環(huán)境工程中級職稱考試復(fù)習(xí)資料大氣物理化學(xué)基礎(chǔ)

1、環(huán)境工程中級職稱考試復(fù)習(xí)資料大氣物理化學(xué)基礎(chǔ)1、大氣污染物擴(kuò)散與氣象的關(guān)系（1）了解地球大氣特征（2）了解大氣污染物擴(kuò)散方式（3）掌握氣象要素氣象要素主要有：氣溫、氣壓、風(fēng)、濕度、云、降水以及各種天氣現(xiàn)象。擴(kuò)大氣象要素的概念，則它還可包括日射特性、大氣電特性等大氣物理特性；還有自由大氣中的氣象要素的說法。氣象要原則上還可以包括無法測定，但可求算的、各基本要素的函數(shù)，如相當(dāng)溫度、位溫和空氣密度等。一、影響大氣污染的氣象因子大氣污染物的行為都是發(fā)生在千變?nèi)f化的大氣中，大氣的性狀在很大程度上影響污染物的時(shí)空分布，世界上一些著名大氣污染事件都是在特定氣象條件下發(fā)生的。影響大氣污染的氣象因素最重要的是流

2、場和溫度層結(jié)。（一）風(fēng)和大氣湍流的影響污染物在大氣中的擴(kuò)散取決于三個(gè)因素。風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散，湍流可使污染物向各方向擴(kuò)散，濃度梯度可使污染物發(fā)生質(zhì)量擴(kuò)散，其中風(fēng)和湍流起主導(dǎo)作用。湍流具有極強(qiáng)的擴(kuò)散能力，它比分子擴(kuò)散快105106倍，風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散速度就越快，污染物濃度就越低。在自由大氣中的亂流及其效應(yīng)通常極微弱，污染物很少到達(dá)這里。根據(jù)湍流形成的原因可分為兩種湍流，一種是動力湍流，它起因于有規(guī)律水平運(yùn)動的氣流遇到起伏不平的地形擾動所產(chǎn)生，它們主要取決于風(fēng)速梯度和地面粗糙等；另一種是熱力湍流，它起因于地表面溫度與地表面附近的溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，隨之上面的

3、冷空氣下降，從而形成垂直運(yùn)動。它們有時(shí)以動力湍流為主，有時(shí)動力湍流與熱力湍流共存，且主次難分。這些都是使大氣中污染物遷移的主要原因。（二）溫度層結(jié)和大氣穩(wěn)定度1.大氣溫度層結(jié)由于地球旋轉(zhuǎn)作用以及距地面不同高度的各層次大氣對太陽輻射吸收程度上的差異，使得描述大氣狀態(tài)的溫度、密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻的分布。人們通常把靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布，稱為大氣溫度層結(jié)。氣溫隨高度的變化用氣溫垂直遞減率來表示，=其單位常用/100m。氣溫垂直遞減率和另一個(gè)在空氣污染氣象學(xué)中經(jīng)常用到的概念干絕熱垂直遞減率d是不同的。d表示干空氣在絕熱升降過程中每變化單位高度時(shí)干空氣自身溫度的變化，它表示干

4、空氣的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)氣象常數(shù)，d=0.98/100m。而是實(shí)際環(huán)境氣溫隨高度的分布，因時(shí)因地而異。大氣中的溫度層結(jié)有四種類型：（1）氣溫隨高度增加而遞減，即0，稱為正常分布層結(jié)或遞減層結(jié)；（2）氣溫直減率等于或近似等于絕熱直減率，即=d，稱為中性層結(jié)；（3）氣溫不隨高度變化，即=0，稱為等溫層結(jié)；（4）氣溫隨高度增加而增加，即d時(shí)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)=d時(shí)，大氣處于中性平衡狀態(tài)當(dāng)d時(shí)，大氣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)逆溫時(shí)0，因此，d，這種大氣處于非常穩(wěn)定狀態(tài)，是一種最不利于污染物擴(kuò)散的溫度層結(jié)，在大氣污染問題研究中特別引人注目，對流層逆溫按其形成原因可分為以下幾類。（1）輻射逆溫：輻射逆溫經(jīng)常發(fā)生

5、在睛朗無風(fēng)或小風(fēng)的夜晚，由于強(qiáng)烈的有效輻射，使地面和近地層大氣強(qiáng)烈冷卻降溫，上層降溫較慢而形成上暖下冷的逆溫現(xiàn)象，輻射逆溫全年都可出現(xiàn)，但冬、秋季更易產(chǎn)生，且強(qiáng)度也大，高度也高。（2）平流逆溫：主要發(fā)生在冬季中緯度沿海地區(qū)，由于海陸之間存在溫差，海上暖空氣平流到陸地上空時(shí)形成。（3）下沉逆溫：由于空氣下沉壓縮引起的增溫作用，使下沉運(yùn)動終止的高度上出現(xiàn)逆溫，一般多發(fā)生在高壓區(qū)。此外還有峰面逆溫、湍流逆溫等。實(shí)際逆溫情況是很復(fù)雜的，地形對逆溫的形成和分布也有明顯影響。通過一定方式了解各高度溫度分布，就可以得知上空有無逆溫、逆溫高度、強(qiáng)度等。目前用于探測逆溫的手段主要有：低空探空儀、系留氣球、鐵塔觀

6、測、遙感等。二、影響大氣污染的地理因素地形地勢對大氣污染物的擴(kuò)散和濃度分布有重要影響。地形地勢千差萬別，但對大氣污染物擴(kuò)散的影響其本質(zhì)上都是通過改變局部地區(qū)（流場和溫度層結(jié)等）氣象條件來實(shí)現(xiàn)的。這里主要討論三種典型地形地勢條件對大氣污染的影響。（一）山區(qū)地形山區(qū)地形復(fù)雜，局地環(huán)流多樣，最常見的局地環(huán)流是山谷風(fēng)，它是由于山坡和谷底受熱不均勻引起的。晴朗的白天，陽光使山坡首先受熱，受熱的山坡把熱量傳給其上的空氣，這一部份空氣比同高度谷底上空的空氣暖，比重輕，于是就上升，谷底較冷的空氣來補(bǔ)充，形成從山谷指向山坡的風(fēng)，稱之為“谷風(fēng)”。夜間，情況正好相反，山坡冷卻較快，其上方空氣相應(yīng)冷卻得比同一高度谷底

7、上空的空氣快，較冷空氣沿山坡流向谷底，形成“山風(fēng)”。山谷風(fēng)對污染物輸送有明顯的影響。吹山風(fēng)時(shí)排放的污染物向外流出，若不久轉(zhuǎn)為谷風(fēng)，被污染的空氣又被帶回谷內(nèi)。特別是山谷風(fēng)交替時(shí)，風(fēng)向不穩(wěn)，時(shí)進(jìn)時(shí)出，反復(fù)循環(huán)，使空氣中污染物濃度不斷增加，造成山谷中污染加重。山區(qū)輻射逆溫因地形作用而增強(qiáng)。夜間冷空氣沿坡下滑，在谷底聚積，逆溫發(fā)展的速度比平原快，逆溫層更厚，強(qiáng)度更大。并且因地形阻擋，河谷和凹地的風(fēng)速很小，更有利于逆溫的形成。因此山區(qū)全年逆溫天數(shù)多，逆溫層較厚，逆溫強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間也較長。（二）海陸界面海陸風(fēng)發(fā)生在海陸交界地帶，是以24小時(shí)為周期的一種大氣局地環(huán)流。海陸風(fēng)是由于陸地和海洋的熱力性質(zhì)的差異

8、而引起的。如圖5-5所示，在白天，由于太陽輻射，陸地升溫比海洋快，在海陸大氣之間產(chǎn)生了溫度差、氣壓差，使低空大氣由海洋流向陸地，形成“海風(fēng)”，高空大氣從陸地流向海洋，形成“反海風(fēng)”，它們和陸地上的上升氣流和海洋上的下降氣流一起形成了海陸風(fēng)局地環(huán)流。在夜晚，由于有效輻射發(fā)生了變化，陸地比海洋降溫快，在海陸之間產(chǎn)生了與白天相反的溫度差、氣壓差，使低空氣大氣從陸地流向海洋，形成“陸風(fēng)”，高空大氣從海洋流向陸地，形成“反陸風(fēng)”。它們同陸地下降氣流和海面上升氣流一起構(gòu)成了海陸風(fēng)局地環(huán)流。在湖泊、江河的水陸交界地帶也會產(chǎn)生水陸風(fēng)局地環(huán)流，稱為“水陸風(fēng)”。但水陸風(fēng)的活動范圍和強(qiáng)度比海陸風(fēng)要小。海陸風(fēng)對空氣污

9、染的影響有如下幾種作用：一種是循環(huán)作用，如果污染源處在局地環(huán)流之中，污染物就可能循環(huán)積累達(dá)到較高的濃度，直接排入上層反向氣流的污染物，有一部分也會隨環(huán)流重新帶回地面，提高了下層上風(fēng)向的濃度。另一種是往返作用，在海陸風(fēng)轉(zhuǎn)換期間，原來隨陸風(fēng)輸向海洋的污染物又會被發(fā)展起來的海風(fēng)帶回陸地。海風(fēng)發(fā)展侵入陸地，下層海風(fēng)的溫度低，陸地上層氣流的溫度高，在冷暖空氣的交界面上，形成一層傾斜的逆溫頂蓋，阻礙了煙氣向上擴(kuò)散，造成封閉型和漫煙型污染。（三）城市城市建筑密集，高度參差不齊，因此城市下墊面有較大的粗糙度，對風(fēng)向、風(fēng)速影響很大，一般說城市風(fēng)速小于郊區(qū)，但由于有較大的粗糙度，城市上空的動力湍流明顯大于郊區(qū)。“

10、熱島效應(yīng)”是城市氣象的一個(gè)顯著特點(diǎn)。由于城市生產(chǎn)、生活過程中燃料燃燒釋放出大量熱，城市地表和道路易吸收太陽輻射使大氣增溫，而城市蒸發(fā)、蒸騰作用比郊外少，因此相變的潛熱損耗小，加之城市污染大氣的溫室作用使得城市氣溫一般比郊外高。夜間，城市熱島效應(yīng)使近地層輻射逆溫減弱或消失而呈中性，甚至不穩(wěn)定狀態(tài)；白天則使溫度垂直梯度加大，處于更加不穩(wěn)定狀態(tài)，這樣使污染物易于擴(kuò)散。另一方面，城市和周圍鄉(xiāng)村的水平溫差，導(dǎo)致熱量環(huán)流產(chǎn)生。在這種環(huán)流作用下，城市本身排放的煙塵等污染物聚積在城市上空，形成煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇。2、大氣污染化學(xué)（1）了解降水與大氣污染（2）了解酸雨化學(xué)酸雨（acidrain）是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨水被大氣中存在的酸性氣體污染。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)造成