1、第三章大氣污染氣象學3.1 解：由氣體靜力學方程式，大氣中氣壓隨高度的變化可用下式描述：dPgdZ（1）將空氣視為理想氣體，即有PVm RT 可寫為mPM（ 2）MVRT將（ 2）式帶入（ 1），并整理，得到以下方程：dPgMdZPRT假定在一定范圍內溫度T 的變化很小，可以忽略。對上式進行積分得：ln PgM ZC 即 ln P2gM (Z2 Z1 ) （3）RTP1RT假設山腳下的氣溫為10。，帶入（ ）式得：ln 5009.8 0.029C3Z10008.314283得 Z 5.7km即登山運動員從山腳向上爬了約 5.7km。大氣溫度隨高度變化，不是絕熱過程。3.2 解：1 .510T2

2、97.82982.35K / 100md ，不穩定z101.51030T297.5297.81.5K / 100md ，不穩定z30103050T297.3297.51.0K /100md ，不穩定z50301 .530T297.52981.75K / 100md ，不穩定z301.51 .550T297.32981.44K / 100md ，不穩定。z501.53.3 解：T1( P1 )0.288 ，T0P0T1P1)0.2886000.288258.49KT0 (230()P0400利用泊松公式3.4 解：由 大 氣 污 染 控 制 工 程 P80 （ 3 23 ） ， uu1 ( Z

3、) m ， 取 對 數 得Z1uZlgml g ( )u1Z1設 lg uy ， lg(Z) x ，由實測數據得u1Z1x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由 excel 進行直線擬合，取截距為 0，直線方程為： y=0.2442x故 m0.2442。3.5 解：u1u0( Z1 )0.072 (50)0.072.24m / s ， u2u0( Z2 ) 0.072 (100) 0.072.35m / sZ010Z010u3u0Z3)0.072(2000.072.47m / s ， u4Z4)0.0723000.072.54m / s()

4、u0 ()Z010Z010u5u0( Z5) 0.072( 400)0.072.59m / s 。Z010穩定度 D， m=0.15u1u0( Z1 ) 0.15Z 0u3u0( Z3 ) 0.15Z 0u4u0 ( Z 4 ) 0. 15Z 0u5u0 ( Z5 )0. 15Z0500. 15Z 20.151000.152(10)2.55m / s ， u2u0 ( Z0)2 (10)2.82m / s2(200)0.153.13m / s，102 (300) 0.153.33m / s102( 400) 0.153.48m/ s 。10穩定度 F， m=0.25u1u0 ( Z1 ) 0.

5、 25Z 0u3u0 ( Z3 )0. 25Z02 (50)0.252.99m/ s ， u2u0 ( Z 2 ) 0.252 (100)0.253.56m / s10Z0102 ( 200) 0.254.23m/ s，10Z 40. 253000.25u4u0 ( Z 0)2(10 )4.68m / sZ50. 254000.25u5u0 ( Z0)2(10 )5.03m / s風速廓線圖略。3.6 解：1 ） 根據 AirPollutionControl Engineering 可得 高 度 與 壓強 的 關 系 為dPgMdzPRT將 g=9.81m/s2、M=0.029kg、 R=8.

6、31J/(mol.K) 代入上式得 dz29.21 dP T 。當 t=11.0。C，氣壓為；當。 ，氣壓為P，1023 hPat=9.8 C1012 hPa故 P=（ 1023+1012） /2=1018Pa， T=（ 11.0+9.8） /2=10.4。 C=283.4K， dP=1012-1023=11Pa。因此 dz29.2111 283.4m 89m ，z=119m。1018同理可計算其他測定位置高度，結果列表如下：測 定 位置。氣溫/ C氣壓 /hPa23456789109.812.014.015.013.013.012.61.60.810121000988969909878850

7、725700/m89991011635362902711299281高度 /m119218319482101813071578287731582）圖略3） 12T1211 9.8d ，不穩定；z1891.35K /100m223T239.8122.22K / 100m0 ，逆溫；z299334T3 412141.98K /100m0 ，逆溫；z3101445T4514150.61K /100m0 ，逆溫；z4163556T5615130.37K / 100md ，穩定；z55366T67131367z607290T781312.6d ，穩定；78z70.15K / 100m8271T8912.

8、61.6d ，穩定；89z80.85K / 100m91299T9101.60.8d ，穩定。910z90.28K / 100m102813.7 解：G1T126.721.10 ，故z11.22K /100m458G2T215.621.1， 故z20.72K /100m763定；1G10 ，逆溫；2G20.72K /1 0m0d， 穩G3T38.915.61.16K / 100m， 故 3G3 1.16K /100m d， 不 穩z3580定；G4T45.025.01K / 100m ，故 4G41K /100md ，不穩定；z42000G5T520.030.02K / 100m ，故5G52

9、K /100md ，不穩定；z5500G6T628.025.00.43K /100m0，故 6G60 逆溫。z67003.8 解：1013hPa，則由習題3.1 推導以第一組數據為例進行計算：假設地面大氣壓強為得到的公式 ln P2gM ( Z2 Z1 ) ，代入已知數據（溫度T 取兩高度處的平均P1RT值）即P2 9.80.029，由此解得 P2。ln8.314297458=961hPa1013由大氣污染控制工程 P72 （ 3 15）可分別計算地面處位溫和給定高度處位溫：10000.28810000. 288地面T地面 ( P地面)294.1(1013)293K，1T1 (1000 ) 0

10、.288299.7(1000 ) 0.288303.16 K ，P1961故位溫梯度 = 2933032.18 K /100m0 458同理可計算得到其他數據的位溫梯度，結果列表如下：測定編號123456地面溫度 /。21.121.115.625.030.025.0C4587635802000500700高度 /m相應溫度 /。26.715.68.95.020.028.0C位溫梯度 /K/100m2.220.270.170.021.021.423.9 解：以第一組數據為例進行計算，由習題3.1推導得到的公式ln P2gM (Z2Z)，設地面壓強為 P1，代入數據得到：PRT11970 9.8

11、0.029458，解得 P1。因此ln8.314297=1023hPaP1地面T地面(1000)0.288294.1(1000)0. 288292.2KP地面1023同理可計算得到其他數據的地面位溫，結果列表如下：測定編號123456地面溫度 / 。21.121.115.625.030.025.0C4587635802000500700高度 /m相應溫度 / 。26.715.68.95.020.028.0C地面壓強/hPa102310121002104010061007地面位溫 / 。C292.2293.1288.4294.7302.5297.43.10 解答待求第四章大氣擴散濃度估算模式4.

12、1 解：吹南風時以風向為x 軸， y 軸指向峭壁，原點為點源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有'(x, y, z, H )Qexp(y 2)exp( z H ) 2exp(z H ) 22 y22 z22 z22 u y z現存在峭壁，可考慮為實源與虛源在所關心點貢獻之和。實源Qy 2( z H )2(z H ) 2 12 u yzexp(2 y2 )exp2z2 exp2z2虛源 2Qexp(2Ly)2exp( zH ) 2exp(zH ) 22 u yz2 y22 z22 z2因此Qexp(y2(z H ) 2 exp(z H ) 2 +2 u y2 )exp2222z2 yzzQ

13、exp(2Ly) 2 exp( zH)2 exp( zH )22 u yz2 y22 z22 z2=Qy 2(2Ly) 2( zH ) 2( zH ) 2z exp(2y2 )exp2y2exp2z2exp2z22 u y刮北風時，坐標系建立不變，則結果仍為上式。4.2 解：霍蘭德公式HvsDTsTaD)13.55(1.5 2.741828896.16m。(1.52.744185)uTs布里格斯公式QH2.7Ts TavsD 22.741828813.5 5229521kW 21000kW9.6 10 3Ts9.6103418且x<=10Hs。此時H10.362295211 / 34 1

14、 x2 / 32.80x2/3。0.362QH1/ 3 x2 / 3 u按國家標準 GB/T13201 91 中公式計算，因 QH >=2100kW，TsTa>=130K>35K。Hn0 Q Hn1 H sn2 u 11.303295211 / 3120 2 / 34 1244.93m（發電廠位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）熱釋放率選用的公式，霍蘭德和布氏公式與國標公式有所不同。布氏公式里，抬升高度與x 有關。4.3 解：由大氣污染控制工程P88（49）得QH 280exp(6022 )0.0273mg / m3uexp(2 )6 35.3y z2

15、 z18.12 18.14.4 解：陰天穩定度等級為 D 級，利用大氣污染控制工程P95 表 44 查得 x=500m時ymm 。將數據代入式得35.3 , z18.14 8(500,50,0,60)680exp(2502) exp(602) 0.010mg / m335.318.135.32218.12。由公式 4-11 得：z=H/21/2 得 H=25.60m由公式 4-10 得， max2Qz=2.47mg/m3uH 2ey4.5 解：由霍蘭德公式求得HvsD(1.52.7TsTa D)200.6(1.5 2.7405 2930.6)5.84m ， 煙uTs4405囪有效高度為 HH

16、sH305.84 35.84m。由大氣污染控制工程P89 （410）、（ 4 11）max2Qz 時，zH35.8425.34 m 。uH 2 ey22取穩定度為 D 級，由表 4 4 查得與之相應的 x=745.6m。此時ym。代入上式max21025.343。50.1435.84 2 e0.231 g / m50.14.6 解：由大氣污染控制工程P98 （431）y2y1 (2) qy1 (2)0.33.02y1 （當 1h 2100h ，q=0.3）10.05QH213.410310 3 g / m3uexp(2 )1.12y 2z2z3.023.024.7 解：2QLH2P2有限長線源

17、 ( x,0,0, H )exp(2 ) P2 u z2z11exp( P2)dP 。22首先判斷大氣穩定度，確定擴散參數。中緯度地區晴朗秋天下午4：00，太陽高度角 3035。 左右，屬于弱太陽輻射；查表4-3，當風速等于3m/s 時，穩定度等級為 C，則 400m 處ymm。43.3 , z 26.5其次判斷 3 分鐘時污染物是否到達受體點。因為測量時間小于0.5h，所以不必考慮采樣時間對擴散參數的影響。3 分鐘時，污染物到達的距離 x ut 3 3 60 540m 400m ，說明已經到達受體點。2QLH2P2有限長線源 ( x,0,0, H )exp(2 ) P2 u z2z121ex

18、p(P )dP22距離線源下風向4m 處， P1= 75/43.3= 1.732， P2 =75/43.3=1.732；QL90 g /( m s) 0.6g /( m s) 。代入上式得15020.6(400,0,0,0)2326.51. 7321 .7321P 25.52mg/ m3。exp() dp22端點下風向 P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得20.63.461P 2)dp 3.0mg / m3(400,0,0,0)0exp(2326.5224.8 解：設大氣穩定度為C 級，y01000232.56m,z0156.98m 。4.32.15當 x=1.0km，m61

19、.4m。由大氣污染控制工程P106（ ）y99.1, z449Qzz0 ) exp1y2H 2( x, y,0, H )u(yy0 )(2 (yy0 ) 2( zz0 )2 3(99.1106.98)exp 11522 4.5710 5 g / m3232.56)(61.42(61.46.98)4.9 解：設大氣穩定度為 C 級。D H360 2001226.5mz74.42m xD2.152.15當 x=2km 時， xD <x<2xD，按 x= xD 和 x=2xD 時濃度值內插計算。x= xD 時，m74.42m ，代入大氣污染控制工程P88（ y 118.26 , z49）

20、得QH 21802002) 0.050mg/ m31exp(2)exp(2u y z23.5 118.26 74.422 74.42zx= 2xD 時，mm，代入P101（ ）得y221.41, z139.10436Qy21800.257mg / m 3 ；22exp(2 )23.5221.41uD y2y360通過內插求解0.050.2570.050(20001226.5)0.181mg / m 31226.5當 x=6km>2x D 時， y474m ，21804740.120mg / m 33.5360計算結果表明，在xD<=x<=2x D 范圍內，濃度隨距離增大而升高

21、。4.10 解：由 所 給 氣 象 條 件 應 取 穩 定 度 為E 級 。 查 表4 4 得x=12km處 ，y 4277m, z 87.4m 。H50H 2z 50 2 87.4224.8myfy427433.25m ， hf88F (12000,0,0,50)Q2 31001.36510 4 g / m3 。2 uh f yf224.8433.254.11 解：按大氣污染控制工程P91 （423）QH 0.35PaQvT0.3510132654182932.810104 kW2100kWTs418由 P80 （ 3 23） uu10 (Z)mH s)0.250.253(1.687H sZ

22、1010按城市及近郊區條件，參考表4 2，取 n=1.303，n1， 2，代入（ 22）得=1/3n =2/3P91 4H n0 QHn1 H sn2u1.3031 / 32 / 328100H s23.48H s5 / 12 。11.687H s1/ 4環境空氣質量標準的二級標準限值為0.06mg/m3（年均），代入 P109（ 462）2QzH sb )yeu( 0H28010 30.5H1.687(H s0 .25 (0.06 0.05)3.1422.718H )10 6解得 HsH HH5 /12ms 23.48s357.4于是 Hs>=162m。實際煙囪高度可取為 170m。煙

23、囪出口煙氣流速不應低于該高度處平均風速的1.5 倍，即 uv××>=1.51.6871700.25=9.14m/s。 但為 保證 煙氣 順利 抬升 ，出 口 流速 應在 2030m/s。 取u =20m/s，則有v4Qv4265，實際直徑可取為 4.0m。D4.1muv204.12 解：高架連續點源出現濃度最大距離處，煙流中心線的濃度按P88（ 4 7）Qy 2(z H ) 2( z H ) 212 u yzexp(2 y2 )exp2z2exp2 z2y 0 , z HQ1exp4H 21.018Q（由 P89（411）H2 H 2z）2 u y z/ 22 u y

24、z2而地面軸線濃度2max2Qz。uH 2 ey因此， 1/21.018Q /(2Qz )1.018H 2 e1.018H 2 e1.018e1.382 u y zuH 2 ey4 z2H)224(2得證。第五章顆粒污染物控制技術基礎5.1 解：在對數概率坐標紙上作出對數正態分布的質量累積頻率分布曲線，讀出 d84.1=61.0m 、d50=16.0m 、 d15。 9=4.2 m 。 gd84.13.81。d50作圖略。5.2 解：繪圖略。5.3 解：在對數概率坐標紙上作出對數正態分布的質量累積頻率分布曲線，讀出質量中位 直 徑d50 （ MMD） =10.3m 、 d84.1=19.1m

25、、 d15 。 9=5.6m 。gd84.11.85 。d50按大 氣污染控制工程 P129（524 ）ln MMDln NMD3ln 2gNMD3.31 m ；P129（526） ln d Lln NMD1 ln 2gd L4.00m ；2P129（529） ln d svln NMD5 ln 2gd sv 8.53m 。25.4 解：大氣污染控制工程P135（539）按質量表示 Sm63.7103 cm2 / gd svPP135（538）按凈體積表示 SV67.03 103 cm2 / cm3d svP135（540）按堆積體積表示 Sb6(1)2.11 103 cm2 / cm3 。d

26、 sv5.5 解：1 (Q1N氣體流量按 P141（543） Q NQ2N )11000mN3 / s ；2漏風率 P141（ 5 44）Q1NQ2 N100%2000100%20% ；Q1N10000除塵效率：考慮漏風，按 P142（547）12NQ2 N10.3401200090.3%Q1N4.2100001N不考慮漏風，按P143（ 5 48）12 N1N0.340191.9%4.25.6 解：由氣體方程 PVm RT 得mPM(1.01 10 5490) 290.832g / LMVRT8.31423Q1000042327317.9m / sv3600A 0.240.832 17.92

27、按大氣污染控制工程P142（ 5 45） P 9.81311Pa 。2氣流速度也可以不轉化為標態下進行計算。5.7 解：按大氣污染控制工程P145（ 5 58）T1(11 )(12 )1 (1 95%)(1 80%)99%粉塵濃度為 22.2 g / m310 g / m3 ，排放濃度 10（199%）=0.1g/m3；2.22排放量 2.22×0.1=0.222g/s。5.8 解：按大氣污染控制工程P144（ 552） i1 P g 2i（ P=0.02）計算，如下表g1i所示：粉塵間隔 /m<0.60.60.70.70.80.81.0122334質量頻進口2.00.40.4

28、0.73.56.024.0率 /%g1出口7.01.02.03.014.016.029.0g293959091.49294.797.6i / %粉塵間隔 /m45566881010122030其他質量頻進口13.02.02.03.011.08.024.0率 /%g16.02.02.02.58.57.00出口g2i / %99.1989898.398.598.2100據此可作出分級效率曲線。5.9 解：按大氣污染控制工程P144（ 5 54）Ti g1i72.86% 。5.10 解：當空氣溫度為 387.5K 時0.912kg / m3 ,2.3 10 5 。當 dp=0.4 m 時，應處在 S

29、tokes區域。首先進行坎寧漢修正：v8RT88.314 387.5m/s ，M3.142 28.9710 3532.29.4108m， Kn229.410 20.47。則0.499d p0.4vC 1 Kn 1.2570.4 exp(1.101.61 ， usd p2pgC1.41 105m/ s 。)18Kn當 dpm 時，應處于牛頓區，us 1.74d p (p)17.34 m / s。=4000gd pu 4000 10 60.91217.342750 500，假設成立。Re p2.310 5當 dp=0.4m 時，忽略坎寧漢修正，u sd p2p0.088m/ s 。經驗證 Rep<1，18g符合 Stokes公式。考慮到顆粒在下降過程中速度在很短時間內就十分接近 us，因此計算沉降高度時可近似按 us計算。pm 5×30=4.23×104m；d =0.4h=1.41×10dp=40 m h=0.088×30=2.64m；dp=4000 m h=17.35× 30=520.5m。5.11 解：設 最 大 石 英 粒 徑dp1 ， 最 小 角 閃 石 粒 徑dp2 。 由 題 意 ，1