大气污染控制理论与方法 环境科学与工程学院
大气污染控制理论与方法 环境科学与工程学院
第二章污棨气学基础知识 §2~1主要气象要素及大气的基本物理性质; §2~2大气的热力过程; §2~3大气污染与气象的关系 §3~4大气扩散模式; §3~5污染物浓度佔算; §3~6厂址选择和烟囱设计
第二章 污染气象学基础知识 • §2~1 主要气象要素及大气的基本物理性质； • §2~2 大气的热力过程； • §2~3 大气污染与气象的关系； • §3~4 大气扩散模式； • §3~5 污染物浓度估算； • §3~6 厂址选择和烟囱设计
§3~1主要气象要素及大气的基本物理性质 低层大气的成分:于洁空气、水汽、气溶胶粒 子 二、大气的垂直结构 、影响大气污染的主要气象要素 气象要素(因子) 表示大气状态的物理现象和物理量,气象学中统称为~。 与大气污染关系密切的气象要素主要有: 气温、气压、空气湿度(气湿)、风(风向、风速) 云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、 地面辐射、大气辐射等
§3~1 主要气象要素及大气的基本物理性质 一、低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶胶粒 子 二、大气的垂直结构 三、影响大气污染的主要气象要素 ▪ 气象要素（因子）： 表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为～ 。 ▪ 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温、气压、空气湿度（气湿）、风（风向、风速）、 云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、 地面辐射、大气辐射等
、气温: 表示大气温度高低的物理量。通常指距地面1.5m高处百叶 箱中的空气温度 2、气压: 任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量 气压总是随高度的增加而降低的。气压随高度递减关系式 可用气体静力学方程式描述,即△P=pgAZ,其积分式一压高 公式: In p-In pi= g RT 2 据实测近地层高度每升高100米,气压平均降低约124毫巴 (1mb=100Pa),在高层小于此值 3、空气湿度(气湿): 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量 常用的表示方法有:绝对湿度、水蒸气压力、体积百分比 含湿量、相对湿度、露点等
1、气温： 表示大气温度高低的物理量。通常指距地面1.5m高处百叶 箱中的空气温度。 2、气压： 任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量. 气压总是随高度的增加而降低的。气压随高度递减关系式 可用气体静力学方程式描述，即ΔP=-ρgΔZ，其积分式—压高 公式： 据实测近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴 （1mb=100Pa) ，在高层小于此值。 3、空气湿度（气湿）： 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气压力、体积百分比、 含湿量、相对湿度、露点等。 ( ) 2 1 2 1 ln ln Z Z RT g P P m − = − −
4、风( ind speed and direction) 什么是风?空气的流动就形成风。水平( horizontal)方向的空气 运动称为风 风的形成:风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的,而气 压的水平分布不均是由温度分布不均造成 P2 P P P PPP2P P B B t2 t1>t2 风的形成除热力原因外,还有动力原因,自然界的风是由 于这两种原因综合作用的结果,但只要有温差存在,空气就不 会停止运动
4、风（wind speed and direction) ➢ 什么是风？空气的流动就形成风。水平(horizontal)方向的空气 运动称为风。 ➢ 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气 压的水平分布不均是由温度分布不均造成。 P4 P4 P4 P3 P3 P3 P2 P2 P2 P1 P1 P1 A B A B A B t1 t2 t1 t2 t1 t2 t1 = t2 t1＞ t2 t1 ＞ t2 a b c 风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由 于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不 会停止运动
风的度量(风向和风速) 风是矢量,有方向和大小,即风向和风速。 风速(风的大小):单位时间内空气在水平方向移动的距离, 常用单位:m/s,Km/s 风向(风的来向):可用8个方位或16方位表示(地面风),见图2-2 也可用角度表示(高空风):以北为零点,沿顺时针方向旋转[正北为 360°(或0°);正东90°;正南180°;正西270°]。 NW NWNIN NEN WNW ENE W E ESE WSW SW si S SES SE 图22
➢风的度量（风向和风速） 风是矢量，有方向和大小，即风向和风速。 风速(风的大小)：单位时间内空气在水平方向移动的距离， 常用单位：m/s，Km/s。 风向(风的来向)：可用8个方位或16方位表示(地面风),见图2-2； 也可用角度表示(高空风):以北为零点，沿顺时针方向旋转[正北为 360°(或0°) ;正东90° ;正南180° ;正西270°]。 NW NWN N NEN NE WNW ENE W E ESE WSW SW SWS S SES SE 图 2-2
风的性质: ①随时在变化:如我国季风(北京附近冬天东北风) ②随高度变化:在一定范围内,风随高度的增大而增大。地 面有建筑物,树木的影响。 风速随高度变化的曲线叫风速廓线,其数学表达式叫风速廓 线模式。在近地层中性层结情况下推导的两个表达式分别为: u=MIn 对数律: Z一离地面的高度;Z0—粗糙度(m);M一系数; 指数律:4=4 Z1一风速仪的高度;l1-Z1高度处的平均风速(ms);m-指数; ③随地理位置而变:山区会产生山风、谷风、海风,海区 有海陆风(如上海、大连等)
➢风的性质： ①随时在变化：如我国季风（北京附近冬天东北风）； ②随高度变化：在一定范围内，风随高度的增大而增大。地 面有建筑物，树木的影响。 风速随高度变化的曲线叫风速廓线，其数学表达式叫风速廓 线模式。在近地层中性层结情况下推导的两个表达式分别为： ③随地理位置而变：山区会产生山风、谷风、海风，海区 有海陆风（如上海、大连等）。 对数律： Z—离地面的高度；Z0—粗糙度（m）；M—系数； 指数律： Z1—风速仪的高度；1 u —Z1 高度处的平均风速（m/s）；m—指数； 0 0 _ ln ln Z Z K U Z Z u M = = m Z Z u u = − − 1 1
5、云 云:是发生在高空的水汽凝结现象 形成的基本条件:水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。 云量:指云遮蔽天空的成数。在我国,将天空分为10等份 有几分天空被云遮盖,云量就是几。如:云占天空的1/10,云量 记为1;在云层中有少量空隙(空隙总量不到天空的1/20)记为 10;当天空无云或云量不到1/20时,云量为0 国外,将天空分为8等份 国外云量与我国云量间的关系,国外云量×125=我国云量 总云量:指所有云遮蔽天空的成数,不论云的层次和高度 低云量:低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录:一般总云量/低云量的形式记录,如10/7。 云状:多种多样,1932年国际云学委员会出版的国际云图将云 状分为四族十属。 云高:指云底距地面的垂直距离,以米为单位。测定方法: 激光测云仪、弧光测云仪等,目力测定法
5、云 云：是发生在高空的水汽凝结现象。 形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。 云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份， 有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：云占天空的1/10，云量 记为1；在云层中有少量空隙（空隙总量不到天空的1/20）记为 10；当天空无云或云量不到1/20时，云量为0。 国外，将天空分为8等份。 国外云量与我国云量间的关系，国外云量×1.25=我国云量。 总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 低云量：低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录：一般总云量/低云量的形式记录，如10/7。 云状：多种多样，1932年国际云学委员会出版的国际云图将云 状分为四族十属。 云高：指云底距地面的垂直距离，以米为单位。测定方法： 激光测云仪、弧光测云仪等，目力测定法
6、能见度 能见度:在当时的天气条件下,视力正常的人能够从天空背 景中看到或辨认出目标物的最大距离,单位:m,Km。 能见度的大小反应了大气的混浊现象,反映出大气中杂质的 多少。大气中的雾、水汽、烟尘等,可使能见度降低 7、太阳高度角 太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角,是影响太阳辐射 强弱的最主要的因子之一。h。即太阳高度角,它随时间而变化。 太阳光线 h 分地面 8、降水 降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、 雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一。 四、大气的基本物理性质(自学)
6、能见度 能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背 景中看到或辨认出目标物的最大距离，单位：m，Km。 能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的 多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。 7、太阳高度角 太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角，是影响太阳辐射 强弱的最主要的因子之一。ho即太阳高度角，它随时间而变化。 8、降水 降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、 雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一。 四、大气的基本物理性质（自学） ho ho 太阳光线 地面
§22大气的热力过程 太阳辐射 1、什么是辐射? 自然界中的一切物体都以电磁波的形式时刻不停的向外传递能 量,这种传递能量的方式称为辐射,以辐射的方式向四周输送的 能量称辐射能,有时简称辐射, 2、大气对太阳辐射的减弱及影响因素 (1)吸收辐射;(2)散射作用;(3)反射;(4)透过大气层 3、大气温度依地面温度的变化关系 地面温度(土壤温度)的日变化是周期性的,具有一最高值和 最低值,在一天里地表温度最高值在13点左右,最低温度在日出 前后 气温的年变化曲线与地表温度年变化曲线平行,但振幅较小 气温的垂直变化
§2-2 大气的热力过程 一 、太阳辐射 1、什么是辐射？ 自然界中的一切物体都以电磁波的形式时刻不停的向外传递能 量，这种传递能量的方式称为辐射，以辐射的方式向四周输送的 能量称辐射能，有时简称辐射。 2、大气对太阳辐射的减弱及影响因素 （1）吸收辐射;（2）散射作用;（3）反射;（4）透过大气层. 3、大气温度依地面温度的变化关系 地面温度（土壤温度）的日变化是周期性的，具有一最高值和 最低值，在一天里地表温度最高值在13点左右，最低温度在日出 前后。 气温的年变化曲线与地表温度年变化曲线平行，但振幅较小。 二、气温的垂直变化