第六章城市大气环境4、5、6

1、一个区域的大气污染程度取决于该区域内一个区域的大气污染程度取决于该区域内排放污染物的源参数、气象条件和近地排放污染物的源参数、气象条件和近地区下垫面的状况区下垫面的状况。其中气象条件和下垫。其中气象条件和下垫面状况决定了大气对污染物的稀释、扩面状况决定了大气对污染物的稀释、扩散的速率和迁移转化的途径。因此，在散的速率和迁移转化的途径。因此，在源参数一定的情况下，气象条件和下垫源参数一定的情况下，气象条件和下垫面状况是影响大气污染的重要因素。面状况是影响大气污染的重要因素。 1、温度层结、温度层结气温沿垂直高度的分布可用曲线表示，称为温度气温沿垂直高度的分布可用曲线表示，称为温度层结曲线，如图有

2、几种情况：层结曲线，如图有几种情况：定义：气温随高度增加而增加的现象称为定义：气温随高度增加而增加的现象称为逆温；逆温；分类：根据逆温的生成过程，分为五类：分类：根据逆温的生成过程，分为五类：辐射逆温，下沉逆温，地形逆温，湍流逆温，辐射逆温，下沉逆温，地形逆温，湍流逆温，平流逆温。平流逆温。(a) 正常温度层结正常温度层结(b) 逆温开始生成，随地面辐射增强，迅速冷却，逐逆温开始生成，随地面辐射增强，迅速冷却，逐渐向上发展渐向上发展(c) 辐射达到最强时为黎明前辐射达到最强时为黎明前(d) 日出后，地面增温，空气自下而上增温，逆温逐日出后，地面增温，空气自下而上增温，逆温逐渐消失渐消失(e)

3、上午上午10时左右，逆温消失时左右，逆温消失这种逆温冬季最强，中纬度地区可达这种逆温冬季最强，中纬度地区可达200300m1)、风对大气污染物扩散的作用、风对大气污染物扩散的作用污污 染物在风的作用下，沿下风向输送、扩散和稀释，染物在风的作用下，沿下风向输送、扩散和稀释，因此，大气污染物受到两方面的影响，即风向和因此，大气污染物受到两方面的影响，即风向和风速的影响。风向频率越大，其下风向受污染的风速的影响。风向频率越大，其下风向受污染的机率就越高，因机率就越高，因 此，污染的程度与风向频率成正此，污染的程度与风向频率成正比；某一风向的风速越大，则下风向的污染程度比；某一风向的风速越大，则下风向

4、的污染程度就越小，因为来自上风向的污染物的输送、扩散、就越小，因为来自上风向的污染物的输送、扩散、稀释的能力加大，使大气中污染物稀释的能力加大，使大气中污染物 的浓度降低，的浓度降低，因此，风速与污染的程度成反比，得出一个污染因此，风速与污染的程度成反比，得出一个污染系数的定义和公式：系数的定义和公式：污染系数综合了风向、风速的作用，某方位的污染系数综合了风向、风速的作用，某方位的风向频率小、风速大，该方向的污染系数就风向频率小、风速大，该方向的污染系数就小，说明其下风向的空气污染就轻，这项气小，说明其下风向的空气污染就轻，这项气象条件是选厂址时最重要的依据。厂址应设象条件是选厂址时最重要的依

5、据。厂址应设在污染系数最小方位的上侧。依据各方位的在污染系数最小方位的上侧。依据各方位的污染系数和它的百分率，可以绘制成的污染污染系数和它的百分率，可以绘制成的污染系数玫瑰图。系数玫瑰图。大气的水平运动通常称为风，它对大气中水分、热量的大气的水平运动通常称为风，它对大气中水分、热量的传输和天气、气候的演变，对大气中污染物的扩散和传输和天气、气候的演变，对大气中污染物的扩散和输送起着重要的作用。输送起着重要的作用。风风 受着各种力的影响，也是在各种力的作用下产生的。受着各种力的影响，也是在各种力的作用下产生的。作用于空气的力有：由于气压分布不均而产生的气作用于空气的力有：由于气压分布不均而产生的

6、气压梯度力；由于地球自转产生的地转偏向力；由压梯度力；由于地球自转产生的地转偏向力；由于空气于空气 层之间，空气与地面之间相对运动而产生的层之间，空气与地面之间相对运动而产生的摩擦力；由于空气作曲线运动所产生的惯性离心力摩擦力；由于空气作曲线运动所产生的惯性离心力等，这些力间的不同组合构成了不同形式的大气水平等，这些力间的不同组合构成了不同形式的大气水平运动。运动。定义：大气的无规则运动称为大气湍流定义：大气的无规则运动称为大气湍流在实际大气中，往往是大气在短时间内进行着不同尺度的在实际大气中，往往是大气在短时间内进行着不同尺度的无规则运动，这种运动叫湍流，它是由大大小小的无规则运动，这种运动

7、叫湍流，它是由大大小小的“湍涡湍涡”组成的。组成的。湍流的扩散能力很强，也就是说，它具有明显的扩散效应。湍流的扩散能力很强，也就是说，它具有明显的扩散效应。风速越大，湍流越强，污染物扩散的速度就越快，污风速越大，湍流越强，污染物扩散的速度就越快，污染物的浓度就越低。染物的浓度就越低。B由于云能反射太阳辐射，而减少了地面对太阳辐射能由于云能反射太阳辐射，而减少了地面对太阳辐射能的吸收的吸收(不易增温不易增温)；另外，云还能增强大气的逆辐射，；另外，云还能增强大气的逆辐射，减少地面的有效辐射减少地面的有效辐射(不易冷却不易冷却)，因此，云层的效果，因此，云层的效果是：是：B减小气温随高度的变化，减

8、小气温随高度的变化，(中性天气中性天气)不利于污染物的不利于污染物的垂直扩散。垂直扩散。B雾像一层厚厚的被子，盖在近地面上，阻挡了污染物雾像一层厚厚的被子，盖在近地面上，阻挡了污染物向上扩散。向上扩散。B有利：云雾形成初期，捕获空气中的颗粒物作为凝结有利：云雾形成初期，捕获空气中的颗粒物作为凝结核，降低空气中颗粒物的浓度核，降低空气中颗粒物的浓度净化空气。净化空气。B清洗大气中的污染物，尤其是可溶性的气体清洗大气中的污染物，尤其是可溶性的气体污染物能被降水溶解而从大气中净化。污染物能被降水溶解而从大气中净化。二、影响大气污染的地理因素二、影响大气污染的地理因素1、动力效应：地形地物、动力效应：

9、地形地物(1)地形地形受地形影响，形成具不同特点的局地环流或改变原来的气受地形影响，形成具不同特点的局地环流或改变原来的气流方向，导致对污染物分布及浓度的变化。流方向，导致对污染物分布及浓度的变化。(2)过山气流过山气流气流下滑；空气动力气流下滑；空气动力“下沉下沉”现象或形成环流；地现象或形成环流；地形的屏障作用。形的屏障作用。(3)地物：地物：城市中高大建筑物阻碍气流运行，背风面形成局地窝旋，城市中高大建筑物阻碍气流运行，背风面形成局地窝旋，不利污染物扩散，减小平均风速；风向摆动大，近地层不利污染物扩散，减小平均风速；风向摆动大，近地层风场不规则风场不规则2、热力效应、热力效应由于下垫面性

10、质不同，或地形起伏，使其受热、由于下垫面性质不同，或地形起伏，使其受热、散热不均匀，引起的温度场和风场的变化。散热不均匀，引起的温度场和风场的变化。(1)山谷风：山谷风的影响是污染物往返积累，形山谷风：山谷风的影响是污染物往返积累，形成很高的浓度。风方向是不稳定的，时而山风，成很高的浓度。风方向是不稳定的，时而山风，时而谷风，若有大量污染物排入山谷中，则因风时而谷风，若有大量污染物排入山谷中，则因风向摆动而使污染物不易扩散，积聚造成污染。向摆动而使污染物不易扩散，积聚造成污染。(2)海陆风：影响是盛行风向带向海洋的污染物，海陆风：影响是盛行风向带向海洋的污染物，由于海面上的下沉气流又被带到低层

11、，随海风吹由于海面上的下沉气流又被带到低层，随海风吹向陆地，在近海处造成污染。向陆地，在近海处造成污染。2、热力效应、热力效应(3)城市效应：城市特殊下垫面的特点造成城市和农村对大气污城市效应：城市特殊下垫面的特点造成城市和农村对大气污染的影响不相同。染的影响不相同。城市温度城市温度城市的温度层结城市的温度层结 “热岛热岛”环流：城郊的污染物随环流被带到市区，从而加重环流：城郊的污染物随环流被带到市区，从而加重了城市的污染。了城市的污染。1、污染源的排放方式和几何形状、污染源的排放方式和几何形状污污 染源的几何形状分为点源、线源和面源；排染源的几何形状分为点源、线源和面源；排放污染物的持续时间

12、分为放污染物的持续时间分为瞬时源和连续源瞬时源和连续源；排放源高度分为排放源高度分为地面源和高架源地面源和高架源等。不同类等。不同类别的源有不同的排放方式，污染物别的源有不同的排放方式，污染物 进入大气进入大气的初始状态也不一样，因而浓度分布也不同，的初始状态也不一样，因而浓度分布也不同，如工厂烟囱排放当作高架连续点源，繁忙的如工厂烟囱排放当作高架连续点源，繁忙的公路作为连续线源，城市居民区的家庭炉灶公路作为连续线源，城市居民区的家庭炉灶当作地面面源，把各个当作地面面源，把各个 污染源结合在一起考污染源结合在一起考虑，称为复合源。虑，称为复合源。2、源强和源高、源强和源高源强：排放浓度的大小源

13、强：排放浓度的大小源高：排放的高度源高：排放的高度烟气排放的方式有烟气排放的方式有点点源烟烟，利用区区布布，高烟烟高度度点点源烟烟，利用区区布布，高烟烟高度度点源自自然风风，低污染物浓度度点源自自然风风，低污染物浓度度面点源（炉，中中热度。面点源（炉，中中热度。烟羽：烟羽：烟气从烟烟囱排出后，在在浮力和风力及及性力烟气从烟烟囱排出后，在在浮力和风力及及性力的作用下，向下风方向逐渐扩散，形成像羽毛状的烟的作用下，向下风方向逐渐扩散，形成像羽毛状的烟气流。气流。1、烟气是从高架点点连续排放的。、烟气是从高架点点连续排放的。2、污染物扩散是被动，它完全随周围空气一起流动，、污染物扩散是被动，它完全随

14、周围空气一起流动，烟气中污染物排放到空气中不发生化学反应，从它排烟气中污染物排放到空气中不发生化学反应，从它排出来到接触地面之间，污染物量既没有损失，也没有出来到接触地面之间，污染物量既没有损失，也没有增加。地面不但对污染物不吸收，而且还将污染物完增加。地面不但对污染物不吸收，而且还将污染物完全反射到大气中去。全反射到大气中去。3、污染物出在同一类温度层结的大气层中，计算的、污染物出在同一类温度层结的大气层中，计算的扩散范围以不超过扩散范围以不超过10公里为宜。公里为宜。4、风在空间分布平直并且均匀稳定，不涨落，平均、风在空间分布平直并且均匀稳定，不涨落，平均风速和风向没有显著变化。风速和风向

15、没有显著变化。B5、应用高斯模型估算污染物、应用高斯模型估算污染物浓度，仅适用于平均风速大于浓度，仅适用于平均风速大于1m/s以上的情况。以上的情况。B6、污染物在空间的分布规律、污染物在空间的分布规律呈正态分布，即假定污染物的呈正态分布，即假定污染物的浓度在烟羽中轴线上最大，离浓度在烟羽中轴线上最大，离轴线越远，浓度越低，不论在轴线越远，浓度越低，不论在水平方向还是在垂直方向，污水平方向还是在垂直方向，污染物的分布都服从正态分布规染物的分布都服从正态分布规律。律。1、污染物的浓度与污染物排放率成正比，排放率、污染物的浓度与污染物排放率成正比，排放率越大，浓度就越高；越大，浓度就越高；2、污染

16、物浓度与平均风速成反比；、污染物浓度与平均风速成反比；3、污染物浓度与烟囱有效高度平方成反比；、污染物浓度与烟囱有效高度平方成反比；4、污染物浓度在横向方向和垂直方向均符合正态、污染物浓度在横向方向和垂直方向均符合正态分布。分布。B 分析在兰州南北两山上开口子能否改善兰州分析在兰州南北两山上开口子能否改善兰州市的空气质量？市的空气质量？B 城市大气环境的控制需要城市各个方面的共城市大气环境的控制需要城市各个方面的共同努力才能实现，但是无论是经济规划还是同努力才能实现，但是无论是经济规划还是实体规划，都起到宏观调控的作用，意义重实体规划，都起到宏观调控的作用，意义重大。大。B 本节主要介绍实体规

17、划中的原则。本节主要介绍实体规划中的原则。J选择合理风象污染指标选择合理风象污染指标J正确处理地形地物与污染的关系正确处理地形地物与污染的关系J加强城市绿化建设加强城市绿化建设J发展区域供热，集中供暖，供热能源的改发展区域供热，集中供暖，供热能源的改善。善。0、风象、风象风象是一个地区风向、风频和风速的综合。风象是一个地区风向、风频和风速的综合。主导风向原则的不全面性主导风向原则的不全面性风向、风频和风速等单一指标的作用无法对比；风向、风频和风速等单一指标的作用无法对比；需要考虑各个指标的综合效果。需要考虑各个指标的综合效果。污染系数指一个地区某方向的风向频率与平均风污染系数指一个地区某方向的

18、风向频率与平均风速的比值。速的比值。iiiufP 有了污染指数，用它代替风向频率进行规划布局。具体f和u值的选取可以取最近5年的气象资料平均值。对污染系数修正的结果对污染系数修正的结果iipiuuuff002Fpi-i方向的污染风频方向的污染风频Fi-i方向的风向频率方向的风向频率Ui-i方向的平均风速方向的平均风速Uo-该地区各方向平均风速该地区各方向平均风速前提：前提：12m/s微风极易产生污染，微风极易产生污染，78m/s以上以上的风不太产生污染。的风不太产生污染。采用多年气象统计资料，将风速分为采用多年气象统计资料，将风速分为8个等级，个等级，17m/s的风速每增加的风速每增加1m/s

19、为一个等级，大于为一个等级，大于8m/s的风速为最后一个等级，分别统计每个的风速为最后一个等级，分别统计每个方向每级风速出现的频率，最终汇制出封闭方向每级风速出现的频率，最终汇制出封闭曲线图。曲线图。背景：大气污染与风、大气稳定度、降水强度、背景：大气污染与风、大气稳定度、降水强度、大气热力湍流等因素有关。必须考虑大气热力湍流等因素有关。必须考虑huPSIriIi：风的污染指数，S：大气稳定度相对值Pr：降水量相对值，u：风速相对值，h：湍流混合层厚度相对值一般认为一般认为I 值值0.8归归于大气污染类型于大气污染类型建议在进行城市规划时，需要对建议在进行城市规划时，需要对1020年时间的资年时间的资料进行计算，绘制出污染概率风玫瑰图，以便对料进行计算，绘制出污染概率风玫瑰图，以便对城市工业作出合理的布局。城市工业作出合理的布局。1、山间盆地全年静风、小风多，且常发生、山间盆地全年静风、小风多，且常发生地形逆温和辐射逆温，逆温强度大于平原，地形逆温和辐射逆温，逆温强度大于平原，不利于气体向外扩散。不适合设置有污染不利于气体向外扩散。不适合设置有污染的工厂；的工厂；2、沿海地区或大型内陆水域周围地区，因、沿海地区或大型内陆水域周围地区，因为海陆风形成日变型局地环流。在规划中为海陆风形成日变型局地环流。在规划中应将污染源