空气污染气象学复习资料

名词解释：

1、 空气污染气象学：是近代大气科学研究的一个新的分支学科，研究大气运动同大气

中污染物相互作用的学科，它作为大气环境问题研究与应用的一个重要领域，研究排放进入大气层的空气污染物的扩散稀释、转化、迁移和清楚的规律，模拟并预测空气污染物的浓度分布及其对环境空气质量的影响。

气象要素：构成和反映大气状态和大气现象的基本因素，简称为大气状态的物理现象和物理量。

风：空气相对于地面的水平运动成为风，它有方向和大小，是矢量。

湍流：是一种不规则运动，其特征是时空随机变量，包括机械因素和热力因素，由机械或动力作用生成的是机械湍流，地表非均一性和粗糙度均可产生这种机械湍流活动。由各种热力因子的热力作用诱发形成的湍流称热力湍流，一般情况下，大气湍流的强弱取决于热力和动力两种因子。在气温垂直分布呈强递减时，热力因子起主要作用，而在中性层结情况下，动力因子往往起主要作用。

5、

6、

7、 大气温度：指1.5米的百叶箱温度。 干绝热递减率： 绝热垂直递减率（绝热直减率）：气块在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离时的温度变化值。（通常取100m），单位：℃/100m。 干绝热垂直递减率γd（干绝热直减率）: 干气块（包括未饱和湿空气）在绝热过程

中，垂直方向上每升降单位距离的温度变化值。（通常取100米），根据计算，得到γd约为0.98℃/100m，近似1℃/100m。

混合层高度：在实践中，经常会出现这样的温度层结：低层是不稳定的大气 ，在离地面几百到上千米高空存在一个明显的逆温层，即通常所说的上部逆温的情况，它使污染物的垂直扩散受到限制，实际上只能在地面至逆温的扩散叫“封闭型”扩散。存在封闭型扩散的空气层称混合层。上部稳定层结的底部的高度称为混合层高度。 地面绝对最大浓度：两种作用的结果:定会在某一风速下出现地面最大浓度的极大值,称为地面绝对最大浓度,用Cabsm，出现最大浓度的风速称为危险风速

烟气抬升高度：烟囱高度He为烟囱的有效高度.这个高度就是烟流中心线完全变成水平时的高度.它等于烟囱的实际高度Hs和烟气的抬升高度△H之和.

He= Hs+ △H

11、 烟流宽度2y0(或2z0)定义为烟流中心线至等于烟流中心线浓度十分之一处的距离的

二倍。由正态分布模式有2y0=4.30 σy或2z0=4.30 σz

12、 局地风：局部地区由于地形地物的影响，引起近地层大气的增热和冷却速度不同，13、

14、 从而引起了局部空气的环流，即形成特殊的风场，称为局地风 移动线源：能够在横风向相同距离处造成污染物浓度相等的连续点源或城市街道,公路上行驶的汽车都可视为线源,后者称移动线源 无线线源：构成线源相侧污染物稳定浓度场的线源称为无限线源。 2、 3、 4、 8、 9、 10、

15、 风向频率：是指一定时间内（年或月），某风向出现次数占各风向出现总次数的百分率。

16、 污染系数：表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。 风向频率

污染系数P某风向出现次数各风向的总次数风向频率

该风向的平均风速 100%

填空题：

1、 空气污染主要发生在对流层

2、 低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶胶粒子

3、 影响烟气扩散的主要气象条件（大气因子）：气温、气压、湿度、风、云、降水、水平能见度、辐射

4、 空气污染物的危害程度，归根结底于污染物浓度和作用时间

5、 风形成的根本原因：温度的分布不均

6、 决定污染物在大气中扩散稀释最直接最本质的原因是风和湍流，风速越大、湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓度越低。

7、 日出前后的早晨，烟流的扩散类型是漫烟型或熏烟型

8、 湍流发生强弱的判据是查理逊数Ri

9、 大气扩散的基本问题是湍流与烟流传播和物质浓度衰减的关系问题

10、大气扩散的基本理论主要是梯度输送理论（K理论）、统计理论、相似理论

11、在给定正态分布后，决定扩散性质的主要参数是浓度分布的标准差，即是扩散参数σy σz，它们分别代表在水平方向的扩散参数和垂直方向的扩散参数

15、

16、

17、

在大气污染中，浓度分布标准差是用来表征污染物质散布范围的特征量，又用来表示扩散速率。 烟流抬升大致经历了一下几个阶段，即喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段 云的表征：云量、云高及云状。

简答题：

1、

• 1. 从环境保护角度出发，理想的建厂位置：

• 1）污染本底值最小

• 2）扩散稀释能力强

• 3）排出的污染物被输送到城市或居民区的可能性最小的地方。

2、烟囱设计的基本原则：满足大气污染物的扩散稀释要求,即最大浓度不超过许可的排放标准 GB3095-1996 环境空气质量标准

• 节省投资,经济合算

• 设计烟囱高度的基本原则：是既要保证排放物造成的地面最大浓度或地面绝对最大浓度不超过国家大气质量标准，又应做到投资最省

3、影响烟气抬升的因素：影响烟气抬升的因素很多,主要有:

• (1)排放因素(热力因素和动力因素) ：.

(2)气象因素

(3)近地层下垫面的状况等

(1)影响烟气抬升的有利因素:

• 烟流的喷出速度↑和烟气与空气的温差↑,在中低等风速下,则△H ↑ ↓

(2)影响烟气抬升的不利因素

• 平均风速↑,湍流↑,则△H ↓

• 逆温层及其消散前后的气象条件下,则△H ↓

• 烟囱高度↓,不利的地形,则△H ↓

（具体见书本P118，或者PPT）

4、连续点源高斯扩散模式六个假设：１）．烟云的扩散在水平y轴和垂直方向都是正

态分布；

２）．在扩散的整个时空上的风速是均匀且稳定的；

３）．源强是连续和均匀的；

４）．污染物在扩散过程质量是守恒的，即没有衰减和增生；

５）．在x轴上，风的平流作用远远大于扩散作用；

６）．地面足够平坦、均一．

5、气温的垂直分布：温度层结：温度随高度的分布情况。它影响大气垂直方向的流动情况，由于地面构筑物不同，温度层结不同

dT

dZ

温度层结类型

①递减层结：温度随高度的增加而降低（Z t），正常分布

②中性层结：温度梯度等于或近似于1℃/100m，称。

③逆温层结：温度随高度增加而升高（Z t ）

④等温层结：温度不随高度变化（Z t =）

6、影响湍流发生的因素有哪些？如何判别湍流主要由哪些因素引起的？ 形成：

近地层大气湍流有两种：热力湍流；机械湍流。

①热力湍流：主要由于大气的铅直稳定度而引起，大气的铅直稳定度是由于气温的垂直分布决定的。

②机械湍流：有动力因子产生，由于大气垂直方向上的风速梯度不同和地面粗糙度不同而产生。

（见书本P7）

7、海风入侵时峰面是怎么样的？它对大气污染的扩散有何影响？

（见ppt）

8、简述温度层结与污染扩散之间的关系

计算题：

1、 封闭型扩散模式举例

某电厂烟囱有效高度为150m.二氧化硫的排放量为151g/m3,在夏季晴朗的下午，地面风速为4m/s,由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在1500m以内，1.2km高度的平均风速为5m/s，试估算正下风向3km和11km处的污染物浓度。 • 封闭型扩散模式的求解步骤：1)由混合层高度，计算出XD时：

σ z=(D-H)/2.15

• (2)由σ z和大气稳定度确定XD时

• (3)由给定的下风向距离X与XD进行比较，代入相应的符合条件的公式计

算即可。

2、 面源污染物浓度估算举例：

某城市按边长1.5公里的正方形划分面源单元，每一面元单元的二氧化硫的排放量为6g/s.面源的有效高度为20m，试确定风速为2.5m/s，夜间薄云吹南风时下风向相邻面源单元形心处二氧化硫的地面浓度 。

• 步骤如下：A.由假定（2）可得：

σy0=w/4.3 6-7

• B.由求了的σy0和大气稳定度级别，应用P-G曲线图反求出x0

• C.再由(x+x0)查出σz,

• D按下式估算下风向任一点污染物的地面浓度 ：6-8

3、 烟流抬升高度计算举例：

某城市火电厂烟囱的实体高度为100m,出口内径为5m,烟流出口温度为100℃, 流量300m3 /s ,当时烟囱出口处的平均风速为4m/s,出口的大气温度为20℃,试计算烟流的有效源高.

计算步骤：1.求出△T= Ts-Ta

2.再用式子3.75 即Qh= 352.3 * QV (Ts-Ta )/ Ts 求出Qh

3.根据Qh和△T选用适合条件的公式进行计算,求出△H

4利用式子He= Hs +△H求出有效源高

4、电厂烟囱的实体高度为100m,出口内径为5m,烟气出口速度13m/s,烟流出口温度为373K, 流量250m3 /s ,当时烟囱出口处的平均风速为4m/s,出口的大气温度为293K,该市夏季平均气压1382.29 hPa,试计算烟流的有效源高. 计算步骤：1.求出△T= Ts-Ta

2.再用式子3.75 即Qh= 0.35* pa * QV (Ts-Ta )/ Ts 求出Qh

3.根据Qh和△T选用适合条件的公式进行计算,求出△H

4利用式子He= Hs +△H求出有效源高

5.某电厂烟囱有效高度为150m，二氧化硫排放量为151g/s,夜间和上午的地面风速为4m/s,夜间云量为3/10，若清晨烟流刚好全部发生熏烟型污染现象，确定下风向16km处的地面轴线浓度。

2 qyC

exp() f(x,y,0,H)22yf

30 )22563

2 7.64*10

6、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,车辆的平均速度为64km/h,每辆车的排放CO量为2*10-2 g/s,试求距公路下风向300m处的CO浓度.(汽车尾气排放管距地面的高度约为0.4m)

计算步骤：风向与街道垂直时的扩散模式: 2

C=2QA/w 3.43

ＱＬ＝车流量（辆／h)*汽车单位时间的排污量（g/s.辆）／平均车速（ m ／h）。

7、某一街道南北走向，高峰时汽车流量为2600辆/h,车行速度为40km/h，在此速度下，平均每辆车排放的碳氢化合物量为2.5*10-2g/s,试估算在某一天阴天时吹东风，风速为3m/s,位于该路下风向300m处大气中的碳氢化合的质量浓度是多少?（步骤同上）