《大氣污染氣象學(xué)》ppt課件

1、1/75334/031. 1104 .221541050. 1Nmg3334/1070. 6104 .221050. 1Nmmolg/m3N cmol/m3N2每天流經(jīng)管道的CCl4質(zhì)量為 1.03110360024103kg=891kg1. CCl4氣體與空氣混合成體積分?jǐn)?shù)為1.50104的混合氣體，在管道中流動(dòng)的流量為10m3N/s，試確定：1CCl4在混合氣體中的質(zhì)量濃度g/m3N和摩爾濃度cmol/m3N；2每天流經(jīng)管道的CCl4質(zhì)量是多少千克？ 解：解：12/75w2. 成人每次吸入的空氣量平均為成人每次吸入的空氣量平均為500cm3，假假設(shè)，假假設(shè)每分鐘呼吸每分鐘呼吸15次，空氣中

2、顆粒物的濃度為次，空氣中顆粒物的濃度為200g/m3，試計(jì)算每小時(shí)堆積于肺泡內(nèi)的顆粒物質(zhì)量。知該顆試計(jì)算每小時(shí)堆積于肺泡內(nèi)的顆粒物質(zhì)量。知該顆粒物在肺泡中的沉降系數(shù)為粒物在肺泡中的沉降系數(shù)為0.12。解：每小時(shí)堆積量解：每小時(shí)堆積量20050015601060.12g=10.8g3/751.大氣層及氣候要素大氣層及氣候要素2.大氣的熱力過程大氣的熱力過程(重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn))3.大氣的程度運(yùn)動(dòng)大氣的程度運(yùn)動(dòng)4.局地氣候特征局地氣候特征5.大氣分散方式大氣分散方式(重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn))6.污染物濃度估算污染物濃度估算(重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn))4/75酸雨越境轉(zhuǎn)移日本、南北朝鮮酸雨越境轉(zhuǎn)移日本、

3、南北朝鮮 大氣科學(xué)大氣科學(xué) 大氣物理、化學(xué)大氣物理、化學(xué)大氣氣候?qū)W大氣氣候?qū)W 污染氣候?qū)W污染氣候?qū)W 氣候條件對(duì)污物的稀釋、分散作用氣候條件對(duì)污物的稀釋、分散作用污染物對(duì)氣候的影響污染物對(duì)氣候的影響 受體受體大氣分散大氣分散源源5/75大氣層的構(gòu)造。大大氣層的構(gòu)造。大氣層可以分為對(duì)流氣層可以分為對(duì)流層最貼近地面、層最貼近地面、密度最大的一層、密度最大的一層、平流層較高的、平流層較高的、氣體組成一樣但密氣體組成一樣但密度較小的氣層以度較小的氣層以及電離層由已電及電離層由已電離的氣體組成離的氣體組成6/75對(duì)流層對(duì)流層10km左右左右集中了大氣質(zhì)量的集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天和全部

4、的水蒸氣，主要天氣景象都發(fā)生在這一層氣景象都發(fā)生在這一層溫度隨高度的添加而降低，每升高溫度隨高度的添加而降低，每升高100m平均降平均降溫溫0.65 劇烈對(duì)流作用劇烈對(duì)流作用溫度和濕度的程度分布不均，導(dǎo)致大氣的程度溫度和濕度的程度分布不均，導(dǎo)致大氣的程度運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。對(duì)流層較薄，厚度隨緯度增設(shè)而降低對(duì)流層較薄，厚度隨緯度增設(shè)而降低大氣邊境層大氣邊境層對(duì)流層下層對(duì)流層下層12km，地面阻滯和摩擦，地面阻滯和摩擦 作用明顯作用明顯自在大氣自在大氣大氣邊境層以上，地面摩擦可以忽略大氣邊境層以上，地面摩擦可以忽略近地層近地層地面上地面上50100m，熱量和動(dòng)量的交換甚微，溫差大。，熱量和動(dòng)量的交換甚微，

5、溫差大。7/75平流層對(duì)流層頂?shù)狡搅鲗訉?duì)流層頂?shù)?060km同溫層同溫層對(duì)流層頂對(duì)流層頂3540km，氣溫，氣溫-55 左右。左右。同溫層以上，氣溫隨高度添加而添加，逆溫層。同溫層以上，氣溫隨高度添加而添加，逆溫層。集中了大部分臭氧，在集中了大部分臭氧，在2025km構(gòu)成臭氧層。構(gòu)成臭氧層。沒有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長。沒有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長。中間層平流層頂中間層平流層頂85km氣溫隨高度升高而迅速降低氣溫隨高度升高而迅速降低對(duì)流運(yùn)動(dòng)劇烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)劇烈8/75暖層中間層頂暖層中間層頂800km氣溫隨高度升高而增高氣溫隨高度升高而增高氣體分子高度電離氣體分子高度電離電離層電離層散逸層

6、暖層以上散逸層暖層以上氣溫很高，空氣稀薄氣溫很高，空氣稀薄空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸大氣壓力總是隨高度的升高而降低大氣壓力總是隨高度的升高而降低均質(zhì)大氣層均質(zhì)大氣層8085km以下，成分根本不變以下，成分根本不變9/75oo5(32)9CFo273.15KCoo9325FCoo5(32)9CFo273.15KCoo9325FC1氣溫氣溫 天氣預(yù)告中：天氣預(yù)告中：1.5m高、百葉箱內(nèi)氣溫。高、百葉箱內(nèi)氣溫。 10/752氣壓氣壓單位：單位：mb毫巴毫巴 大氣的壓強(qiáng)大氣的壓強(qiáng)1atm101325Pa1013.26mb=760mmHg 靜力學(xué)方程靜力學(xué)方程: gzP

7、11/753氣濕氣濕空氣的濕度，表示空氣中水汽含量的空氣的濕度，表示空氣中水汽含量的多少。多少。表示方法有表示方法有絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度水汽壓水汽壓飽和水汽壓飽和水汽壓相對(duì)濕度相對(duì)濕度含濕量含濕量水汽體積分?jǐn)?shù)水汽體積分?jǐn)?shù)露點(diǎn)露點(diǎn)12/75 4風(fēng)向和風(fēng)速 程度方向的空氣運(yùn)動(dòng)叫做風(fēng) 風(fēng)的來向叫風(fēng)向16個(gè)方位圓周等分 風(fēng)速：單位時(shí)間內(nèi)空氣在程度方向上運(yùn)動(dòng)間隔2min或10min平均 (m/s) F風(fēng)力級(jí)012級(jí) 2384. 0Fu 13/75 4風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)向和風(fēng)速 風(fēng)玫瑰圖風(fēng)玫瑰圖 風(fēng)速風(fēng)速,m/s 某地域1988年的風(fēng)玫瑰圖。同心圓表示風(fēng)的頻率，例如，吹南風(fēng)的頻率約為11，其 中 風(fēng) 速 大 于10

8、.82m/s的頻率約為1，風(fēng)速在3.355.41m/s的頻率為3.5左右。14/755云狀和云量云狀和云量大氣中水汽的凝結(jié)景象叫做云大氣中水汽的凝結(jié)景象叫做云 云量云量:天空被云遮蓋的成數(shù)我國天空被云遮蓋的成數(shù)我國10分，國外分，國外8分分 云高云高:云底距地面底高度云底距地面底高度 低云低云2500m以下以下(黑色黑色) 中云中云25005000m(由冰晶及小水滴構(gòu)成，由冰晶及小水滴構(gòu)成，白色或灰白白色或灰白) 高云高云5000m以上以上(由冰晶構(gòu)成，白色由冰晶構(gòu)成，白色) 云狀云狀:卷云線卷云線,積云塊積云塊,層云面層云面),雨層云雨層云(無定形無定形 15/75 高云高云5000m以上以

9、上中云中云2500-5000m低云低云2500米以下米以下16/756能見度能見度 正常視力的人，在天空背景下能看清的程度間隔正常視力的人，在天空背景下能看清的程度間隔 級(jí)別級(jí)別09級(jí)，相應(yīng)間隔為級(jí)，相應(yīng)間隔為5050000米米 17/75一、低層大氣的加熱與冷卻一、低層大氣的加熱與冷卻太陽以紫外線、可見光、紅外線的方式輻射熱太陽以紫外線、可見光、紅外線的方式輻射熱量量太陽輻射加熱地球外表太陽輻射加熱地球外表地面長波輻射加熱大氣地面長波輻射加熱大氣(75% 95%)近地層大氣溫度隨地表溫度而變化近地層大氣溫度隨地表溫度而變化18/75太陽輻射地表低層大氣紫外線紫外線可見光可見光紅外線紅外線高層

10、大氣以長波以長波方式方式以長波以長波方式方式地表溫度的周期性變化會(huì)引起低層大氣溫度的周期性變化地表溫度的周期性變化會(huì)引起低層大氣溫度的周期性變化19/751泊松方程泊松方程空氣塊空氣塊膨脹做功膨脹做功耗內(nèi)耗內(nèi) 能能 T定性定性空氣塊空氣塊緊縮外氣對(duì)它做功緊縮外氣對(duì)它做功T內(nèi)能內(nèi)能由壓力變化引起由壓力變化引起普通滿足大氣絕熱過程，以為系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換普通滿足大氣絕熱過程，以為系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換可以將沒有水相變化的空氣塊的垂直運(yùn)動(dòng)看作絕熱過程可以將沒有水相變化的空氣塊的垂直運(yùn)動(dòng)看作絕熱過程20/75w根據(jù)熱力學(xué)第一定律和理想氣體形狀方程，可有大氣熱力過程的微分方程PdPRTdTCdQp由

11、于是絕熱過程由于是絕熱過程0dQPdPCRTdTp288. 0000PPPPTTpCR21/75干空氣絕熱上升或下降單位高度時(shí)，溫度降低或升高的數(shù)值干絕熱直減率 空氣團(tuán) 包括未包括未飽和的飽和的濕空氣濕空氣dzdTid22/75dzzzdiippdiivvdiiTTdppdvvdTTiviTpvT氣氣塊塊：環(huán)環(huán)境境：ip（大大氣氣） （氣氣塊塊）（高高度度）dzzzdiippdiivvdiiTTdppdvvdTTiviTpvT氣氣塊塊：環(huán)環(huán)境境：ip（大大氣氣） （氣氣塊塊）（高高度度）ddiiipiTRpTCpippddiippppdd pgz對(duì)對(duì)氣氣團(tuán)團(tuán)：流流體體準(zhǔn)準(zhǔn)靜靜力力學(xué)學(xué)條條件件：

12、，由由代代入入式式(1)可可得得：(1)ddiipTRg zTCpddiiipiTRpTCpippddiippppdd pgz對(duì)對(duì)氣氣團(tuán)團(tuán)：流流體體準(zhǔn)準(zhǔn)靜靜力力學(xué)學(xué)條條件件：，由由代代入入式式(1)可可得得：(1)ddiipTRg zTCp23/75代入上式得：實(shí)踐中，實(shí)踐中，Ti、T 相差相差 0 ，正正常常分分布布層層結(jié)結(jié)，中中性性層層結(jié)結(jié)（絕絕熱熱直直減減率率）0 ，等等溫溫層層結(jié)結(jié) 0 ，正正常常分分布布層層結(jié)結(jié)，中中性性層層結(jié)結(jié)（絕絕熱熱直直減減率率）0 ，等等溫溫層層結(jié)結(jié)0, a0 不不穩(wěn)穩(wěn)定定0, a0 穩(wěn)穩(wěn)定定中中性性層層0，a=0 中中性性穩(wěn)穩(wěn)定定層層0 ， a0, a0 不

13、不穩(wěn)穩(wěn)定定0, a0 穩(wěn)穩(wěn)定定中中性性層層0，a=0 中中性性穩(wěn)穩(wěn)定定層層0 ， ad)w錐型中性錐型中性or弱穩(wěn)弱穩(wěn) (=d)w扇型逆溫扇型逆溫 (-像源法像源法實(shí)源：實(shí)源： 像源：像源：zHyxc,zHyxc,實(shí)源的奉獻(xiàn)實(shí)源的奉獻(xiàn)像源的奉獻(xiàn)像源的奉獻(xiàn)222222exp2,zyzyHzyuqzyxc實(shí)踐濃度實(shí)踐濃度2222222exp2exp2exp2,zzyzyHzHzyuqzyxc52/75地面濃度方式：取地面濃度方式：取z z0 0代入上式，得代入上式，得地面濃度方式：取地面濃度方式：取z z0 0代入上式，得代入上式，得22222exp2exp, 0 ,zyzyHyuqHyxc地面軸

14、線濃度方式：再取地面軸線濃度方式：再取y y=0=0代入上式代入上式地面軸線濃度方式：再取地面軸線濃度方式：再取y y222exp, 0 , 0 ,zzyHuqHxcyz上式，上式， x增大，那么增大，那么、 增大，第一項(xiàng)減小，第二增大，第一項(xiàng)減小，第二項(xiàng)增大，必然在某項(xiàng)增大，必然在某 x處有最大值處有最大值地面最大濃度方式：地面最大濃度方式：思索地面軸線濃度方式思索地面軸線濃度方式222exp, 0 , 0 ,zzyHuqHxc53/750, 0 , 0 ,zdHxdcyzconst地面最大濃度方式續(xù)：地面最大濃度方式續(xù)：設(shè)設(shè)實(shí)踐中成立實(shí)踐中成立由此求得由此求得yzconst地面最大濃度方式

15、續(xù)：地面最大濃度方式續(xù)：設(shè)設(shè)實(shí)踐中成立實(shí)踐中成立由此求得由此求得yzeHuqc2max22maxHxxz相當(dāng)于無界源的相當(dāng)于無界源的2 2倍鏡像垂直于地面，源強(qiáng)加倍倍鏡像垂直于地面，源強(qiáng)加倍地面延續(xù)點(diǎn)源分散方式地面延續(xù)點(diǎn)源分散方式222222exp0 ,zyzyzyuqzyxc54/75q 源強(qiáng)源強(qiáng) 計(jì)算或?qū)崪y計(jì)算或?qū)崪y 平均風(fēng)速平均風(fēng)速 多年的風(fēng)速資料多年的風(fēng)速資料 H 有效煙囪高度有效煙囪高度 、 分散參數(shù)分散參數(shù)uyz一、煙流高度計(jì)算一、煙流高度計(jì)算 初始動(dòng)量：初始動(dòng)量： 速度、內(nèi)徑速度、內(nèi)徑煙溫度煙溫度 浮力浮力平均風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度等平均風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度等煙氣抬升煙氣抬升sHHHsHH

16、煙煙囪囪幾幾何何高高度度抬抬升升高高度度有有效效源源高高sHHHsHH煙煙囪囪幾幾何何高高度度抬抬升升高高度度有有效效源源高高55/75抬升高度計(jì)算式抬升高度計(jì)算式 1 Holland公式：適用于中性大氣條件公式：適用于中性大氣條件穩(wěn)定時(shí)減少、不穩(wěn)時(shí)添加穩(wěn)定時(shí)減少、不穩(wěn)時(shí)添加1020 HollandHolland公式比較保守，特別在煙囪高、公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下熱釋放率比較強(qiáng)的情況下3ssaHs1(1.5 2.7)(1.59.6 10) svDT THDvDQTuu56/75抬升高度計(jì)算式抬升高度計(jì)算式2布里格斯布里格斯Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性公式：適用不

17、穩(wěn)定及中性大氣條件大氣條件 H1 1/32/3sH1 1/32/3sH21000kW 10 =0.362 10 =1.55當(dāng)時(shí)sQxHHQxuxHHQHu57/7512Hsa1 nn0HsHaVasHH121sH12100kW()35K =0.35 1700kW2100kW1700 =() 4002(1.50.01)0.04 =sQTTHn QHuTQP QTTTTQQHHHHv DQHu (1)當(dāng)和時(shí)(2)當(dāng)時(shí)HHsH1 / 43 / 8aH8(1700)1700kW35K2(1.50.01) = 10m1.5m /s d =5.5(0.0098)dQuQTv DQHuTHQz(3)當(dāng)或時(shí)(

18、4)當(dāng)高 處 的 年 平 均 風(fēng) 速 小 于 或 等 于時(shí)國標(biāo)法國標(biāo)法58/75例：某城市火電廠的煙囪高100m，出口直徑5m。出口煙氣流速為12.7m/s，溫度為140，流量250m3/s。煙囪出口處平均風(fēng)速為4m/s，大氣溫度為20 ，當(dāng)?shù)貧鈮簽?78.4hPa，試確定煙氣抬升高度和有效源高。解：煙氣熱釋放率：解：煙氣熱釋放率：kW24875273140201402504 .97835. 0QH3/2, 3/1,303. 1210nnnmH9 .204410024875303. 113/23/1mH9 .3049 .20410059/75wPG曲線法曲線法wPG曲線曲線Pasquill僅需常規(guī)氣候資料估算僅需常規(guī)氣候資料估算y和和zwGifford制成圖表制成圖表w幾點(diǎn)闡明見幾點(diǎn)闡明見P33 af60/75PG曲線的運(yùn)用曲線的運(yùn)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別61/75穩(wěn)定度分類方法穩(wěn)定度分類方法改良的改良的PT法法 太陽高度角太陽高度角 地理緯度，傾角地理緯度，傾角 輻射等級(jí)輻射等級(jí) 穩(wěn)定度穩(wěn)定度 云量云量加地面風(fēng)速加地面風(fēng)速 62/75PG曲線的運(yùn)用曲線的運(yùn)用利用分散曲線確定利用分散曲線確定 和和yz63/75wPG曲線的運(yùn)用w地面最大濃度估算HzxmaxcxyxmaxCw由由和和w由由曲線圖曲線圖反查出反查出w由由