大氣擴散基礎知識

城市下墊面對大氣污染物擴散的影響影響大氣污染物擴散的因素（1）風對大氣污染物擴散和輸送的影響（2）湍流對大氣污染物的影響（3）大氣穩定度與逆溫對大氣污染的影響（4）城市下墊面對大氣污染物擴散的影響（5）地形對大氣污染擴散的影響（6）海陸風對大氣污染物擴散的影響（7）降水對大氣污染擴散城市下墊面對大氣污染物擴散的影響城市下墊面的特點：人口密集、工業集中、能耗水平高；城市建筑物、水泥路面熱容大，白天吸收太陽輻射快，夜間放熱慢；城市上空籠罩著一層煙霧和二氧化碳，地面有效輻射冷卻效應減弱。后果：城市平均氣溫比鄉村高，氣壓比鄉村低，形成一股從周圍農村吹向城市的特殊氣流——熱島環流或城市風。由城市熱島效應示意圖可知：城市中心的氣溫高于郊區，城郊居民區的氣溫高于農田。城市熱島效應：城市化的發展導致城市中的氣溫高于外圍郊區，使城市猶如一個溫暖的島嶼的現象。由于城市熱島的存在，引起空氣在城市上升，在郊區下沉，在城市與郊區之間形成小型的熱力環流，稱為城市風。由于城市風的出現，城區工廠排出的污染物隨上升氣流而上升，籠罩在城市上空，并由高空流向郊區，將郊區工廠的大氣污染物帶到城區，加上城區污染源多，使城市的空氣污染更加嚴重。將污染嚴重的工業企業布局在城市風的影響范圍之外，避免這些工廠排出的污染物從近地面流向城區。（4）城市下墊面對大氣污染物擴散的影響大氣擴散基礎知識大氣擴散參數（σy、σz）的估算大氣擴散參數（σy、σz）的估算σy、σz下風向距離地面粗糙度大氣穩定度大氣擴散參數（σy、σz）的估算P-G擴散曲線法——帕斯奎爾穩定度級別P-G擴散曲線法——吉福德圖表下風向距離與水平擴散參數關系圖下風向距離與鉛直擴散參數關系圖P-G擴散曲線法確定σy、σzxσyxσz大氣擴散基礎知識大氣穩定度對大氣污染的影響大氣穩定度定義：表示大氣中任一高度上的空氣塊在豎直方向上的相對穩定度。大氣穩定度對煙流擴散的影響大氣穩定度對煙流擴散有很大影響，不同穩定度導致從煙囪排出的煙羽形狀不同。右圖為與穩定度有關的五種典型煙流。（a）波浪型（翻卷型）大氣處于不穩定狀態，對流強烈多出現于太陽光較強的晴朗中午在污染源附近濃度較大，但能很快擴散，污染物很少著地。排入大氣的煙云上下翻滾，沿主導風流動擴散很快，恰似波浪（b）錐型大氣處于中性或弱穩定狀態多出現于多云或陰天的白天，強風的夜晚或冬季夜間煙云離開排放口一定距離后，云軸仍基本保持水平，外形似一個橢圓錐。擴散速度比波浪型低，污染物輸送較遠（c）扇型（長帶型）在煙囪出口處于逆溫層中，上下層大氣均屬于強穩定狀態，幾乎無湍流發生；多出現于弱晴朗的夜晚和早晨；污染物能傳送到較遠的地方，遇山或高大建筑物阻擋時，污染物不易擴散稀釋，在逆溫層下的污染物濃度較大。（d）爬升型（上揚型、屋脊型）多出現于日落后，因地面有輻射逆溫大氣穩定。高空受冷空氣影響大氣不穩定；煙云的下側邊緣清晰，呈平直狀，而其上部出現湍流擴散；若煙囪高度處于不穩定層時，煙氣中污染物不向下擴散，只向上方擴散，這種煙型對地面污染較輕。（e）漫煙型（熏煙型）多發生在日出之后8~10點之間，由于地面增熱，低層空氣被加熱，使下層輻射逆溫被逐漸破壞，而此時上層大氣仍處于逆溫狀態；煙囪上面的逆溫層就像一個“鍋蓋”，阻止煙氣向上擴散，大量下沉；在污染源附近的下風向，地面污染物濃度很高，造成嚴重污染。大氣穩定度對煙流擴散的影響大氣穩定度對煙流擴散有很大影響，不同穩定度導致從煙囪排出的煙羽形狀不同。右圖為與穩定度有關的五種典型煙流。

風對大氣污染物擴散和輸送的影響大氣污染基本知識大氣擴散基礎知識風對大氣污染物擴散和輸送的影響影響方面：風向、風速。風向：影響污染物的水平遷移擴散方向，風總是不斷將污染物向下風方向輸送，污染區總是分布在下風方向，高污染濃度常出現在污染源的下風向。風速：決定了大氣擴散稀釋作用的強弱和對污染物輸送距離的遠近。

風速越大，單位時間內混入煙氣中的清潔空氣愈多，大氣擴散稀釋作用越強；風速越大，污染物輸送的距離越遠，使污染物濃度變低。通常，污染物在大氣中的濃度與平均風速成反比，風速增大一倍，下風向污染物濃度將減小一半。風對大氣污染物擴散和輸送的影響風速廓線——風速隨高度變化的曲線1）對數律風速廓線表達式：式中：

——某高度z處的平均風速，m/s；u*——摩擦速度，m/s；k——卡門常數，k=0.44；z0——地面粗糙度，cm。地面類型z0具有代表性的z0草原農作物地面分散的樹林分散的大樓（城市）密集的大樓（大城市）1～1010～3030～100100～40040031030100＞300風速廓線模式—對數律風速廓線和指數律風速廓線。風速廓線——風速隨高度變化的曲線2）指數律風速廓線數學表達式：式中：

——欲求高度z上的風速，m/s；

——已知高度z1上的風速，

m——風速指數，隨湍流強度加強而降低。穩定度極不穩定不穩定弱不穩定中性弱穩定穩定m0.100.150.200.250.300.30不同穩定度的m值大氣污染基本知識大氣擴散基礎知識

海陸風對大氣污染物擴散的影響影響大氣污染物擴散的因素（1）風對大氣污染物擴散和輸送的影響（2）湍流對大氣污染物的影響（3）大氣穩定度與逆溫對大氣污染的影響（4）城市下墊面對大氣污染物擴散的影響（5）地形對大氣污染擴散的影響（6）海陸風對大氣污染物擴散的影響（7）降水對大氣污染擴散海陸風對大氣污染物擴散的影響1、海風的形成特點白天，海域吸收太陽輻射增溫比陸地慢，水陸的溫差引起空氣密度差，即白天水域上的空氣密度比鄰近陸面上的空氣密度大，陸面上熱而輕的空氣上升，水域上的空氣流向陸地補充，形成海風。2、陸風的形成特點夜晚，陸地降溫比海域快，水面上的空氣密度比陸面上的小，空氣上升，陸面上的空氣流向水面，形成陸風。海陸風對大氣污染物擴散的影響海陸風是一種局地熱力環流。白天陸地上的污染物隨氣流上升后，在上層流向海洋，下沉后有可能部分的被海風帶回陸地；同時，夜間被陸風吹向海洋的污染物，白天也有可能部分的返回陸地，形成重復污染。海陸風對大氣污染物擴散的影響海邊工廠必須考慮海陸風的影響。山谷風對大氣污染擴散的影響大氣擴散基礎知識山谷風對大氣污染擴散的影響谷風的形成特點：——白天，山坡吸收太陽輻射增溫比山谷快，山坡氣溫比谷地上同高度的大氣溫度高，氣流沿坡上升，形成由谷地吹向山坡的風，稱為谷風。山谷風對大氣污染擴散的影響山風的形成特點：——夜晚，山坡和山頂比谷地冷卻得快，使山坡和山頂的冷空氣順山坡下滑到谷底，形成山風。山風