放射性物质在大气中的行为

1、放射性物质在大气中的行为4.1放射性物质在大气中的化学行为4.2放射性物质在大气中的输运和弥散4.3放射性物质在大气中的沉积和再悬浮放射性物质在大气中的化学行为放射性物质在大气中的化学行为形成气溶胶主要源于被大气中本身存在的固体微粒或雾所捕集发生化学反应氧化反应碳酸盐化反应光化学反应同位素交换反应1、什么是干绝热递减率干气团绝热上升或下降单位高度(通常100m)的温度变化量称为干绝热递减率，用d表示，单位K/100m 空气块膨胀（做功）耗内 能 T定性空气块压缩（外气对它做功）T内能（由压力变化引起）4.2放射性物质在大气中的输运和弥散定量（单位质量的环境空气）由热力学第一定律 又气压随高度变

2、化规律： 又理想气体状态方程：将代入，则得：实际中Ti与环境温度T之差不超过10， Ti/T1。干空气气体常数287.0J/(Kg.K) 表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度降低（或升高）约1。2、气温的垂直分布（温度层结） 气温直减率 （大气）（递减层结）逆温是大气温度随高度增加而升高的现象，逆温层结是强稳定的大气层结，不利于污染物的扩散。ggggdg正常分布层结，中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结 0 ，逆温层结ggggdg正常分布层结，中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结3、大气稳定度及其判据定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易发生对流定

3、性描述： 外力使气块上升或下降气块去掉外力气块减速，有返回趋势，稳定气块加速上升或下降，不稳定气块停在外力去掉处，中性不稳定条件下有利于污染物扩散大气稳定度及其判据定量判断 假设则有单位体积的气块所受的力浮力：g重力： ig准静力条件：P=Pi气块加速度与其位移方向相同，气块加速运动气块加速度与其位移方向相反，气块减速运动有关辐射逆温在晴朗无云或少云、风力不大的夜晚，地面辐射冷却很快，贴近地面的大气温度下降最多，而高层大气冷却慢，造成温度自下而上的增加，称为辐射逆温。 辐射逆温层的产生是有规律的，一般只在夜间形成，早晨随着太阳不断加热地表，地面温度上升，逆温自下而上逐渐消失，一般在上午完全消失

4、。 下午日落前1h夜间日出上午10h烟流形状与大气稳定度的关系 波浪型（不稳） d 锥型（中性or弱稳） d爬升型（下逆，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳） 扇型（逆温）60，弱太阳高度角15 35 ，同时应考虑云量的影响4.11a4.11bPG曲线的应用地面最大浓度估算由h和由zx曲线（图4.11b）反查出xxmax由yx曲线(图4.11a）查y由式（4.19)计算最大浓度扩散参数的确定中国国家标准规定的方法我国在修订P-T法基础上产生了国家标准法(GB/T 13201-91)。 太阳高度角 辐射等级地面风速该方法的技术路线是：根据时间、地理位置、太阳倾角确定太阳高度角，利用天气条件确定辐射等级

5、，然后利用辐射等级和风速确定大气稳定度，最后查扩散参数幂函数表，确定扩散参数。 式4.26，地理纬度，倾角稳定度云量表4.4表4.5表4.6扩散参数的确定中国国家标准规定的方法扩散参数的选取扩散参数的表达式为（取样时间0.5h，按表查算）平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级工业区和城市中心区，C提至B级，D、E、F向不稳定方向提一级丘陵山区的农村或城市，同工业区取样时间大于0.5h， 不变，取样时间时间稀释指数1ht100h,q=0.3, 0.5ht1h,q=0.2烟云抬升的原因有两个：是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。

6、这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。2.烟气抬升高度的计算 初始动量： 速度、内径浮力：烟温度烟气抬升主要影响因素有效源高hs烟囱的几何高度 h烟气抬升高度2.烟气抬升高度的计算烟羽下沉修正因子W0/us1.5时C=0， W0/us1.5,C=3（1.5 W0/us ）De（1）高烟囱的烟羽抬升高度取较小值，适用于稳定度A-D取较小值，适用于稳定度E,F稳定度参数，E级S=8.7104，F级S1.75103（2）低烟囱的烟羽抬升高度hs低于建筑物高度,按地面源考虑即h=0建筑物高 hs 2.5倍建筑物高100（1Et）时段为高位源100100（1Et）时

7、段为地面源夹带系数练习：碘-131以平均排放速率10Bq/s从高60m的烟囱排出，烟囱排出口内径0.5m，外径0.6m，排烟速度12m/s。对其有影响的最近建筑物高30m。大气稳定度C级，源高处风速6 m/s。试求排放点下风向1km处碘-131的轴线浓度（不考虑尾流效应）建筑物高 hs 2.5倍建筑物高，应分情况考虑按混合源考虑100（1Et）时段为高位源Et时段为地面源地面轴线浓度地面源高架源稳定度C，x=1km处y= 99.1 z=61.4抬升高度有效高度60+3=63加权平均浓度3、有效源释放高度的平均风速幂函数风速扩线模式某核电厂烟囱高150m，烟气抬升高度75m，核素的排放量200B

8、q/s 。估算烟囱出口风速3m/s，大气稳定度C级时地面最大浓度是多少？发生在什么位置？ （用P-G法）第二步：确定出现地面最大浓度的下风向距离。第一步：确定出现地面最大浓度的Z向扩散参数。第三步：确定出现地面最大浓度的y向扩散参数。第四步：计算地面最大浓度。一工厂在源高H=30m处以100Bq/s的速度排放污染物质，风速为3m/s，在下风向距离1000m处，扩散系数分别取y=30m ，z=20 m。计算烟流中心线上污染物的浓度；中心线以左60 m 、以下20 m处 污染物的浓度。3、长期平均浓度的估算气象部门提供的风向资料是按16方位给出的，每个方位相当于一个22.5的扇形。因此，可按每个扇

9、形计算长期平均浓度。推导时作以下假定：（1）同一扇形内各角度的风向频率相同。扇形区内污染物的浓度只随距离x变化，同一距离的圆弧上浓度分布均匀（2）当吹某一扇形风时，全部污染物都落在这个扇形里。步骤：风向资料每一风向出现频率pi每一风向每一级风速出现频率pik确定各类大气稳定度出现频率pi，j,k即风向风速、稳定度联合频率利用式4.25计算浓度4.25 特殊气象条件下的扩散模式在整层大气都具有同一稳定度（即温度层结构均一，实际中难以实现）、平坦地形的条件下应用高斯模式计算污染物浓度。如果整个大气层不均匀，污染物扩散所涉及的温度层结不止一个，或者地表粗糙度高，地势起伏大、存在建筑物的遮挡时就需要特

10、殊处理。一、封闭型扩散模式有上部逆温层的扩散模式所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，污染物受到上部逆温层限制，只能在地面和逆温层之间扩散的情况在封闭型扩散中，假定：污染物完全不向逆温层扩散； 上部逆温层对污染物起全反射作用，可用像源法处理； 污染源在地面和逆温层之间形成无穷多个像对，污染物浓度是实源和无穷多虚源的贡献之和。 HmHm-h2 Hm -hhHm-h封闭型扩散模式1、当xxm，烟羽未接触到逆温层查P-G曲线 xm按4.17计算地面空气污染浓度或时间积分浓度2、当x2xm，Z向浓度混合均匀简化计算：3、当xmx2xm内插（假定变化为线性）例：某工厂位于北纬40，东经120

11、的某市。该厂烟囱排放某大气污染物的速率为760Bq/s,烟囱高度40m，内径0.5m，外径0.6m，废气出口速率10m/s，8月15日下午2时天空云量5/4，,地面风速2.8m/s，1000m以下存在明显逆层，求此时下风向距离地面轴线上距1000m,5000m,8000m处的污染物浓度（假定该地区没有其他污染物） ？1、当x2.5hB在偏移区，扩散不受影响h2.5A1/2扩散在尾流区0hhB， 0 x 0 2.5A1/2为空腔区空腔区内污染物的最大时间积分浓度尾流效应的结果：气流速度亏损，湍流活动加剧，地面污染物质浓度降低，必须考虑对地面浓度的修正地面源地面源长期释放时，对扩散系数进行修正静风

12、的影响4.2.6复杂地形对大气弥散的影响1、不平坦地形（山、谷风的影响）烟羽下沉，有效烟囱高度降低烟囱与山之间由于内循环污染物浓度增高谷地外尾流效应加快烟羽的弥散烟羽的弥散程度或状态发生改变4.2.6复杂地形对大气弥散的影响2、水陆交界地区水面与陆地下垫面粗造度不同使得水面上烟羽扩散程度降低水与空气减的温差使扩散程度加强烟羽回流和熏烟某厂尾气烟囱有效高度70m，污染物的排放量为100Bq/s,夜间和上午地面风速为3m/s，夜间云量3/10，烟流全部发生熏烟现象时，确定下风向10km处污染物的地面浓度。假设排放源持续排放时间为1h，该点的时间积分浓度是多少？从排放开始到排放30min这一时间段的

13、积分浓度又是多少某一高架连续点源、沿轴线地面最大浓度模式中 u4.0m/s，排烟有效源高h=150m，排烟量8.0104m3/h,排烟中污染物浓度为5400Bq/m3，该高架源导致的最大地面浓度是多少甲乙两临近厂均排放同种含污染物的废气，甲厂的排放点位于乙厂排放点上方偏东45度角1.2km处，甲厂排放烟囱有效高度100m，排放的污染物浓度为900Bq/s,乙厂排放烟囱有效高度80m，排放的污染物质的浓度为800Bq/s，如地面以上100m气层的盛行风向为北风，地面风速为1.0m/s,大气稳定度为B级，求乙厂下风向4km污染物质的浓度。在东经102.5、北纬29.8 的某平原地区，有一污染排放源

14、，源高90m，烟囱出口内径0.5m，外径0.6m，污染物的排放量250kg/h，排放速率8m/s,在7月12日北京时间16h，当地的气象状况是：气温28，云量6/3，地面风速2m/s，试计算下风向1Km处的地面轴线浓度是多少？4.3放射性物质在大气中的沉积和再悬浮沉积重力沉积干沉积湿沉积由颗粒物质自生的重力而引起的沉降颗粒的不规则运动导致与地面的碰撞、静电引力、吸附、化学作用等引起的沉积由降雨而导致的沉降沉积率：单位时间，单位面积上所沉积的物质的量，以W进行表示4.3放射性物质在大气中的沉积和在悬浮2、地面沉积物的再悬浮再悬浮因子A、B快、慢组分的转移份额，转移速率4.3放射性物质在大气中的沉积和在悬浮3、烟羽耗减的修正干沉积耗减因子，查表，计算湿沉积核衰变本章小结干绝热递减率气温直减率利用二者的关系判断大气稳