人大课件 环境化学 大气环境化学.pptVIP

第二章 大气环境化学 第一节 大气中污染物的迁移 第二节 大气中污染物的转化 第三节 大气污染数学模式 第一节 大气中污染物的迁移 一、大气层的结构和性质 二、大气的组成 三、大气稳定度和污染物扩散的关系 一、大气层的结构和性质 （一）大气层垂直结构 根据大气在垂直方向上的温度、化学组成及物理特性，可将大气圈分为若干层次。 按化学组成分布特征 按大气的电离状态分布特征 根据大气温度垂直分布特征 大气圈中空气的运动主要由于温差引起。 描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布，从而产生大气密度层结和大气温度层结的概念。 大气温度和密度的垂直分布 （一）大气层垂直结构 1、对流层：大气的底层，平均厚度12km。 2、平流层：高度17－55km，气体状态非常稳定。 3、中间层：平流层顶到约85km，气温随高度增加而降低，空气垂直运动剧烈。 4、热成层：中间层顶到约800km，温度随高度增高而迅速上升，空气高度电离，也称为电离层。 5、逸散层：超过800km以上的高空。 大气层垂直结构 1、对流层 对流层的特点： 气温随高度增加而降低 气温垂直递减率?：随高度升高气温的降低率。 ?＝－dT/dz 空气具有强烈的对流运动 污染物的迁移转化主要发生在对流层 2、平流层： 上热下冷，空气运动以平流为主，污染物不易扩散，并引起全球性污染问题 臭氧层 大气透明度好 大气垂直结构 辐射逆温层 在对流层中气温变化出现的反常情况， 可用气温垂直递减率的大小来描述： ?＝－dT/dz 当 ? 0 时称为逆温气层 逆温现象经常发生在较低气层中，气层稳定性强，对大气中垂直运动的发展起阻碍作用。 辐射逆温是地面因强烈辐射而冷却降温所致，在平静而晴朗的夜晚最易形成，有云和风都会减弱逆温。 主要由于上层空气冷却较慢而造成。 （二）大气的组成 表1 干洁空气的组成 （三）大气稳定度与污染物扩散的关系 1、大气稳定度： 在垂直方向上大气的稳定程度 空气的稳定性受到密度和温度两个方面因素的影响。 1）气团运动的趋势 （1）空气团减速，有返回原来高度的趋势 （2）空气团加速上升或下降远离原来高度 （3）空气团被推到某一高度保持不动 2）干绝热垂直递减率和气温垂直递减率 （1）干绝热垂直递减率?d （2）气温垂直递减率?： （3）实际大气的气温垂直分布状况 大气稳定度 大气稳定度 3）大气稳定度的判别 ?d ?，大气是稳定的 ?d ?，大气是不稳定的 ?d = ?，大气处于平衡状态（中性） 在平流层中，由于 ? 0，始终处于大气稳定状态，垂直混和很慢，以致于有些污染物在平流层内难以扩散，甚至可滞留数年之久。 大气稳定度与污染物扩散的关系 2、大气稳定度与污染物扩散的关系 1）大气稳定度对烟流扩散的影响 （1）波浪型 （2）锥型 （3）扇型 （4）屋脊型 （5）漫烟型 2）污染物扩散与大气稳定与否有密切关系 （四）影响大气污染物扩散的因素 1、空气的机械运动： （1）空气的水平运动 风：使污染物向下风向扩散 湍流：使污染物向各个方向扩散，动力乱流 （2）空气的垂直运动：对流，热力乱流 动力乱流和热力乱流是使气层具有乱流特征的主要因素，从而形成摩擦层。在摩擦层中大气稳定度较低，污染物易于扩散稀释。动力乱流和热力乱流也是污染物扩散的主要原因。 摩擦层以上的自由大气中乱流及其效应微弱，一般污染物很少到达自由大气中。 影响大气污染物扩散的因素 风的影响 风对空气污染的影响包括风向和风速两个方面： 风向影响污染物的扩散，一般情况下，污染源应设在某一地区主风向的下风向； 风速的大小决定着污染物的扩散和稀释状况，通常污染物在大气中的浓度和平均风速成反比，风速增大一倍，下风向污染物浓度减少一半。 可用污染系数表示风向、风速联合作用对空气污染物的扩散影响。 影响大气污染物扩散的因素 风的影响 污染系数＝风向频率/该风向的平均风速 式中，风向频率指某方向的风占全年各风向总和的百分率。 风向频率玫瑰图和污染系数玫瑰图：可直观地反映一个地区的风向，或风向与风速联合作用对空气污染物的扩散影响，也就是说，如果看到某地区某个方向上由于风的作用容易造成严重的空气污染，这些地区就不适宜选作工业区。 影响大气污染物扩散的因素 2、天气形势和地理地势的影响 （1）天气形势的影响 天气形势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