第五章大气污染扩散 第一节大气结构与气象 有效地防止大气污染的途径,除了采用除尘及废气净化装置等各种工程技术手段外,还需充 分利用大气的湍流混合作用对污染物的扩散稀释能力,即大气的自净能力。污染物从污染源排放 到大气中的扩散过程及其危害程度,主要决定于气象因素,此外还与污染物的特征和排放特性, 以及排放区的地形地貌状况有关。下面简要介绍大气结构以及气象条件的一些基本概念 大气的结构 气象学中的大气是指地球引力作用下包围地球的空气层,其最外层的界限难以确定。通常把 自地面至1200km左右范围内的空气层称做大气圈或大气层,而空气总质量的98.2%集中在距 离地球表面30km以下。超过1200km的范围,由于空气极其稀薄,一般视为宇宙空间 自然状态的大气由多种气体的混合物、水蒸气和悬浮微粒组成。其中,纯净干空气中的氧气、 氮气和氩气三种主要成分的总和占空气体积的99.97%,它们之间的比例从地面直到90km高空 基本不变,为大气的恒定的组分;二氧化碳由于燃料燃烧和动物的呼吸,陆地的含量比海上多 臭氧主要集中在55~60km高空,水蒸气含量在4%以下,在极地或沙漠区的体积分数接近于零, 这些为大气的可变的组分:而来源于人类社会生产和火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性 的灾害排放的煤烟、粉尘、氯化氢、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物为大气的不定的组 分 大气的结构是指垂直(即竖直)方向上大气的密 度、温度及其组成的分布状况。根据大气温度在垂直 方向上的分布规律,可将大气划分为四层:对流层 平流层、中间层和暖层,如图5-1所示 1.对流层 平流层顶 对流层是大气圈最靠近地面的一层,集中了大气s0 平流层 质量的75%和几乎全部的水蒸气、微尘杂质。受太阳0 辐射与大气环流的影响,对流层中空气的湍流运动和 垂直方向混合比较强烈,主要的天气现象云雨风雪等 都发生在这一层,有可能形成污染物易于扩散的气象 温度(K) 条件,也可能生成对环境产生有危害的逆温气象条件 图5-1大气层的垂直结构分布 因此,该层对大气污染物的扩散、输送和转化影响最大。 大气对流层的厚度不恒定,随地球纬度增高而降低,且与季节的变化有关,赤道附近约为 15km,中纬度地区约为10~12km,两极地区约为8km;同一地区,夏季比冬季厚。一般情况下, 对流层中的气温沿垂直高度自下而上递减,约每升高100m平均降低0.65℃。 从地面向上至1~1.5km高度范围内的对流层称为大气边界层,该层空气流动受地表影响第五章 大气污染扩散 第一节大气结构与气象 有效地防止大气污染的途径，除了采用除尘及废气净化装置等各种工程技术手段外，还需充 分利用大气的湍流混合作用对污染物的扩散稀释能力，即大气的自净能力。污染物从污染源排放 到大气中的扩散过程及其危害程度，主要决定于气象因素，此外还与污染物的特征和排放特性， 以及排放区的地形地貌状况有关。下面简要介绍大气结构以及气象条件的一些基本概念。 一、大气的结构 气象学中的大气是指地球引力作用下包围地球的空气层，其最外层的界限难以确定。通常把 自地面至 1200 km 左右范围内的空气层称做大气圈或大气层，而空气总质量的 98．2％集中在距 离地球表面 30 km 以下。超过 1200 km 的范围，由于空气极其稀薄，一般视为宇宙空间。 自然状态的大气由多种气体的混合物、水蒸气和悬浮微粒组成。其中，纯净干空气中的氧气、 氮气和氩气三种主要成分的总和占空气体积的 99.97％，它们之间的比例从地面直到 90km 高空 基本不变，为大气的恒定的组分；二氧化碳由于燃料燃烧和动物的呼吸，陆地的含量比海上多， 臭氧主要集中在 55～60km 高空，水蒸气含量在 4％以下，在极地或沙漠区的体积分数接近于零， 这些为大气的可变的组分；而来源于人类社会生产和火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性 的灾害排放的煤烟、粉尘、氯化氢、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物为大气的不定的组 分。 大气的结构是指垂直（即竖直）方向上大气的密 度、温度及其组成的分布状况。根据大气温度在垂直 方向上的分布规律，可将大气划分为四层：对流层、 平流层、中间层和暖层，如图 5－1 所示。 1. 对流层 对流层是大气圈最靠近地面的一层，集中了大气 质量的 75％和几乎全部的水蒸气、微尘杂质。受太阳 辐射与大气环流的影响，对流层中空气的湍流运动和 垂直方向混合比较强烈，主要的天气现象云雨风雪等 都发生在这一层，有可能形成污染物易于扩散的气象 条件，也可能生成对环境产生有危害的逆温气象条件。 因此，该层对大气污染物的扩散、输送和转化影响最大。 大气对流层的厚度不恒定，随地球纬度增高而降低，且与季节的变化有关，赤道附近约为 15km,中纬度地区约为 10～12 km，两极地区约为 8km；同一地区，夏季比冬季厚。一般情况下， 对流层中的气温沿垂直高度自下而上递减，约每升高 100m 平均降低 0．65℃。 从地面向上至 1～1.5 km 高度范围内的对流层称为大气边界层，该层空气流动受地表影响