川农大大气污染控制工程课件02大气物理化学基础.ppt

第二章大气物理化学基础一、大气污染物扩散与气象的关系（一）地球大气特征1、大气的组成:（1）恒定组分：指干净大气的组分（CO2除外）（2）可变组分：CO2和H2O（3）不定组分；指大气中的污染物质二、影响大气污染物扩散能力的主要因素大气的运动变化主要是由大气中热能的交换引起的，热能主要来自于太阳，热能的交换使得大气的温度有升有降。空气的运动和气压系统的变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，生成复杂的气象变化和气候变化。影响大气污染物扩散的主要因素有两方面：一是气象的动力因素；二是热力因素。（一）影响大气污染物扩散因素中的动力因素1、风：对大气污染物质的作用是（1）输送作用（2）稀释作用2、湍流：指大气中存在着不同于主流方向各种尺度的次生运动或称为旋涡运动。（1）影响大气湍流的因子：大气垂直稳定度（该因子形成的大气湍流称为热力湍流）、近地面的风速、下垫面的粗糙情况等机械因素（该因子形成的湍流称为机械湍流）（2）对大气污染物的作用：混合稀释1、大气边界层的温度场：（1）气温垂直递减率：为了描述气温垂直分布的特点，经常利用气温垂直递减率这个概念。它指气温随高度的升高而降低的快慢，用每上升单位高度（100米）的降低值，即气温垂直递减率γ=－?T/?Z来表示。气温垂直递减率γ有三种情况：气温随高度的增加而降低，此时γ﹥0；气温随高度的升高而增加时γ﹤0，气温随高度的升高不变时γ=0。（2）绝热变化和干绝热递减率①绝热变化：空气与外界无热量交换，由于外界压力的变化，使其被压缩或向外膨胀时所引起的温度变化，称为气温的绝热变化。在绝热过程中，空气内能的变化是由于外力压缩它，对它做功，或由空气以膨胀的形式反抗外力做功的结果。当空气上升时，由于周围气压的降低，使空气膨胀而降温；相反空气下降时，由于气压的增加，使空气被压缩而增温。②干绝热递减率：干空气绝热上升单位距离时的温度降低值，又称为干空气的绝热垂直递减率，常以γd=－dTi/dZ表示。式中Ti为干空气团的温度。干绝热递增减率为一近似常数，其值大约为1℃∕100m。思考：气温垂直递减率和气温干绝热递减率有何区别？2、大气稳定度（1）大气稳定度的含义：指在垂直方向上大气稳定的程度，即大气是否易于发生对流，与γ和γd有关。（3）大气稳定度的判定（定性）：①当γd﹥γ时，大气是稳定的：②当γd﹤γ时，大气是不稳定的；③当γd=γ时，大气是中性平衡状态。大气稳定度还可细分为A、B、C、D、E、F六个级别，分别代表极不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和稳定。（三）几种气象状况对大气污染物扩散的影响1、1、逆温的概念：将大气的温度随着高度升高而增加的现象，称作逆温。发生逆温的大气层称作逆温层。在逆温条件下，r＜o＜rd，大气处于稳定状态，严重影响了污染物的垂直扩散，易造成大气污染。2、逆温的类型：根据逆温发生的原因可分为5类：①辐射逆温（接地逆温）：是经常发生在无风（＜2.5m/s）或小风少云的夜晚，由于强烈的有效辐射使地面和近地面大气层强烈冷却降温，而上层空气降温较慢，上暖下冷的逆温现象。②地形逆温：是由于局部地区的地形而形成的逆温。主要是在盆地和谷地中，日落后山坡散热较快，使冷空气沿斜坡下滑，把谷底的热空气抬升而形成上部气温比下部气温高的逆温。③下沉逆温（沉降性逆温）：在高压控制区，高空存在着大规模的下沉气流，由于下沉气流施热增温作用，致使下沉运动的终止高度出现了逆温。多见于副热带反气旋区，特点是范围大，不连接地面而出现在某一高度上，所以又称作上部逆温。④锋面逆温：是由于冷暖两种气团相遇，暖气团位于冷气团之上而形成的。⑤平流逆温：主要发生在冬季中纬度沿海地区，由于海陆存在温差，当海上暖空气流到陆地上空时，便形成了平流逆温。由于逆温时的大气状态十分恶劣，因此在逆温层内大气的垂直运动受阻，处于逆温层内的烟尘等污染物和水汽凝结物因不易扩散而大量积累，使能见度变坏，空气质量恶化，严重时甚至发生污染事件。2、烟流形状、大气污染状况与大气稳定度的关系（教材P257）大气污染状况与大气稳定度有密切的关系，下面以一高架源连续排放烟云为例来说明大气稳定度对大气污染物的影响。高架排放的烟云有5种类型：（1）翻卷型（波浪形）：出现于大气不稳定状态下，r﹥0，r﹥rd的情况下，温度随高度的增加而降低，烟云在上下左右方向上摆动很大，