大气物理化学基础课件

主导风向；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。

风向频率:

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。第1页/共146页主导风向；风向是经常变化的，不同地区在一年中1（3）风速：指单位时间内空气在水平方向运动的距离，单位用m/s或km/s表示。风速是一个矢量，具有大小和方向。在大气边界层中，磨擦力随高度的增加而减小，当气压梯度力不随时高度变化时，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。第2页/共146页（3）风速：第2页/共146页22、气温与气压（1）气温：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。常用的气温单位为摄氏温度（℃）、热力学温度（K）和华氏温度（°F）。三者之间的换算公式如下：{T}K={t}℃+273.15{t}℃=5/9×({t}°F－32)第3页/共146页2、气温与气压第3页/共146页3

气温与大气污染的关系：近地层大气的温度是不断变化的。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。第4页/共146页气温与大气污染的关系：第4页/共146页4（2）气压：单位面积上承受的大气柱的重力，即大气的压强。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。气压的单位有：大气压、帕、毫巴、毫米汞柱，它们之间的关系如下1atm=101325Pa=1013.25mbar=760mmHg第5页/共146页（2）气压：第5页/共146页53、大气湿度：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。大气湿度的常用表示方法有以下几种：（1）绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量，单位：g/m3.(2)水汽压力：空气中所含水汽的分压力，与气压用相同单位mmHg或Pa。

注意：通常气温条件下水汽压的值与绝对湿度的值相差不大，因此实际工作中常以水汽压来代替绝对湿度第6页/共146页3、大气湿度：表示大气中水汽含量和潮湿程度的重要物理量，它与6（3）相对湿度：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。（4）露点：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。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。差值越大，相对湿度越小；反之亦然。第7页/共146页（3）相对湿度：第7页/共146页74、云与辐射（1）云（2）辐射:物质以电磁波形式放射能量。（3）云和辐射的关系：云对辐射起屏障作用，它即能阻挡白天的太阳辐射，又阻挡地面向上的辐射。总的效果是减少垂直温度梯度，减弱的程度视云量的多少而定。阴天，温度层结的昼夜变化几乎消失，大气接近中性状态；同理，温度层结也随季节变化。例如，夏季递减强度大，频率高，大气不稳定；冬季，逆温强度大，频率高，大气多出现稳定态。由此可见，辐射和云对大气稳定度可产生重要影响，从而影响到大气污染物的扩散稀释。第8页/共146页4、云与辐射第8页/共146页8二、影响大气污染物扩散能力的主要因素

大气的运动变化主要是由大气中热能的交换引起的，热能主要来自于太阳，热能的交换使得大气的温度有升有降。空气的运动和气压系统的变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，生成复杂的气象变化和气候变化。影响大气污染物扩散的主要因素有两方面：一是气象的动力因素；二是热力因素。第9页/共146页二、影响大气污染物扩散能力的主要因素第99（一）影响大气污染物扩散因素中的动力因素1、风：对大气污染物质的作用是（1）输送作用（2）稀释作用2、湍流：指大气中存在着不同于主流方向各种尺度的次生运动或称为旋涡运动。（1）影响大气湍流的因子：大气垂直稳定度（该因子形成的大气湍流称为热力湍流）、近地面的风速、下垫面的粗糙情况等机械因素（该因子形成的湍流称为机械湍流）（2）对大气污染物的作用：混合稀释第10页/共146页（一）影响大气污染物扩散因素中的动力因素第10页/共146页10

风和湍流对大气污染的影响：风和湍流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，是决定污染物扩散的决定因素。

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，否则将会使污染严重。第11页/共146页风和湍流对大气污染的影响：风和湍流是决定污染11（二）影响大气污染物扩散因素中的热力因素热力因素主要指大气的温度层结和大气稳定度。

温度层结：指地球表面上方的大气温度随高度的变化情况，即在垂直方向上的气温分布。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，因而温度层结与大气污染程度有着紧密的关系。第12页/共146页（二）影响大气污染物扩散因素中的热力因素第12页/共146页121、大气边界层的温度场：（1）气温垂直递减率：为了描述气温垂直分布的特点，经常利用气温垂直递减率这个概念。它指气温随高度的升高而降低的快慢，用每上升单位高度（100米）的降低值，即气温垂直递减率γ=－ƏT/ƏZ来表示。气温垂直递减率γ有三种情况：气温随高度的增加而降低，此时γ﹥0；气温随高度的升高而增加时γ﹤0，气温随高度的升高不变时γ=0。第13页/共146页第13页/共146页13（2）绝热变化和干绝热递减率①绝热变化：空气与外界无热量交换，由于外界压力的变化，使其被压缩或向外膨胀时所引起的温度变化，称为气温的绝热变化。在绝热过程中，空气内能的变化是由于外力压缩它，对它做功，或由空气以膨胀的形式反抗外力做功的结果。当空气上升时，由于周围气压的降低，使空气膨胀而降温；相反空气下降时，由于气压的增加，使空气被压缩而增温。第14页/共146页（2）绝热变化和干绝热递减率第14页/共146页14②干绝热递减率：干空气绝热上升单位距离时的温度降低值，又称为干空气的绝热垂直递减率，常以γd=－dTi/dZ表示。式中Ti为干空气团的温度。干绝热递增减率为一近似常数，其值大约为1℃∕100m。

思考：气温垂直递减率和气温干绝热递减率有何区别？第15页/共146页②干绝热递减率：干空气绝热上升单位距离时的温度降低值，又称为152、大气稳定度（1）大气稳定度的含义：指在垂直方向上大气稳定的程度，即大气是否易于发生对流，与γ和γd有关。第16页/共146页2、大气稳定度第16页/共146页16（2）大气稳定度的分类：稳定平衡不稳定平衡中性平衡

γdγdγdγγγγ>γdγ=γdγ<γd不稳定平衡中性平衡稳定平衡υυ=0υ第17页/共146页（2）大气稳定度的分类：γdγdγdγγγγ>γdγ=γdγ17（3）大气稳定度的判定（定性）：①当γd﹥γ时，大气是稳定的：②当γd﹤γ时，大气是不稳定的；③当γd=γ时，大气是中性平衡状态。大气稳定度还可细分为A、B、C、D、E、F六个级别，分别代表极不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和稳定。第18页/共146页（3）大气稳定度的判定（定性）：第18页/共146页18（4）大气稳定度的确定方法（帕斯奎尔法，见教材P259-260）具体步骤如下：计算太阳倾角计算太阳高度角由云量和太阳高度角查表14-3查出辐射等级数由辐射等级数和地面风速查表14-4得到稳定度等级（后面将进一步介绍）第19页/共146页（4）大气稳定度的确定方法（帕斯奎尔法，见教材P259-2619（三）几种气象状况对大气污染物扩散的影响1、

1、逆温的概念：将大气的温度随着高度升高而增加的现象，称作逆温。发生逆温的大气层称作逆温层。在逆温条件下，r＜o＜rd，大气处于稳定状态，严重影响了污染物的垂直扩散，易造成大气污染。

第20页/共146页（三）几种气象状况对大气污染物扩散的影响1、第20页/共14202、逆温的类型：根据逆温发生的原因可分为5类：

①辐射逆温（接地逆温）：是经常发生在无风（＜2.5m/s）或小风少云的夜晚，由于强烈的有效辐射使地面和近地面大气层强烈冷却降温，而上层空气降温较慢，上暖下冷的逆温现象。

②地形逆温：是由于局部地区的地形而形成的逆温。主要是在盆地和谷地中，日落后山坡散热较快，使冷空气沿斜坡下滑，把谷底的热空气抬升而形成上部气温比下部气温高的逆温。第21页/共146页2、逆温的类型：根据逆温发生的原因可分为5类：第21页21③下沉逆温（沉降性逆温）：在高压控制区，高空存在着大规模的下沉气流，由于下沉气流施热增温作用，致使下沉运动的终止高度出现了逆温。多见于副热带反气旋区，特点是范围大，不连接地面而出现在某一高度上，所以又称作上部逆温。

④锋面逆温：是由于冷暖两种气团相遇，暖气团位于冷气团之上而形成的。

第22页/共146页③下沉逆温（沉降性逆温）：在高压控制区，高空存在着大规模的下22⑤平流逆温：主要发生在冬季中纬度沿海地区，由于海陆存在温差，当海上暖空气流到陆地上空时，便形成了平流逆温。由于逆温时的大气状态十分恶劣，因此在逆温层内大气的垂直运动受阻，处于逆温层内的烟尘等污染物和水汽凝结物因不易扩散而大量积累，使能见度变坏，空气质量恶化，严重时甚至发生污染事件。第23页/共146页⑤平流逆温：主要发生在冬季中纬度沿海地区，由于海陆存在温差，23

2、烟流形状、大气污染状况与大气稳定度的关系（教材P257）

大气污染状况与大气稳定度有密切的关系，下面以一高架源连续排放烟云为例来说明大气稳定度对大气污染物的影响。高架排放的烟云有5种类型：（1）翻卷型（波浪形）：出现于大气不稳定状态下，r﹥0，r﹥rd的情况下，温度随高度的增加而降低，烟云在上下左右方向上摆动很大，扩散速度较快，烟云呈剧烈翻卷。由于扩散速度较快，靠近污染源地区污染物落地浓度较高，在较远的下风处污染较轻，该种烟云多发生在晴朗的中午。第24页/共146页2、烟流形状、大气污染状况与大气稳定度的关系（教材P24（2）锥形烟流：外形类似一个椭圆锥，当烟流离开排放口一定距离后，云轴基本保持水平。烟流比翻卷形规则，大气处于中性或弱稳定r﹥0，r=rd。扩散速度及落地浓度均比翻卷形低，污染物运输较远。该种烟流多出现在阴天或多云天以及冬季夜晚。第25页/共146页（2）锥形烟流：外形类似一个椭圆锥，当烟流离开排放口一定距离25（3）扇形烟流：其扩散在垂直方向受到抑制，在水平方向扩散成扇形。大气处于稳定状态r﹤0，r﹤rd，出现逆温层。污染物可以传送到很远的下风向。（4）屋脊型烟流：其下侧r﹤0，r﹤rd边缘清晰，呈平直状，上部出现湍流扩散，烟囱出口上方大气处于不稳定状态r﹥0，r﹥rd；下方大气则处于稳定状态r﹤0，r﹤rd。烟气中污染物不向下方扩散而只向上方扩散，对地面污染较小。该种烟型多出现在日落前后。第26页/共146页（3）扇形烟流：其扩散在垂直方向受到抑制，在水平方向扩散成扇26（5）熏烟型：烟流的上侧边缘清晰，呈平直状，烟流的下部有较强的湍流扩散，烟上方有逆温层。烟气上升到一定程度后受到逆温层的控制。烟囱出口上方大气稳定r﹤0，r﹤rd；下方大气不稳定r>rd。这种情况下烟云就好象被盖子盖住一样，只能向下部，象烟熏一样直扑地面。在污染源附近的污染物浓度较高，地面污染严重。第27页/共146页（5）熏烟型：烟流的上侧边缘清晰，呈平直状，烟流的下部有较强27第28页/共146页第28页/共146页283、气压分布与大气污染（1）低压控制区

特点：空气有上升运动，云天较多，通常风速也较大

与大气污染的关系：大气多为中性或不稳定状态，有利于污染物的稀释扩散。第29页/共146页3、气压分布与大气污染（1）低压控制区第29页/共146页29（2）强高压控制区：

特点：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温。

与大气污染的关系：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“停滞”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，如世界闻名的伦敦烟雾事件就是在这样的条件下发生的。第30页/共146页（2）强高压控制区：第30页/共146页304、雾与逆温

雾和逆温与大气污染的关系：

一是有利于一次污染物的积累，二是促进二次污染物的形成。

时间分布特点：雾并伴随出现的逆温所导致的空气污染以冬季最为严重，秋末初春次之，夏季最轻。例1：1948年10月底，美国多诺拉这个拥有1.4万人的工业小镇，由于大雾和逆温的出现，空气中SO2和金属粉尘等迅速堆集，造成了6000人患病，17人死亡。例2：1930年2月，比利时马斯河谷地区出现大雾和逆温，致使当地工厂排放的大量污染物沉积，导致几千居民发病，死亡60余人。

第31页/共146页4、雾与逆温雾和逆温与大气污染的关系：一是有315、局部气流

地形和地貌的差异，加上日照时间的变化，地表热力性质的不均匀性，造成局部热力环流，，其水平范围一般在几至几十公里，局部气流对当地的大气污染有显著的影响。常见的有：

（1）城市热岛效应：

热岛效应形成的原因：①城市上空污染物具有保温作用，增加了大气的逆辐射；②城市建筑物和道路的建材改变了地表热交换和大气的动力学特性，更易大量吸收热辐射；③城市大量高层建筑减低风速，使热量水平输送相对困难；④城市居民生产、生活形成丰富的热源。

第32页/共146页5、局部气流地形和地貌的差异，加上日32热岛环流的形成和危害：

形成条件：（1）城市热岛效应应在几百米以上有一稳定层所覆盖，而在稳定层以下形成城市混合层，混合层使该层内的垂直浓度趋于均匀；（2）热岛效应使农村的冷空气向城市辐合而上升。与大气污染的关系：（1）该环流的水平辐射流场使接近地面的污染物向城市聚集，加重了城市的污染；（2）其辐合上升气流使高烟囱的烟上升，输往远处，又可减少对城市的污染。影响热岛效应的因素：热岛效应的强度与局部地区气象（如云量、风速等）、季节、地形、建筑形态以及城市规模、性质有关。第33页/共146页热岛环流的形成和危害：第33页/共146页33第34页/共146页第34页/共146页34热岛效应造成危害的例子：东京在2000年夏天超过30摄氏度的日数为67天，有41个热得夜不能寐的夜晚，而10年前只有23天难以入眠。急救车出动次数也从1985年的100次增加到628次，2000年死于热浪的人数达207人。

第35页/共146页热岛效应造成危害的例子：东京在2000年夏天超过30摄氏度的35（2）山谷风（3）海陆风（谷风）山风（山风）第36页/共146页（2）山谷风（谷风）山风（山风）第36页/共146页36三、大气污染化学

大气污染化学的概念：它是研究大气的组成、各种成分的性质、来源和发生于大气中的化学现象、化学过程及其规律的学科，是大气科学的一个分支。大气污染化学的兴起：（1）工业革命后使用煤作燃料发生由煤烟引起的煤烟污染事件；（2）二战以后，又大量使用石油作燃料，出现了光化学污染问题；（3）核爆炸把放射性尘埃抛射到平流层，造成全球性放射性污染；（4）超音速飞机在平流层飞行，排出大量的氮氧化物等，对臭氧层有破坏作用，又使大气化学的研究范围从对流层扩展到平流层。

20世纪60年代以后，当出现了光化学烟雾、臭氧层破坏、酸雨等一系列环境问题时，人们进一步关注大气污染化学的研究。

第37页/共146页三、大气污染化学大气污染化学的概念：37（一）降水与大气污染

降水与大气污染的关系：大气降水对去除大气污染物有重要作用。一般降水前后空气中气溶胶或气态物质可以减少2/3或更多。因此研究降水中的成分、降水量、降水的变化、降水的地区差异，有助于探明大气污染状况，为大气污染防治提供重要依据。第38页/共146页（一）降水与大气污染降水与大气污染的381、云、雾对大气污染物的作用

（1）云雾的形成：云雾是悬浮在大气中的水汽凝结物，可以清除大气中的气溶胶颗粒和气态污染物。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盐、硫酸和硝酸及其硫酸盐和硝酸盐。第39页/共146页1、云、雾对大气污染物的作用第39页/共146页39（2）云雾中的化学反应：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：

CO2+H2OH2CO3H2CO3H++HCO3-

HCO3-H++CO32-

NH3+H2O(NH4)OH

(NH4)OHNH4

++OH-第40页/共146页第40页/共146页40

气体进入水溶液后发生水解可能继续发生下列反应：

SO2+O3SO3+O2SO3+H2OH2SO4H2SO42H++SO42-SO42-+2O3SO42-+3O2HSO32-+O3H++SO42-+O2HSO3-+H2O2H++SO42-+H2OSO2+H2O+Mn2++O32H++SO42-+O2+Mn2+

第41页/共146页第41页/共146页41气体成分的去向：

（1）SOX的去向：绝大部分以SO42-的形式存在，HSO32-只存在于酸性溶液中。（2）痕量组分的去向：大气中还有一些痕量组分OH-

、H2O、HNO2

、H2S、HC、HBr以及有机化学成分等。它们多少也会被云雾滴吸收，并发生氧化还原反应。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。第42页/共146页气体成分的去向：第42页/共146页422、影响大气降水中的化学成分的因素

大气降水中的化学成分与其所处地区、季节有很大的关系。

（1）海陆的差异：海洋来的气团含盐量高，Cl-

、Na+较多，硫酸盐粒子含量较少。内陆气团一般含HCO3

2-、SO42-

、Ca2+较多。因此沿海地区的降水中所含的Cl-

、Na+较内陆地区高。热带气团中的NH4+

、HNO3含量较极地气团高。第43页/共146页2、影响大气降水中的化学成分的因素大43

（2）城市之间的差异：不同的城市之间自然、人为活动和周围地区的污染物的长距离输送不同。降水云下的气溶胶浓度及化学成分很大程度上代表当地污染物来源分布特点和地形气候特点。城市地区观测的地面降水化学成分及其浓度与当地污染状况有密切的关系。降水过程本身是大气污染物的重要清除过程。多雨地区大气中污染物浓度要比干燥地区低得多。

（3）不同季节之间的差异：由于不同季节受不同气团的影响，降水中的化学成分也有一定的变化。一般降水的含盐量冬季低于夏季。例子：我国华北和西北地区，夏季降水含盐量在40mg/L以上，冬季降水含盐量为15-30mg/L。第44页/共146页（2）城市之间的差异：不同的城市之间自然、443、降水的pH值

影响降水pH值的因素：（1）地理环境和季节的变化。沿海一带pH值较低，与海滨污泥排出大量的硫化氢以及燃烧放出的硫氧化物、氮氧化物有关。内陆地区pH值高是由于含钙土泥散布在空气中，土壤中又排出较多的氨气，使雨水中的Ca2+

、NH4+增多，导致中和作用的结果。（2）阴阳离子的数量：如HCO32-

、SO42-

、NO3-

、Cl-等会引起pH值下降；NH4+

、Ca2+

、Mg2+

、Na+等可引起pH值上升。人们生活生产中排至大气中的SO2转变为硫酸，使雨中H＋浓度增加，导致雨水呈强酸性反应，形成酸雨降落。第45页/共146页3、降水的pH值影响降水pH值的因素：第45页/共14645（二）酸雨化学

1、酸雨的概念：指空气污染造成的酸性废水，从广义上讲，酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水和其它酸性沉降物。

通常认为大气降水与二氧化碳气体平衡时的酸度（PH=5.6）为降水天然酸度，并将其作为判断是否酸化的标准。当降水的PH值低于5.6时，降水即为酸雨。分析表明，酸雨中含有多种无机酸或有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸。第46页/共146页（二）酸雨化学1、酸雨的概念：指空气污染462、酸雨的形成：一般认为酸雨主要是由人为排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而形成的。酸雨的形成机理如下图所示：第47页/共146页2、酸雨的形成：一般认为酸雨主要是由人为排放的硫氧化物和氮氧47酸雨形成的条件内因：SO2、NO2外因催化条件：氢氧自由基气象条件：如降水等第48页/共146页酸雨形成的条件内因：SO2、NO2外因催化条件：氢氧自由基气48（三）臭氧破坏化学

科学家们认为，臭氧减少是由于人类活动向大气中排入氯氟烃(CFCs)和含溴卤化烷烃哈龙(Halons)等引起的。自然条件如低温、背景气溶胶等为臭氧损耗提供适宜的场所，人为活动排放的物质进入平流层，大大加强了臭氧的清除过程，改变了多少个世纪以来形成的臭氧动态平衡，导致臭氧不断损耗。臭氧的损耗机理如下：Cl+O3→ClO+O2；Br+O3→BRO+O2ClO+O→Cl+O2；BrO+O→Br+O2净结果：O3+O→2O2

第49页/共146页（三）臭氧破坏化学科学家们认为，臭氧减49四、大气污染扩散模式

大气污染扩散的基本问题是研究湍流与烟流传播和物质浓度衰减关系问题，目前广泛应用的理论有三种：（1）梯度输送理论：它是菲克用理论类比建立起来的理论。菲克认为分子扩散规律和傅里叶提出的热传导规律类似。这个理论的中心思想是在单位时间内物质经过单位面积输送的通量与浓度梯度成正比。第50页/共146页四、大气污染扩散模式大气污染扩散的基50（2）湍流统计理论：泰勒首先用统计学的方法去研究湍流扩散问题。该理论的中心是阐述扩散粒子关于时间和空间的概率分布，以便求出扩散粒子的浓度的空间分布和随时间的变化。高斯在大量实测资料分析的基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设下的扩散模式，即通常所说的高斯模式，它是目前应用最广的模式。第51页/共146页（2）湍流统计理论：泰勒首先用统计学的方法去研究湍流扩散问题51（3）相似理论：这是在量纲分析的基础上发展起来的理论。利用这些理论进行研究时，常采用数值分析法、现场研究法和实验室模拟研究法三种方法。理论和方法的应用截然不可分，应将它们很好地结合在一起，得出与实际大气污染扩散模式相符合的计算模式。第52页/共146页（3）相似理论：这是在量纲分析的基础上发展起来的理论。第5252（一）点源扩散模式

实际处理的大气污染物排放源有点源、线源、面源和体源几种形式，其中点源是最简单也是最常见的一种污染源形式。

1、坐标系：大量的观测事实表明，从点源排放的大气污染物在开阔平坦的地形条件下以烟流形式扩散，并处在湍流随机运动中，其浓度分布通常符合在平均烟流轴两侧是正态分布，即高斯分布的规律。高斯模型的坐标系如下图所示：第53页/共146页（一）点源扩散模式实际处理的大气污染53

注：原点O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；Y轴在水平面上垂直于X轴，指向纸里面为正；Z轴通过原点O垂直于XOY平面，向上为正。第54页/共146页注：原点O为排放点或高架源排放点在地面的投影。X542、正态分布的几点假设

由于烟流浓度分布按高斯模型符合正态分布，因此可作出下述假设：（1）污染物浓度在Y、z轴上的分布为正态分布；（2）在空间中风只在一个方向上做均匀的稳定的运动；（3）污染物在扩散的过程中没有衰减和增生，遵守质量守恒定律；（4）源强连续均匀；（5）地表面足够平坦；（6）在X轴方向上，污染物平流输送作用（平均通量）远大于该方向上的湍流扩散作用。第55页/共146页2、正态分布的几点假设由于烟流浓553、无限空间中的扩散模式

当污染源位于无限空间中，X轴与烟流轴线重合，在上述假设的条件下，可以导出无限空间连续点源扩散的模式:

第56页/共146页3、无限空间中的扩散模式当污染源位于无限56（对应教材P264：公式14-27，应对教材上的公式进行改正。）式中

σy,σz——污染物在y,z方向的标准差,mq——源强，g/s——平均风速，m/sX,y,z——污染物在x,y,z方向的坐标,m浓度的单位是什么？第57页/共146页（对应教材P264：公式14-27，应对教材上的公式进行改正574、高架连续点源的扩散模式

高架连续点源的扩散，心须考虑地面对扩散的影响，可以认为地面象镜子一样对污染物全反射。这样根据全反射原理，利用“像源法”来处理这一问题。所以空间任一点的污染物浓度可以看成是两部分之和：一部分是不考虑地面影响时该点所具有的污染物浓度；另一点是地面全反射时该点增加的污染物浓度。也就是说，空间任一点的污染物浓度，都是由实源和虚源在该点造成的浓度之和。据此可得到高架连续点源的扩散模式。

第58页/共146页4、高架连续点源的扩散模式高架连续点源58OO′O″第59页/共146页OO′O″第59页/共146页59

实源的供献：P点在以实源为原点的坐标系中的垂直坐标（距离烟流中心线的垂直距离）为（z－H）。当不考虑地面影响时，它在P点所造成的污染物浓度为第60页/共146页实源的供献：P点在以实源为原点的坐标系中的60

虚源的供献：P点在以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离）为（z+H）。它在P点所造成的污染物浓度为第61页/共146页虚源的供献：P点在以像源为原点的坐标系中的61式中：H——污染源离地面的高度，m。C=C实+C虚，即注：按照上述公式对教材P265：公式14-30进行校正。又称高斯扩散模式第62页/共146页式中：H——污染源离地面的高度，m。C=C实+C虚，即注：62（1）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第63页/共146页（1）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第63（2）地面轴线浓度模式：第64页/共146页（2）地面轴线浓度模式：第64页/共146页64（3）高架连续点源地面最大轴线浓度：由于σy

，σz

是距离x的函数，而且随x的增大而增大，但[q/（πūσyσz

）]又随x的增大而减小，exp[-H2/（2σz2）]随x增大而增大，这两项共同作用的结果，必然在某一距离x处出现浓度的最大值。在最简单的情况下，假设比值σy/σz

不随距离x而变化，此时得到地面最大轴线浓度及离污染源相应的距离公式：第65页/共146页（3）高架连续点源地面最大轴线浓度：由于σy，σz是距65第66页/共146页第66页/共146页66(4)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模式中令H=0而得到：比较：地面连续点源造成的污染物浓度恰好是无界空间连续点源所造成浓度的2倍第67页/共146页(4)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67*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，使用时应注意以下问题：（1）该模式较适用于估算较长时间内的平均浓度，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；（2）该模式本身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（3）该公式适用于平均风速大于2m/s时的情况。

(4)在实际应用中，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给以适当修正，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、不规则地形条件下的修正等（结合实验数据进行）。

第68页/共146页第68页/共146页685、有上部逆温时的扩散模式（1）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。（2）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：可在高斯扩散模型的基础上，用反射模型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：第69页/共146页5、有上部逆温时的扩散模式（1）上部逆温的气象特点：上部逆温69式中：L——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3或4就可以了。第70页/共146页式中：第70页/共146页70模式的简化：在实际工作中地面浓度可按如下方法进行简化处理，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离，则有：（1）当x≤xD时：烟流扩散不受逆温影响，扩散采用以下公式计算：第71页/共146页模式的简化：在实际工作中地面浓度可按如下方法进行简化处理，设71（2）当x≥xD时：污染物经多次反射后，在Z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（3）当xD

＜

x＜2xD时：取x=xD和x=2xD两点的浓度进行对数内插。xD确定方法如下：Z0=2.15σzL-H=2.15σz查图得到一个x，即

xDσz=（L-H）/2.15Z0——烟流在铅直方向上的扩散宽度第72页/共146页（2）当x≥xD时：污染物经多次反射后，在Z方向浓度渐趋均匀72

例题：某电厂烟囱有效源高为150m，SO2的排放量为151g/s，在夏季睛朗的下午，地面风速为4m/s。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在1.5km以内，1.2km高度的平均风速为5m/s。试估算正下风3km和11km处的SO2浓度。

解：夏季晴朗的下午，太阳辐射为强辐射。在地面风速为4m/s时，由表查得大气稳定度为B级，因此：

σz=（L-H）/2.15=（1500-150）/2.15=628m由表查得XD=4.95km．（1）当X=3km<XD时，查表，σy=395m,σz=363m,则地面轴线浓度为

第73页/共146页例题：某电厂烟囱有效源高为150m，SO2的排放73

=6.2×10-5g/m3

（2）当X=11km>2XD时，地面轴线浓度

=6.2×10-6g/m3

第74页/共146页（2）当X=11km>2XD时，地面746、熏烟扩散模式（1）熏烟的形成及危害：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，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，持续时间一般为0.5——2小时。当冷空气移向较暖下垫面时，也可能形成熏烟污染。（2）熏烟扩散模式：熏烟造成的浓度在y方向仍呈正态分布，其扩散模式如下：第75页/共146页6、熏烟扩散模式第75页/共146页75式中：p=（hi-H）/σz；hi——逆温层消失高度，m；σyF——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，mσyF=σy（稳定）+H/8第76页/共146页式中：第76页/共146页76地面轴线浓度为：（1）当hi=H+2σz时：烟流全部受到逆温层的抑制而向下扩散，地面熏烟浓度达到最大值：第77页/共146页地面轴线浓度为：（1）当hi=H+2σz时：烟流全部受到逆温77（2）当hi=H时：地面熏烟浓度为地面轴线浓度为第78页/共146页（2）当hi=H时：地面熏烟浓度为地面轴线浓度为第78页/共78（二）线源扩散模式

近几年我国汽车拥有量大量增加汽车尾气对大气污染的程度日益严重。评估汽车尾气对沿途大气污染的状况十分重要。在平坦地形上的公路，可当作一无限长线源。它在横风向产生的浓度是处处相等，因此把点源扩散的高斯模式对变量Y积分，可获得线源扩散模式。第79页/共146页（二）线源扩散模式近几年我国汽车拥有79

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

第80页/共146页1、当风向与线源垂直时，连续排放的无限长线源下802、当风向与线源不垂直，且风向与线源交角φ>45°时，线源下风向的浓度模式为注意：当φ<45°时不能用这一模式。第81页/共146页2、当风向与线源不垂直，且风向与线源交角φ>45°时，线源下813、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XY2ZY1YO第82页/共146页3、在估算有限源造成的污染物浓度时，必须考虑82式中，p1=y1/σyp2=y2/σz第83页/共146页式中，p1=y1/σyp2=y2/σz第83页/83

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[辆.g/(m.s)]=[车流量（辆/h）×汽车单位时间排污量(g/s)]/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。第84页/共146页上述公式中：第84页/共146页84

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2×10－2g/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=8000×2×10－2/64000=2.5×10－3[g/m.s]

阴天为D级稳定度，查图得x=300m处，σz

=12.1m,CO地面轴线浓度为

第85页/共146页例题：在阴天情况下，风向与公路垂直，平均风速为85第86页/共146页第86页/共146页86（三）帕斯奎尔扩散曲线法求扩散参数（σy

，σz）

1、方法概述：

应用前述高斯扩散模式估算污染物浓度时，需要确定源强q、平均风速ū

、有效源高H、扩散参数σy

和σz。q、ū、H可通过实测或公式估算得到，但σy

、σz的确定却很困难，需要特殊的气象观测和大量的计算，实际工作十分复杂。帕斯奎尔于1961年推荐了仅需要常规气象资料即可估算烟流扩散参数的方法，吉福德进一步将它制成图表，故此方法又称为P-B曲线法。

第87页/共146页（三）帕斯奎尔扩散曲线法求扩散参数（σy，σz）87

2、帕斯奎尔曲线法的要点：（1）根据太阳辐射情况（云量、云状和日照）和距地面10米处的风速，将大气稳定度分为6个级别：即A为极不稳定、B为不稳定、C为弱不稳定、D为中性、E为弱稳定、F为稳定。（2）根据大气扩散的数据和理论，用曲线表示每个稳定度级别σy

和σz与距离烟源为x之间的变化关系。

利用帕斯奎尔和吉福德给出的不同稳定度时，σy

和σz随下风距离x之间的变化关系如下图所示，据此可查得烟源下风向距离为x点的扩散参数σy

和σz。第88页/共146页2、帕斯奎尔曲线法的要点：第88页/共146页88（见教材P268：图14-21、14-22）第89页/共146页（见教材P268：图14-21、14-22）第89页/共1489大气稳定度的确定方法

基本思路：首先计算太阳倾角和太阳高度角→再由云量和太阳高度角按表查出辐射等级数→然后由辐射等级数和地面风速从表查出稳定度等级。（见教材P259-260）（1）太阳倾角计算式：

δs=(0.006918－0.399912cosөo+0.070257sinөo－0.006758cos2өo+0.0009079sin2өo－0.002697cos3өo+0.001480sin3өo)×180/π

式中：өo=360dn/365;dn—一年中日期的起始数，0，1，2，3，…，364

；

δs

—太阳倾角。第90页/共146页大气稳定度的确定方法基本思路：首先计算太阳倾角和太90（2）太阳高度角计算式Ho=arcsin[sinΦsinδs

+cosΦcosδscos(15t+λo－300)]式中：Ho——太阳高度角，（º）；

Φ——当地地理纬度，（º）；

λo——当地地理经度，（º）；

T——观测进行时的北京时间，h。第91页/共146页（2）太阳高度角计算式Ho=arcsin[sinΦsinδs91云量太阳高度角总云量/低云量夜间Ho≤15º15º＜Ho≤35º35º

＜Ho≤65ºHo＞

65º≤4≤4－2－1+1+2+35-7≤4－10+1+2+3≥8≤4－100+1+1≥7/5-70000+1≥8/≥800000

表太阳辐射等级云量：指云遮蔽天空的成数。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。第92页/共146页云量太阳高度角总云量/低云量夜间Ho≤15º15º＜92表大气稳定度等级地面风速（m/s）太阳高度角+3+2+10－1－2≤1.9A~BA~BBDEF2-2.9BBCDEF3-4.9CB~CCDDE5-5.9CDDDDD≥6CDDDDD第93页/共146页表大气稳定度等级地面风速（m/s）太阳高度角+3+2+193（四）烟气的抬升高度1、烟气的抬升过程：烟气抬升分为四个阶段：（1）喷出阶段：这个阶段主要依靠烟气本身的初始动量向上喷射。（2）浮升阶段：由于烟流的热力作用，烟气密度比空气小，产生浮力上升。（3）瓦解阶段：当烟气上升到一定高度后，烟流与烟气混合，失去动量和浮力开始随风飘动，发生较大的波动。（4）变平阶段：这时烟流完全变平，在大气湍流的作用下，作上下左右扩散，使烟流愈扩愈大。

第94页/共146页（四）烟气的抬升高度1、烟气的抬升过程：烟气抬升分为四个阶段94第95页/共146页第95页/共146页952、影响烟气抬升的因素（1）烟气的初始动量和浮力：其中初始动量取决于排气速度的大小，，而排气速度又与排烟装置和烟囱的出口直径有关，速度越大，动力抬升越高。烟气的浮力与烟气和周围空气的密度差成正比。而密度差的大小主要取决于它们之间的温差，温差越大，密度差也就越大，产生的浮力也就越大，烟气上升越高。许多资料表明，烟气抬升主要受热力因素的影响。第96页/共146页2、影响烟气抬升的因素（1）烟气的初始动量和浮力：其中初始动96（2）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：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。第97页/共146页（2）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。973、烟气抬升的公式

烟气抬升由于其影响因素复杂，至今尚未从理论上解决这个问题。现在实用的烟气抬升公式都是经验或半经验的。下面主要介绍三个常用的烟气抬升公式：

第98页/共146页3、烟气抬升的公式烟气抬升由于其影响98（1）霍兰德公式（Holland）

式中：△H——烟云抬升高度,m；vs——烟气出口速度，m/s；d——烟囱出口直径,m；

ū——烟囱口高度上的平均风速,m/s；

QH——排出烟气的热量,kJ/s；Ts,Ta——分别是烟气和空气的温度，K.第99页/共146页（1）霍兰德公式（Holland）式中：△H——烟云抬升99注意：该公式是根据在中性条件下，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-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。在稳定度发生变化时应进行校正：稳定度等级A、BCDE、F校正系数1.151.101.000.85第100页/共146页注意：该公式是根据在中性条件下，由美国原子能委员会、原子能实100(2)布里吉斯式①当大气稳定时(△ө/△Z=γ>0)ⅰ）当x<xF时，△H=1.6F1/3x2/3

ū－1ⅱ）当x≥xF

时，△H=2.4(FS/ū)1/3

其中：

xF=πū/S1/2,F=gvsd2(Ts－Ta)/4Ts,S=g(△ө/△Z)/Ta=gγ/Ta

第101页/共146页(2)布里吉斯式①当大气稳定时(△ө/△Z=γ>101②当大气为中性或不稳定时(△ө/△Z=γ≤0)ⅰ）当x<3.5x*时，

△H=1.6F1/3x2/3/ū

ⅱ）当x≥3.5x*时，

△H=1.6F1/3(3.5x*)2/3/ū

其中：当F<55时,x*=14F5/3;

当F≥55时,x*=34F2/5第102页/共146页②当大气为中性或不稳定时(△ө/△Z=γ≤0)第10102

式中：xF——在大气稳定层结下，烟气抬升达最高值所对应的烟囱下风向轴线距离,m；F—浮力通量,m4/s3；S——大气稳定度参数；△ө/△Z——位温梯度或者气温垂直递减率,K/m；

x*——大气湍流开始起主导作用时下风向轴线距离，m；x——下风向距离,m

适用条件：该式适用于中小型热源的烟云抬升计算，火电厂的烟源多采用此式。第103页/共146页式中：xF——在大气稳定层结下，烟气抬升达最高值所对应的103(3)国家标准推荐式

国家标准GB/T13201-91推荐的烟气抬升公式如下：A、有风时，中性和不稳定条件

①当QH≥2100kJ/s,△T≥35K时

△H=noQHn1Hsn2/ūQH=0.35PQυ

△T/Ts△T=Ts－Ta

式中：

no,n1,n2——系数，按下表选取；P——大气压力,hPa（百帕），1hPa=100Pa；Qυ——烟气排放量（实际状态）,m3/s。注：将教材P262：“P——大气压力,Pa”更正为“P——大气压力,hPa（百帕）”第104页/共146页(3)国家标准推荐式国家标准GB/T1104表系数n0,n1,n2的值QH(kJ/s)地表状况n0n1n2QH>21000农村或城市远郊区1.4271/32/3城区1.3031/32/321000>QH≥2100且△T≥35K农村或城市远郊区0.3323/52/5城区0.2923/52/5第105页/共146页表系数n0,n1,n2的值QH(kJ/s)地表105②当1700kJ/s<QH<2100kJ/s时，

△H=△H1+(△H2

－△H1)(QH－1700)/400△H1=2(1.5υsd+0.01QH)/ū△H2=

noQHn1Hsn2/ū；其中：υs——烟气出口速度，m/s,其它符号同上。③当QH≤1700kJ/S或△T<35k时

△H=2(1.5υsd+0.01QH)/ū.第106页/共146页②当1700kJ/s<QH<2100kJ/s时，106

B、凡地面以上10米高度年平均风速ū≤1.5m/s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0.01K/m

C、有风时，稳定条件△H=5.50（QH）1/3(dTa/dZ+0.0098)－1/3ū－1/3第107页/共146页B、凡地面以上10米高度年平均风速ū≤1107

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：υs=20m/s,Ts=165℃,Ta=15

℃,

u10=3m/s,P=1×105Pa，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=Ts－Ta=(165+273)－(15+273)=150KU80=u10(Hs/10)m=3(80/10)0.15=4.1m/sQυ=υsπd2/4=20π×1.52/4=35.34m3/sQH=0.35PQυ

△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：第108页/共146页例题：位于平原农村的某工厂，有一座高80m，108表烟囱有效高度的计算结果抬升公式霍兰德布里吉斯国标△H(m)21.179.970.1H(m)101.1159.7150.1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第109页/共146页表烟囱有效高度的计算结果抬升公式霍兰德布里吉斯国标△H(109（五）风速的确定大气边界层的概念：指地面向上1000米的大气层。大气边界层内的风速对污染物的扩散有重要的影响。风速确定的方法：主要有以下两种：第110页/共146页（五）风速的确定大气边界层的概念：指地面向上1000米的大气1101、对数律式中：u——高度为z处的风速，m/s；u*——摩擦速度，m/s；k=0.4，卡门常数；z——高度，m；z0——地面粗糙度，m，可按下表选取：第111页/共146页1、对数律式中：u——高度为z处的风速，m/s；u*111300以上400以上密集的大楼（大城市）100100-400分散的大楼（城市）3020-100村落，分散的树林1010-30农作物地区31-10草原有代表性的Z0（cm）Z0（cm）地面类型有代表性的地面粗糙度第112页/共146页300以上400以上密集的大楼（大城市）100100-400112

2、指数律

由于气象上测得的地面风速通常为10米高度处的风速，所以上式可写成：第113页/共146页2、指数律由于气象上测得的地面风速通常113

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。第114页/共146页式中：u,u1,u10分别是高度z,z1和1140.250.150.100.070.07乡村0.300.250.200.150.10城市E，FDCBA稳定度指数m的值第115页/共146页0.250.150.100.070.07乡村0.300.25115

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D级，由图查得X=500m处，σy=35.5m，σz=18.1m，将数据代入公式，得第116页/共146页例题：若石油精炼厂自平均有效源高60m处排放出的116第117页/共146页第117页/共146页117五、烟囱计算烟囱的作用：充分利用大气的自净作用，降低地面污染物浓度。烟囱设计的内容：烟囱高度和出口内径。计算的思路：在已知污染物地面允许浓度的情况下，运用高斯扩散模式反解烟囱的高度。烟囱的高度：又称为烟囱的几何高度，用HS表示：HS=H－△H式中：H——有效源高，m；△H——抬升高度，m第118页/共146页五、烟囱计算烟囱的作用：充分利用大气的自净作用，降低地面污染118（一）烟囱高度的计算1、“精确”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HS即为要确定的烟囱高度。第119页/共146页（一）烟囱高度的计算第119页/共146页1192、“简化”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HS=H－△H第120页/共146页2、“简化”计算法HS=H－△H第120页/共146页120第121页/共146页第121页/共146页121第122页/共146页第122页/共146页122(1)风速ū

的确定危险风速：它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到极大值，这个风速称为危险风速或临界风速，用ū

表示，其计算如下：抬升公式可表示为：第123页/共146页(1)风速ū的确定第123页/共146页123

其中，B代表抬升公式中除ū

以外的其它因子，A为：第124页/共146页其中，B代表抬升公式中除ū124第125页/共146页第125页/共146页125计算烟囱高度的原则：要求地面绝对浓度不超过规定值，即Cabsm≦C0－Cb，由此得出烟囱高度应为：式中：

C0——大气质量标准规定的最大允许浓度，mg/m3；Cb——本底浓度，mg/m3第126页/共146页计算烟囱高度的原则：要求地面绝对浓度不超过规定值，即式中：第126注意：①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。②如按常年平均风速来设计烟囱，烟囱高度较矮，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。③因此从环保和经济两方面来考虑，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，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。第127页/共146页注意：第127页/共146页127(2)允许标准浓度C允的设置C允=fp(C0－CB)

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，也可参考下表选取：0.50.71.0P山区丘陵平原地形条件第128页/共146页(2)允许标准浓度C允的设置0.50.71.0P山区丘陵平原1283、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度的2.5倍。（2）避开烟囱有效高度H与出现频率最高或较多的混合层高度相等，因此时的情况最坏，地面浓度等于一般情况下的2倍。第129页/共146页3、进行烟囱高度设计时的注意事项第129页/共146页129（二）烟囱出口直径的计算烟囱出口直径可按下式计算：

式中：d——出口直径，m；

Qυ——烟气排放量，m3/s；

υs

——烟气出口速度,m/s。第130页/共146页（二）烟囱出口直径的计算式中：d——出口直径，m；第130130对于烟气出口速度υs的选择：1、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：按气流下沉的经验法则来选取，一般将υs/u＞2.0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：第131页/共146页对于烟气出