2.2大气中污染物的迁移（课件）-《环境化学》同步教学（大连理工大学出版社）

模块二 大 气 环 境 化 学 学习目标 掌握： 大气污染物发生的迁移、转化过程； 污染物参与程和机理 了解： 大气的层结结构、大气污染物及大气运动基本规律； 描述大气污染的数学模式； 酸雨、温室效应及臭氧层破坏 主要内容 工业城市污染案例及分析 大气污染物 室内环境污染物 第二节 大气中污染物的迁移 污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。 迁移过程可使污染物浓度降低。 大气圈中空气的运动主要是由于温度差异引起的。 本节要点 辐射逆温层 气块的绝热过程和干绝热递减率 大气稳定度 影响大气污染物迁移的因素 ★ 在对流层中，气温一般是随高度增加而降低。但在一定条件下会出现反常现象。 ★大气垂直递减率：随高度升高气温的降低率，通常用下式表示： Г= -dT/dz 式中：T：绝对温度，K； z：高度。 在对流层中，平均dT/dz<0且Г＝0. 6K/100m。 大气的温度层结 对流层中，正常Г＞0 1 辐射逆温层 这可由Г的变化情况来判断。当Г＝0时，称为等温气层；当Г<0时，称为逆温气层。例如：在山区，山峰上方，日光照射，上面的空气热，下面冷，就形成逆温层。 逆温现象经常发生在较低气层中，这种气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，不利于污染物的扩散。   逆温层的形成原因主要有以下几种：一是地面辐射冷却；二是空气平流冷却；三是空气下沉增温；四是空气的乱流混合；五是锋面上形成的逆温。 按形成的原因不同，将逆温层可分为辐射逆温层、平流逆温层、下沉逆温层、锋面逆温层和乱流逆温层。 夜晚，地面向大气辐射白天吸收的热量而逐渐冷却，近地面的气温随之降低。离地愈近，气温冷却愈快，离地愈远的空气受地面影响愈弱，降温愈慢，形成自地面开始的辐射逆温。辐射逆温随着地面的冷却逐渐向上扩展，到日出前逆温充分发展。 日出后，地面吸收太阳的辐射逐渐升温，逆温层又逐渐自下而上消失。到上午九点钟左右，逆温全部消失。 出现逆温时，好像一个盖子阻碍它下面的污染物质扩散，对大气污染扩散影响极大，因此许多大气污染事件都发生在具有逆温层与静风的气象条件下。 当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量交换，做升降运动，且气块内没有任何水相变化时的温度变化过程叫干绝热过程。 ★ 2 气块的绝热过程和干绝热递减率 T1、T2：分别为绝热过程起始和终结的温度； P1、P2：分别为绝热过程起始和终结的压力； A：功热当量； Rd：干热过程的状态常数； Cpd：干空气的定压比热； 0.286称为泊松常数。 泊 松 方 程 T2＝ T0- Гd（Z-Z0） 式中：（Z-Z0）—上升高度差； T2--干空气达到高度Z的温度； T0——起始高度Z0处的温度。 利用干绝热递减率，对于上升的空气得到： 注意： 原因： 气温垂直递减率是大气温度随着距离地面越来越远得到的热量越来越少。 1℃/100m 异同 干绝热垂直递减率 气温垂直递减率 干绝热垂直递减率是干空气在绝热上升或绝热下降运动过程中由于做功气块本身的温度变化 ★ 3 大气稳定度 大气稳定度对污染物在大气中的扩散有很大影响。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。 一团空气受到某种外力作用而产生上升或者下降运动，当运动到某一位置时消除外力，此后气团的运动可能出现三种情况：①气团仍然继续加速向前运动，这时的大气称为不稳定大气；②气团不加速也不减速而作匀速运动，或趋向停留在外力去除时所处的位置，这时的大气称为中性大气；③气团逐渐减速并有返回原先高度的趋势，这时的大气称为稳定大气。 判断方法：若Г＜ Гd 表明大气是稳定的； 若Г＞ Гd 表明大气是不稳定的； 若Г＝ Гd 表明大气处于平衡状态。 24ºC 24ºC 25ºC 25ºC 26ºC 26ºC гd =г 24ºC 24.2ºC 25ºC 25ºC 26ºC 25.8ºC 24ºC 25ºC 25ºC 26ºC 26.2ºC 0.8= г < гd =1 г =1.2 >(гd =1 ) 返回原地—稳定 300m 200m 100m 远离原地 平衡状态 23.8ºC A B C 空气的机械运动，如风和湍流 大气稳定度 天气形势和地理地势造成的逆温现象 污染源本身的特性 ★4 影响大气污染物迁移的因素 污染物在大气中的扩散取决于三个因素： ①风可使污染物向下风向扩散； ②湍流可使污染物向各方向扩散；