大气污染教案第三章

1、大气结构大气结构有何特点？有何特点？有何特点？有何特点？2、大气的结构及作用、大气的结构及作用（1）结构：前面已介绍。）结构：前面已介绍。（2）作用：）作用：A、大气是生命活动不可缺少的物质，大气中、大气是生命活动不可缺少的物质，大气中的氮和氧等元素是生物体的支柱，每人每天的氮和氧等元素是生物体的支柱，每人每天平均吸入平均吸入15Kg的空气；的空气；B、大气通过紫外线照射和雷电火花合成有机、大气通过紫外线照射和雷电火花合成有机物；物；C、保护地球一切生命的安全，减弱陨石和紫、保护地球一切生命的安全，减弱陨石和紫外线的损伤；外线的损伤；D、保护地球表面的热量，调节气候；、保护地球表面的热量，调节

2、气候；E、大气是某些环境物质运移的载体。、大气是某些环境物质运移的载体。（二）气象要素（二）气象要素1、风与风向、风与风向（1）风：）风：指大气的水平运动。指大气的水平运动。（2）风向：）风向：指风的来向。风向可用指风的来向。风向可用8个方位或个方位或16个方位表示，也可用角度表示。以正北方向为零个方位表示，也可用角度表示。以正北方向为零度，将圆角分为度，将圆角分为360，顺时针旋转。例如风从，顺时针旋转。例如风从北方吹来称为北风（北方吹来称为北风（N）或称风向为）或称风向为0，东南，东南方吹来的风称东南风（方吹来的风称东南风（SE）或称风向）或称风向135。 主导风向；主导风向；风向是经常变

3、化的，不同地区在一年风向是经常变化的，不同地区在一年中都有经常出现的风向，即主导风向。中都有经常出现的风向，即主导风向。 风向频率风向频率: 表示某风向出现的次数占全年各方向风表示某风向出现的次数占全年各方向风向出现总次数的百分比。风向决定了污染物的扩散方向出现总次数的百分比。风向决定了污染物的扩散方向。向。（3）风速：）风速：指单位时间内空气在水平方向运动的距离，单指单位时间内空气在水平方向运动的距离，单位用位用m/s或或km/s表示。表示。 风速是一个矢量，具有大小和方向。在大气边界层风速是一个矢量，具有大小和方向。在大气边界层(指地指地面向上面向上1000m的大气层的大气层)中，磨擦力随

4、高度的增加而减小，当中，磨擦力随高度的增加而减小，当气压梯度力不随高度变化时，风速随距地面高度增加而增大，气压梯度力不随高度变化时，风速随距地面高度增加而增大，风向与等压线的交角随高度增加而减小。通常大气中的污染风向与等压线的交角随高度增加而减小。通常大气中的污染物浓度与风速成反比，风速增加一倍，下风向浓度将减少一物浓度与风速成反比，风速增加一倍，下风向浓度将减少一半。半。风向、风速可用风玫瑰图来表示：风向、风速可用风玫瑰图来表示：2、气温与气压、气温与气压（1）气温：）气温：这里指地面气温，一般是指距地面这里指地面气温，一般是指距地面1.5m高处在百叶箱中观测到的空气温度。常用的高处在百叶箱

5、中观测到的空气温度。常用的气温气温 单位为摄氏温度（单位为摄氏温度（ ）、热力学温度（）、热力学温度（K）和华氏温度（和华氏温度（F）。三者之间的换算公式如下：）。三者之间的换算公式如下：TK=t +273.15t =5/9 (t F32) 气温与大气污染的关系：气温与大气污染的关系：近地层大气的近地层大气的温度是不断变化的。温度是不断变化的。近地层大气温度的垂直近地层大气温度的垂直分布决定了大气的稳定程度，以至影响大气分布决定了大气的稳定程度，以至影响大气污染物的扩散和稀释。因此气温的垂直分布污染物的扩散和稀释。因此气温的垂直分布与大气污染程度密切相关。与大气污染程度密切相关。（2）气压：）

6、气压： 单位面积上承受的大气柱的重力，即大气单位面积上承受的大气柱的重力，即大气的压强。的压强。大气层中不同的地方气压不同而产生大气层中不同的地方气压不同而产生压力差，从而引起空气的运动。压力差，从而引起空气的运动。气压的单位有：气压的单位有：大气压、帕、毫巴、毫米汞柱大气压、帕、毫巴、毫米汞柱，它们之间的关，它们之间的关系如下系如下1atm=101325Pa=1013.25mbar=760mmHg3、大气湿度：、大气湿度：表示大气中水汽含量和潮湿程表示大气中水汽含量和潮湿程度的重要物理量，它与天气变化密切相关。度的重要物理量，它与天气变化密切相关。大气湿度的常用表示方法有以下几种：大气湿度的

7、常用表示方法有以下几种：（1）绝对湿度：）绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽单位体积空气中所含的水汽质量，单位：质量，单位：g/m3.（2）水汽压力：）水汽压力：空气中所含水汽的分压力，空气中所含水汽的分压力，与气压用相同单位与气压用相同单位mmHg或或Pa。 注意：注意：通常气温条件下水汽压的值与绝通常气温条件下水汽压的值与绝对湿度的值相差不大，对湿度的值相差不大，因此实际工作中常以因此实际工作中常以水汽压来代替绝对湿度水汽压来代替绝对湿度（3）相对湿度：）相对湿度： 大气中水汽压与同一温度下的饱和大气中水汽压与同一温度下的饱和水汽压之比，用百分数表示。水汽压之比，用百分数表示。（4）露点：

8、）露点： 气压不变的情况下，降低气温使其气压不变的情况下，降低气温使其达到饱和时的那个温度称为露点。达到饱和时的那个温度称为露点。 根据气温与露点之差可以判断空气根据气温与露点之差可以判断空气的饱和程度，即相对湿度的大小。差值的饱和程度，即相对湿度的大小。差值越大，相对湿度越小；反之亦然。越大，相对湿度越小；反之亦然。 4、云与辐射、云与辐射（1）云：）云：大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变化小）化小）云量云量:天空被云遮蔽的成数（我国天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外分，国外8分），它分分），它分为：为：总云量：总云量：指所有云遮蔽天空的成

9、数，无论其层次高低。指所有云遮蔽天空的成数，无论其层次高低。低云量：低云量：指低云簇中的云遮蔽的成数。指低云簇中的云遮蔽的成数。 云高云高:云底距地面底高度，它分为：云底距地面底高度，它分为： 低云低云（2000m以下）以下） 中云中云（2000-6000m） 高云高云（6000m以上）以上） 云状云状:卷云（线）卷云（线）,积云（块）积云（块）,层云（面层云（面),雨层云雨层云(无定形）无定形）高云（高云（6000m以上）以上）中云（中云（2000-6000m）低云（低云（2000m以下）以下） 风和湍流对大气污染的影响：风和湍风和湍流对大气污染的影响：风和湍流流是决定污染物在大气中的扩散状

10、态的最是决定污染物在大气中的扩散状态的最直接和最本质的因子，是决定污染物扩散直接和最本质的因子，是决定污染物扩散的决定因素。的决定因素。 凡有利于增大风速、增强湍流的气象凡有利于增大风速、增强湍流的气象条件，都有利于污染物的稀释扩散，否则条件，都有利于污染物的稀释扩散，否则将会使污染严重。将会使污染严重。（二）影响大气污染物扩散的热力因素（二）影响大气污染物扩散的热力因素 热力因素主要指大气的温度层结和大气热力因素主要指大气的温度层结和大气稳定度。稳定度。 温度层结：温度层结：指地球表面上方的大气温度指地球表面上方的大气温度随高度的变化情况，即在随高度的变化情况，即在垂直方向上的气温垂直方向上

11、的气温分布分布。 气温的垂直分布决定着大气的稳定度，气温的垂直分布决定着大气的稳定度，而大气稳定度又影响着湍流的强度，因而温而大气稳定度又影响着湍流的强度，因而温度层结与大气污染程度有着紧密的关系。度层结与大气污染程度有着紧密的关系。（2）大气稳定度的分类：）大气稳定度的分类： 不稳定平衡不稳定平衡 中性平衡中性平衡 稳定平衡稳定平衡 dddd=dd不稳定平衡不稳定平衡中性平衡中性平衡稳定平衡稳定平衡=0（4）在大气污染预测模型中：将大气稳定度细分）在大气污染预测模型中：将大气稳定度细分为为A、B、C、D、E、F六个级别，分别代表极不六个级别，分别代表极不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和

12、稳定。稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和稳定。按以下方式确定大气稳定度的类型：按以下方式确定大气稳定度的类型：具体步骤如下：计算具体步骤如下：计算太阳倾角太阳倾角 计算计算太阳高太阳高度角度角 由由云量和太阳高度角查表云量和太阳高度角查表14-3查出查出辐射等级数辐射等级数 由辐射等级数和地面风速查表由辐射等级数和地面风速查表14-4得到得到稳定度等级稳定度等级（帕斯奎尔法，见教材（帕斯奎尔法，见教材P288-289。后面将进一步介绍）后面将进一步介绍）（这是在大气污染预测里备受关注的极端气象条件）（这是在大气污染预测里备受关注的极端气象条件）（2）强高压控制区：）强高压控制区： 特点：特

13、点：天气晴朗，风速较小，由于大范围内空气天气晴朗，风速较小，由于大范围内空气的下沉运动，在几百米到一二千米的上空形成下沉逆的下沉运动，在几百米到一二千米的上空形成下沉逆温。温。 与大气污染的关系与大气污染的关系：阻挡着污染物向上湍流扩散。阻挡着污染物向上湍流扩散。若高压大气系统是静止的或移动很慢的微风天气，又若高压大气系统是静止的或移动很慢的微风天气，又连续几天出现逆温时，由于大气对污染物的扩散稀释连续几天出现逆温时，由于大气对污染物的扩散稀释能力大大下降，将会出现所谓的空气能力大大下降，将会出现所谓的空气“停滞停滞”现象。现象。这时即使处在正常情况下不足以造成大气污染的污染这时即使处在正常情

14、况下不足以造成大气污染的污染源，也可能出现大范围的污染危害。如再处于不利的源，也可能出现大范围的污染危害。如再处于不利的地形条件，就会出现严重的污染情况，如世界闻名的地形条件，就会出现严重的污染情况，如世界闻名的伦敦烟雾事件就是在这样的条件下发生的伦敦烟雾事件就是在这样的条件下发生的。例子：例子：东京在东京在2000年夏天超过年夏天超过30摄氏度的日数为摄氏度的日数为67天，有天，有41个热得夜不能寐的夜晚，而个热得夜不能寐的夜晚，而10年前只有年前只有23天难以入眠。急救车天难以入眠。急救车出动次数也从出动次数也从1985年的年的100次增加到次增加到628次，次，2000年死于热浪的年死于

15、热浪的人数达人数达207人。人。 （2 2）山谷风）山谷风（3 3）海陆风）海陆风（谷风）山风（山风）1、云、雾对大气污染物的作用、云、雾对大气污染物的作用 （1）云雾的形成：）云雾的形成：云雾是悬浮在大气中的水云雾是悬浮在大气中的水汽凝结物，可以汽凝结物，可以清除大气中的气溶胶颗粒和气态污清除大气中的气溶胶颗粒和气态污染物染物。云的形成首先是由凝结核活化过程开始，即云的形成首先是由凝结核活化过程开始，即云雾化学过程首先从气溶胶粒子的云雾内清除过程云雾化学过程首先从气溶胶粒子的云雾内清除过程开始。此过程首先溶解气溶胶物质。大气气溶胶的开始。此过程首先溶解气溶胶物质。大气气溶胶的可溶物质主要是海

16、盐、硫酸和硝酸及其硫酸盐和硝可溶物质主要是海盐、硫酸和硝酸及其硫酸盐和硝酸盐。酸盐。（2）云雾中的化学反应）云雾中的化学反应：云雾滴能吸收大气中的微：云雾滴能吸收大气中的微量组分并在其中发生化学反应，其反应过程如下：量组分并在其中发生化学反应，其反应过程如下： CO2+H2O H2CO3 H2CO3 H+HCO3- HCO3- H+CO32- NH3+H2O (NH4)OH (NH4)OH NH 4 + OH- 气体进入水溶液后发生水解可能继续发生下列反应：气体进入水溶液后发生水解可能继续发生下列反应： SO2+O3 SO3+O2 SO3+H2O H2SO4 H2SO4 2H+SO42- SO

17、42-+2O3 SO42-+3O2 HSO32-+O3 H+SO42-+O2 HSO3-+H2O2 H+SO42-+H2O SO2+H2O+Mn2+O3 2H+SO42-+O2+Mn2+ 气体成分的去向：气体成分的去向： （1）SOX的去向：的去向：绝大部分以绝大部分以SO42-的形式存在，的形式存在， HSO32-只存在于酸性溶液中。只存在于酸性溶液中。（2）痕量组分的去向：）痕量组分的去向：大气中还有一些痕量组分大气中还有一些痕量组分OH- 、HNO2 、H2S 、HC、 HBr 以及有机化学成分以及有机化学成分等。它们多少也会被云雾滴吸收。但是当云雾消散后，等。它们多少也会被云雾滴吸收。

18、但是当云雾消散后，吸收、吸附的污染物及其反应生成物仍可进入大气中。吸收、吸附的污染物及其反应生成物仍可进入大气中。酸雨形成的条件酸雨形成的条件内因：内因：SO2、NO2外因外因催化条件：氢氧自由基催化条件：氢氧自由基气象条件：如降水等气象条件：如降水等Cl+O3ClO+O2； Br+O3BrO+O2ClO+OCl+O2； BrO+OBr+O2净结果：净结果：O3+O2O2 注：原点注：原点O为排放点或高架源排放点在地面的投影。为排放点或高架源排放点在地面的投影。X轴的正方向为平均风向；轴的正方向为平均风向；Y轴在水平面上垂直于轴在水平面上垂直于X轴，指向纸里面为正；轴，指向纸里面为正；Z轴通过

19、原点轴通过原点O垂直于垂直于XOY平面，平面，向上为正。向上为正。式中 y ,z污染物在y, z方向的标准差,mq源强，mg/s平均风速，m/sx, y ,z污染物在x，y， z方向的坐标,m C: mg/m3)22(exp2),2222zyzyzyqzyxCOOH-Z 0H+Z 0 实源的供献：实源的供献：P 点在点在以实源为原点的坐标以实源为原点的坐标系系中的垂直坐标（距离烟流中心线的垂直距中的垂直坐标（距离烟流中心线的垂直距离）为（离）为（Hz）。当不考虑地面影响时，它）。当不考虑地面影响时，它在在P 点所造成的污染物浓度为点所造成的污染物浓度为)22(exp2),2222)(zyzyH

20、zyqzyxC 虚源的供献：虚源的供献：P 点在以点在以像源为原点的坐标系像源为原点的坐标系中的垂直坐标（距离像源的烟流中心线的垂直距中的垂直坐标（距离像源的烟流中心线的垂直距离）为（离）为（z+H）。它在）。它在P 点所造成的污染物浓度点所造成的污染物浓度为为)22(exp2),2222)(zyzyHzyqzyxC式中：式中：H污染源离地面的高度，污染源离地面的高度， m。C=C实实+C虚虚，即，即又称高斯扩散模式又称高斯扩散模式2222222exp2exp)2(exp2),)()(zzyzyHzHzyqzyxC22222exp)2exp(), 0 ,zyzyHyqHyxC（1）地面浓度模式

21、：）地面浓度模式：高架连续点源模式在几种特殊情况下的形式高架连续点源模式在几种特殊情况下的形式)2exp(), 0 , 0 ,22zzyHqHxC（2）地面轴线浓度模式：）地面轴线浓度模式：22maxmax2HCxeqCxHzyz(4)地面连续点源的扩散模式：地面连续点源扩地面连续点源的扩散模式：地面连续点源扩散模式可由高架连续点源扩散散模式可由高架连续点源扩散 模式中令模式中令H=0而而得到：得到：)22(exp),2222zyzyzyqzyxC比较：地面连续点源造成的污染物浓度与无界空间连续点源所比较：地面连续点源造成的污染物浓度与无界空间连续点源所造成浓度有何关系？造成浓度有何关系？)2

22、2(exp2),2222zyzyzyqzyxC*使用高斯扩散模式时的注意事项使用高斯扩散模式时的注意事项 高斯模式的成功运用是有一定的假设前提的，使用时应注意以高斯模式的成功运用是有一定的假设前提的，使用时应注意以下问题：下问题： （1）该模式）该模式较适用于估算较长时间内的平均浓度，较适用于估算较长时间内的平均浓度，不能真不能真实地估算非平稳状态下的或短期的污染物浓度的涨落；实地估算非平稳状态下的或短期的污染物浓度的涨落； （2）该模式本身）该模式本身没有计入风向和风速的变化，也未包括由风没有计入风向和风速的变化，也未包括由风切变引起的湍流影响切变引起的湍流影响 （3）该）该 公式适用于平均

23、风速大于公式适用于平均风速大于2m/s时的情况。时的情况。 (4) 在实际应用中，在实际应用中，当需要考虑污染物在大气中比较复杂的当需要考虑污染物在大气中比较复杂的实际散布过程和各种非理想情况时，应将高斯扩散的基本模式实际散布过程和各种非理想情况时，应将高斯扩散的基本模式给以适当修正，给以适当修正，以扩大其适用范围，如在较远距离时的修正、以扩大其适用范围，如在较远距离时的修正、在静风和很稳定条件下的修正、以及城市、水上、不规则地形在静风和很稳定条件下的修正、以及城市、水上、不规则地形条件下的修正等（结合实验数据进行）。条件下的修正等（结合实验数据进行）。 5、有上部逆温时的扩散模式、有上部逆温

24、时的扩散模式（1）上部逆温的气象特点：）上部逆温的气象特点：上部逆温是经常出现的一种现象。上部逆温层就象一个盖子使污染物的铅直扩散受到限制，扩散只能在地面和逆温层之间进行。所以又称为封闭型扩散封闭型扩散。（2）高斯扩散模式的适用条件：）高斯扩散模式的适用条件：只适用于整层大气具有同一稳定度的扩散，对于不接地逆温层（逆温层接地几百米到2千米）的情况并不适合。（3）有上部逆温时的扩散模式：）有上部逆温时的扩散模式：可在高斯扩散模型的基础上，用反射原理反射原理来对其扩散公式进行推导，即此种情况下污染物的浓度可看成是实源和无穷多对虚源作用之和。空间任一点浓度如下：2222222exp2exp)2exp

25、(2), 0 ,)2()2(zzyzynLHznLHzyqHyxC式中：式中：L逆温层底高度或混合层高度，逆温层底高度或混合层高度，m；n烟流在两界面间的反射次数，一般取烟流在两界面间的反射次数，一般取3或或4就可以了就可以了。模式的简化：模式的简化：在实际工作中在实际工作中地面浓度地面浓度可按如下方法进行简化处可按如下方法进行简化处理，设理，设xD为烟羽边缘刚好到达逆温层底时该点离烟缘的水平距为烟羽边缘刚好到达逆温层底时该点离烟缘的水平距离，则有：离，则有：（1）当）当xxD时时：烟流扩散不受逆温影响，扩散采用以下公式：烟流扩散不受逆温影响，扩散采用以下公式计算：计算：22222exp)2e

26、xp(), 0 ,zyzyHyqHyxC（2）当）当x2xD时：时：污染物经多次反射后，在污染物经多次反射后，在Z方向浓度渐趋方向浓度渐趋均匀，水平方向仍呈正态分布，地面浓度的计算公式为均匀，水平方向仍呈正态分布，地面浓度的计算公式为)2exp(2), 0 ,22yyyLqHyxC（3）当）当xD x2xD时：时：取取x=xD和和x=2xD两点的浓度进行线性两点的浓度进行线性内插。内插。 xD确定方法如下：确定方法如下：Z0=2.15zL-H=2.15z查图得到一个查图得到一个x，即即 xDz =（L-H）/2.15Z0烟流在铅直方向上的扩散宽度烟流在铅直方向上的扩散宽度DxDxDxDDxCx

27、CCxxC/ )(*)(2按照如下的公式进行内插：按照如下的公式进行内插：式中：式中：CxD, C2xD: 分别是距离下风向为 xD, 2xD距离处的污染物浓度, xD x 2xD . 例题例题：某电厂烟囱有效源高为某电厂烟囱有效源高为150m，SO2的排放量为的排放量为151g/s，在夏季睛朗的下午，地面风速为，在夏季睛朗的下午，地面风速为2.5m/s。由于上部锋。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在面逆温将使垂直混合限制在1.5km以内，以内，1.2km高度的平均风高度的平均风速为速为5m/s。试估算正下风向。试估算正下风向3km和和11km处地面的处地面的SO2浓度。浓度。 解：夏季晴朗的

28、下午，太阳辐射为强辐射。在地面风速为夏季晴朗的下午，太阳辐射为强辐射。在地面风速为2.5m/s时，由表查得大气稳定度为时，由表查得大气稳定度为B级，因此：级，因此： z=（L-H）/2.15=（1500-150）/2.15=628m由图查得由图查得XD=4.95km（1）当）当X=3km2XD时，地面轴线浓度时，地面轴线浓度 13001500521512yDuQC=6.210-6g/m3 6、熏烟扩散模式、熏烟扩散模式（1）熏烟的形成及危害：）熏烟的形成及危害：在晴朗微风的夜晚，地面冷却形在晴朗微风的夜晚，地面冷却形成辐射逆温层。日出后，逆温从地面向上逐渐消失。夜间成辐射逆温层。日出后，逆温从

29、地面向上逐渐消失。夜间排入稳定层中的大气污染物，受到热力湍流交换的作用，排入稳定层中的大气污染物，受到热力湍流交换的作用，在铅直方向混合，此时上部仍为逆温，扩散不能向上发展，在铅直方向混合，此时上部仍为逆温，扩散不能向上发展，故地面浓度比一般情况下要高出许多倍，从而造成严重污故地面浓度比一般情况下要高出许多倍，从而造成严重污染，这就是熏烟型污染。它一般发生在清晨，持续时间一染，这就是熏烟型污染。它一般发生在清晨，持续时间一般为般为0.52小时。当冷空气移向较暖下垫面时，也可能形小时。当冷空气移向较暖下垫面时，也可能形成熏烟污染。成熏烟污染。（2）熏烟扩散模式：）熏烟扩散模式：熏烟造成的浓度在熏

30、烟造成的浓度在y方向仍呈正态分方向仍呈正态分布，其扩散模式如下：布，其扩散模式如下：)2exp(2)21exp(21), 0 ,222yFyFpyhidppqHyxC式中：式中：p=（hi-H）/z；hi逆温层消失高度，逆温层消失高度，m；yF考虑到熏烟过程对稳定条件下扩散参数影响的水平考虑到熏烟过程对稳定条件下扩散参数影响的水平扩散参数，扩散参数，myF = y（稳定稳定）+H/8)2exp(2), 0 ,22yFyFFyhiqHyxC地面轴线浓度为：地面轴线浓度为：ihyFFqHxC2), 0 , 0 ,（1）当当hi=H+2z时：时：烟流全部受到逆温层的抑制而向下扩散，烟流全部受到逆温层

31、的抑制而向下扩散，地面熏烟浓度达到最大值：地面熏烟浓度达到最大值：（2）当）当hi=H时：时：地面熏烟浓度为地面熏烟浓度为)2exp(22), 0 ,22yFyFFyHqHyxC地面轴线浓度为地面轴线浓度为HyFFqHxC22), 0 , 0 , 1、 当风向与线源垂直时，连续排放的无限长线源下风向浓度模式为 )2exp(2), 0 ,22zzHqHxC2、当风向与线源不垂直，且风向与线源交角45时，线源下风向的浓度模式为)2exp(sin2), 0 ,22zzHqHxC 3、在估算有限源造成的污染物浓度时，必须考虑线源末端引起的“边缘效应”。随着接受点距离的增加， “边缘效应”将在更大的横风

32、距离上起作用。对于横风有限长线源，取通过所关心的接受点的平均风向为X轴，线源的范围从Y1延伸到Y2，且Y1 Y2，则有限长线源扩散模式为XY2ZY1YOdppqHxCppzzH)2exp(21)2exp(2), 0 ,22221式中，p1=y1/ y p2=y2/ z 上述公式中： q线源排放强度，又称线源排放速率，单位为g/(m.s)，物理意义指汽车每行驶1m路长，每秒钟所排放的污染物质量(g)，其值与行驶路上的车流量、平均车速和每辆车的单位时间排污量有关。q g/(m.s)=车流量（辆/h）汽车单位时间排污量(g/s.辆)/平均车速（m/h） 注：汽车在公路上受到阻塞时，上述公式不适用。

33、例题例题：在阴天情况下，风向与公路垂直，平均风速为4m/s，最大交通量为8000辆/h，车辆平均速度为64km/h，每辆车CO排放量为 2102g/s，试求距下风向300m处的地面轴线CO浓度。 解：把公路当成一无限长线源，源强为 q=8000 2 102/64000=2.5 103g / m . s 阴天（太阳辐射等级为0）为D级稳定度，查图得x=300m处， z =12.1m, CO地面轴线浓度为 )/(1012. 41 .12414. 3105 . 222)0 , 0 ,353mgqxCz（见教材（见教材P289：图：图10-18、10-19） 表表 太阳辐射等级太阳辐射等级云量：指云遮

34、蔽天空的成数。将天空分为10份，这10份中被掩盖的成分称为云量。总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的高低和层次；低云量：低云蔟中的云掩盖天空的成数。表 大气稳定度等级（2）气象因子）气象因子：其中影响最大的是烟囱口的平均风速和湍流强度。近地面大气的湍流状况是引起烟气和环境空气相互混合的主要因素，平均风速越大，湍流越强，混合愈快，抬升越小。（3）下垫面）下垫面：主要表现在起伏的下垫面所引起的动力效应。高大的建筑物和丘陵山地可能引起烟云下泻、下沉等，直接阻碍烟气上升。如：在如：在锅炉大气污染物排放标准锅炉大气污染物排放标准里规定，里规定，新建锅炉房烟囱周围半径新建锅炉房烟囱周围半径200米距离

35、内有建筑物时，米距离内有建筑物时，其烟囱应高出最高建筑物其烟囱应高出最高建筑物3米以上。米以上。)1079. 95 . 1 (1)7 . 25 . 1 (3HsSassQddTTTdH（1）霍兰德公式（）霍兰德公式（Holland） 式中：式中：H烟云抬升高度烟云抬升高度,m ；vs烟气出口速度，烟气出口速度，m/s；d烟囱出口直径烟囱出口直径,m； 烟囱口高度上的平均风速烟囱口高度上的平均风速, m/s； QH排出烟气的热量排出烟气的热量, kJ/s；Ts,Ta分别是烟气和空气的温度，分别是烟气和空气的温度，K.注意注意：该公式是根据在该公式是根据在中性条件中性条件下，由美国原子能委员会、下

36、，由美国原子能委员会、原子能实验中心和美国田纳西工程管理局的瓦茨原子能实验中心和美国田纳西工程管理局的瓦茨-博尔火电博尔火电厂的烟气实测资料为基础推导出来的，是一个保守的公式。厂的烟气实测资料为基础推导出来的，是一个保守的公式。在稳定度发生变化时应进行校正：在稳定度发生变化时应进行校正：当大气为中性或不稳定时 ）当x3.5x*时， H=1.6F1/3 x2/3/ ）当x3.5x*时， H=1.6F1/3 (3.5x*)2/3 / 其中： 当F55时, x*=14F5/3; 当F 55时, x*=34F2/5表 系数n0, n1, n2的值 (教材表10-3) B、凡地面以上、凡地面以上10米高

37、度年平均风速米高度年平均风速 1 .5m/s时时 H=5.50（ QH）1/4(dTa/dz+0.0098)3/8 式中： dTa /dz排放源高度以上环境温度垂直变化率，K/m ,取值不得小于0.01 K/m C、有风时，稳定条件、有风时，稳定条件H=（ QH）1/3(dTa/dz+0.0098)1/3 1/3 例题：位于平原农村的某工厂，有一座高80m，出口直径高1.5m的烟囱，其排放情况如下：s =20m/s, Ts=165, Ta=15 , u10=3m/s, P=1105Pa，试用不同的抬升公式计算中性情况下的有效烟囱高度。 解： T=TsTa=(165+273) (15+273)=

38、150K U80= u10(Hs/10)m=3(80/10)0.15=4.1m/s Q= s d2/4=20 1.52 /4=35.34m3/s QH=0.35PQ T/Ts=0.35 1000 35.34 150/(165+273) =4235.96kJ/s 采用不同抬升公式计算结果如下表所示：表 烟囱有效高度的计算结果选择抬升高度公式的依据：当地的气象条件、地形条件和烟选择抬升高度公式的依据：当地的气象条件、地形条件和烟云排放情况云排放情况（五）风速的确定风速确定的方法风速确定的方法-指数律指数律：mzzuu)(11 由于气象上测得的地面风速通常为由于气象上测得的地面风速通常为10米高度处

39、的风速，米高度处的风速，所以上式可写成：所以上式可写成： 式中：u, u1, u10分别是高度z, z1和10m处的风速，m/s; m是和大气稳定度与地形有关的常数，一般由实验确定。当无实验值时，在200m以下可按下表选取，在200m以上取200m处的风速。mzuu)10(100.250.150.100.070.07乡村0.300.250.200.150.10城市E，FDCBA稳定度指数指数m的值的值 例题：若石油精炼厂自平均有效源高60m处排放出的SO2浓度为80g/s，有效源高处的平均风速为6m/s，试计算冬季阴天正下风向距烟囱500m处地面轴线的SO2浓度。解：在阴天大气条件下，稳定度为

40、D级，由图查得X=500m处，y=35.5m， z =18.1m，将数据代入公式，得)/(1073. 2)1 .18260exp(1 .185 .36614. 380)2exp()60, 0 , 0 ,500352222mgqCzzyH（一）烟（一）烟 囱高度的计算囱高度的计算1、“精确精确” 计算法计算法计算过程：先取一个假定的烟囱高度HS，再计算抬升高度H；然后将当地的气象条件、地形条件和污染源条件代入扩散模式进行计算，得出下风向地面浓度分布；再看这些浓度分布数据是否达到规定的要求，如达不到，则另取一个较大的HS，重复以上过程，直到所取的HS在满足地面浓度达标的前提下为最小，这个最小的值H

41、S即为要确定的烟囱高度。2、“简化简化” 计算法计算法 该法以地面最大浓度不超过规定要求为依据，直接由最大浓度公式求出烟囱高度，简单快速，应用广泛。 设允许地面浓度为C允，则yzeqCH22允HS=HHHCeqHyzS允2注：该式是在风向风速不变的情况下得出注：该式是在风向风速不变的情况下得出的，往往与实际情形不符合，要进行修正。的，往往与实际情形不符合，要进行修正。（按最大落地浓度设计烟囱的计算公式）（按最大落地浓度设计烟囱的计算公式）。C，H，yZZy按下面的方法确定该值不随距离而变化。一般取计算介绍的方法进行选取和可按前面和上式中允,0 . 15 . 0l危险风速危险风速 的确定的确定危

42、险风速：危险风速：风对污染物的地面浓度有很大的影响。风对污染物的地面浓度有很大的影响。一方面它会降低抬升高度，另一方面它又有利于扩一方面它会降低抬升高度，另一方面它又有利于扩散稀释。这样最大落地浓度随风速的变化不是单调散稀释。这样最大落地浓度随风速的变化不是单调的，而是存在着某一个风速，它使最大落地浓度达的，而是存在着某一个风速，它使最大落地浓度达到极大值，这个风速称为危险风速或临界风速，用到极大值，这个风速称为危险风速或临界风速，用 表示，其计算如下：表示，其计算如下：抬升公式可表示为：抬升公式可表示为：/BH yzeqCH2max22max)/(2BHeqCSyz 其中，其中，B代表抬升公

43、式中除代表抬升公式中除 以外的其它因子。以外的其它因子。yzsyzcsabsmScBeQeQCHBddCHH22/,0/2此时的地面浓度为则此时浓度达到极大值令)2(2/1yzcCeQHs允（按绝对最大落地浓度设计烟囱的计算公式）（按绝对最大落地浓度设计烟囱的计算公式）注意：注意：如果烟囱高度采用危险风速来设计如果烟囱高度采用危险风速来设计，将保证地面污染物浓度在任何情况下不会超过允许标准，然而设计出的烟囱也是最高的，投资将最大。实际上，从各地气象资料来看，危险风速出现的频率很小，为满足这种很少出现的情况而花过多的投资不合算。如按常年平均风速来设计烟囱如按常年平均风速来设计烟囱，烟囱高度较矮，

44、投资较省，但只能保证有50%的概率使地面污染物浓度不超过允许值，当风速小于平均风速时，污染物浓度可能超标。因此 从环保和经济两方面来考虑，选择一个具有可接受的选择一个具有可接受的保证率的风速来设计烟囱高度是比较合理的保证率的风速来设计烟囱高度是比较合理的，它可以保证在可接受的保证率下，地面污染物浓度不超过允许标准。对于污染较大但出现频率较低的气象条件，可通过污染预报用调节生产的办法来解决。(2)地面允许浓度地面允许浓度C允允的设置的设置C允允=f p(C0Cb) 式中：C0当地执行的大气环境质量标准；Cb当地现在的本底浓度； f该项目可占的污染权重；P地形因子，由当地环保部门确定，也可参考下表

45、选取：0.50.71.0P山区丘陵平原地形条件3、进行烟囱高度设计时的注意事项、进行烟囱高度设计时的注意事项（1）为使烟囱能避免气流下洗现象或下沉现象的影响，要求烟囱的高度至少为邻近建筑物或障碍物高要求烟囱的高度至少为邻近建筑物或障碍物高度的度的2.52.5倍。倍。（2）避开烟囱有效高度避开烟囱有效高度H H与出现频率最高或较多的与出现频率最高或较多的混合层高度相等混合层高度相等，因此时的情况最坏，地面浓度等于一般情况下的2倍。（二）烟囱出口直径的计算（二）烟囱出口直径的计算烟囱出口直径可按下式计算：烟囱出口直径可按下式计算：sQd4 式中：式中：d出口直径，出口直径，m； Q烟气排放量，烟气

46、排放量，m3/s； s 烟气出口速度烟气出口速度, m/s。对于烟气出口速度对于烟气出口速度s的选择的选择：1、选择的原则、选择的原则：避免下洗现象或下沉现象的产生；2、选取的方法、选取的方法：按气流下沉的经验法则来选取，一般将s /u2.作为设计准则。 烟气出口速度的大小对烟流抬升影响很大。烟流速度过大，虽然烟气的动量抬升提高，但却促进了与周围空气的混合，反而降低了烟流的整体抬升，所以烟气出口速度有一个合适的范围。烟气出口速度可按下面的经验法则选取：不出现气流下沉不出现气流下沉s /u2.5从理论上说，烟道气的向上动量应能克服由从理论上说，烟道气的向上动量应能克服由烟囱周围吹过的风速所引起的

47、向下压力梯度，烟囱周围吹过的风速所引起的向下压力梯度，不应出现气流下沉不应出现气流下沉1.8 s /u 2.5气流下沉极轻微，一般不出现气流下沉极轻微，一般不出现1.5 s /u 1.8处于气流下沉的边缘处于气流下沉的边缘s /u=1.0非常可能出现气流下沉非常可能出现气流下沉0.8s /u1.0烟被吸入整个烟囱背风面的较低压力区，出烟被吸入整个烟囱背风面的较低压力区，出现气流下沉现气流下沉s /u0.8物理解释物理解释条件条件注：上表中：注：上表中：s 烟道气出口速度，烟道气出口速度， m/s ；u烟囱出口处烟囱出口处平均风速，平均风速， m/s例题例题1：在东经：在东经102.5，北纬，北

48、纬29.8 的某平原地区，的某平原地区，有一污染排放源，烟囱高有一污染排放源，烟囱高90m，出口内径，出口内径2.5m，烟，烟气出口温度气出口温度150 ，NOx排放量排放量250kg/h，在，在7月月12日北京时间日北京时间16h，当地气象状况是：气温，当地气象状况是：气温28 ，云，云量量6/3，地面风速，地面风速2m/s，试计算该排放源造成的最大，试计算该排放源造成的最大地面浓度是多少？地面浓度是多少？ 36.190365/360,1935 .102,16,8 .2930015coscoscossinarcsinsin10000nnoossddhtth：又。其中确定大气稳定度解os97.21/180)00076. 000231. 000032. 000632. 001263. 039339. 0006918. 0(/180)3sin001480. 03cos002697. 02sin0009079. 02cos006758. 0sin070257. 0cos