在山区，是以24小时为周期的局地环 流。山谷风在山区最为常见。
• 主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。
• 在白天，太阳先照射到山坡上，使 山坡上大气比谷地上同高度的大气 温度高，形成了由谷地吹向山坡的 风，称为谷风。
• 此时，在高空形成了由山坡吹向山 谷的反谷风。它们同山坡上升气流 和谷地下降气流一起形成了山谷风 局地环流。
辐射逆温常发生在冬季。
逆温的分类与形成—下沉逆温
• 又称压缩逆温。当高压区内某一层空气发生强度较大 的气团下沉运时，常可使原来具有稳定层结的空气 层压缩成沉温层结。
如图。假若某高度有一气层ABCD，其厚 度为h,当它下沉时，由于周围大气对它的 压力逐渐增大，以及由于水平辐散，该气
层将被压缩成A’B’C’D’，厚度减小为h’ (<h).若气层下沉是绝热的，且气层内各部 分空气仍保持原来的相对位置，则由于顶
部CD下沉到C’D’的距离比底部AB下沉到 A’B’的距离大，使气层顶部的给予热增温 大于底部。若气层下沉距离很大，就可
能使顶部增温后的气温高于底部增温后的
气温，从而形成逆温层。
多发生在高压控 制区。
逆温的分类与形成—平流逆温
• 由暖空气平流到冷地表面上而形成的逆
温层。
暖空气
由于低层空气受地表面影响大，降 温多，上层空气降温少所形成的。 暖空气与地面之间温差越大，逆温 越强。当冬季中纬度沿海上暖空气 流到大陆上及暖空气平流到低地、 盆地内积聚的冷空气上面时，皆 可形成平流逆温。
• 五个类型：波浪型、锥型、平展型、上 升型和漫烟型。
9. 影响大气污染的因素
• 气象因素：风、大气的稳定性（温度）、 降水、雾
• 地理因素：地形与地物、山谷、每洋、 城市
• 其它因素：污染物的性质和成分、污染 源的几何形状及排放方式
风的影响
• 风向影响着污染物的扩散方向。 • 风速的大小决定着污染物扩散和稀释状
称温度层结。
• 温度层结的四种类型：
A气温随高度增加而递减，
γ>0,称为正常分布层结或
递减层结；
B气温直减率等于或近等于绝热直减率， 性层结；
γ=
γd,称为中
C气温不随高度变化γ=0，自然数为等温层结；
D气温阻碍高度增加而增加γ<0，称为逆温。
8.3 逆温
• 大气温度层结一般是γ>0，即气温随高度增 加而递减。