烟气的排放学习.pptx

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1、1源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、韩国）大气科学大气物理、化学大气气象学污染气象学气象条件对污物的稀释、扩散作用污染物对气象的影响1影响烟气扩散的因素第1页/共46页21影响烟气扩散的因素影响烟气扩散的因素一、大气圈垂直结构第2页/共46页3高度(km)一、大气圈垂直结构每升高100m，气温降低0.65N2O2ArCO2NeHeKrH2XeO3越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的强烈照射，N2和O2产生不同程度的离解第3页/共46页4一、大气圈垂直结构对流层（10km左右）集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.65

2、0C强烈对流作用温度和湿度的水平分布不均大气边界层对流层下层12km，地面阻滞和摩擦 作用明显自由大气大气边界层以上，地面摩擦可以忽略第4页/共46页5一、大气圈垂直结构平流层（对流层顶5055km）同温层对流层顶3540km，气温-550C左右同温层以上，气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶85km）气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈第5页/共46页6一、大气圈垂直结构暖层（中间层顶800km）气温随高度升高而增高气体分子高度电离电离层散逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层8

3、085km以下，成分基本不变第6页/共46页7二、主要气象要素气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为。与大气污染关系密切的气象要素主要有：气温 气压 空气湿度（气湿）、风（风向、风速）云量云状 能见度 降水 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。第7页/共46页8二、主要气象要素1气温 表示大气温度高低的物理量。天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。第8页/共46页9二、主要气象要素2气压 任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量.气压总是随高度的增加而降低的。国际上规定：温度0，纬度45的海平面上的气压为一个标准大气压。据实测近地层高度每升高100米，

4、气压平均降低约5毫米汞柱1atm101326Pa101.326Kb=760mmHg静力学方程:第9页/共46页10二、主要气象要素3气湿 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气压力、体积百分比、含湿量、相对湿度、露点等。绝对湿度1m3湿空气中含有的水汽质量相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百分比含湿量湿空气中1kg干空气包含的水汽质量水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数露点同气压下空气达到饱和状态时的温度第10页/共46页11 二、主要气象要素4.风向和风速（wind speed and direction)什么是风？空气的流动就

5、形成风。垂直方向的运动称为升降气流。风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不会停止运动。第11页/共46页12二、主要气象要素4风向和风速 水平(horizontal)方向的空气运动称为风。（垂直方向升降气流）风的来向叫风向（16个方位圆周等分）风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或10min平均）(km/h)F风力级（012级）第12页/共46页13第13页/共46页14二、主要气象要素4风向和风速风玫瑰图 风速,m/s某地区19

6、88年的风玫瑰图。同心圆表示风的频率，例如，吹南风的频率约为11，其 中 风 速 大 于10.82m/s的频率约为1，风速在3.355.41m/s的频率为3.5左右。第14页/共46页15 风对污染物浓度分布的第一个作用是整体输送，因而污染区总是在污染源的下风向；第二个作用则是冲淡稀释，因而污染物的浓度总是与风速大小成反比。地表附近的气流运动受下垫面的摩擦力的阻滞，使气流在垂直方向上产生了风速梯度。表示风速随高度变化的曲线称为“风速廓线”第15页/共46页16目前常用的两种风速廓线模式是：1.对数率高度为z处的风速，m/sU*摩擦速度，m/sk卡门常数，一般0.4Z高度，mZ0地面粗糙度，m2

7、.指数率高度z处平均风速U10高度10米处的平均风速，m/sM常数，与大气稳定度、地形有关，一般由实验确定第16页/共46页17第17页/共46页18二、主要气象要素二、主要气象要素5、云云：是发生在高空的水汽凝结现象。形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：云占天空的1/10，云量记为1；在云层中有少量空隙（空隙总量不到天空的1/20）记为10；当天空无云或云量不到1/20时，云量为0。国外，将天空分为8等份。国外云量与我国云量间的关系，国外云量1.25=我国云量总云量：指所有云遮蔽天空的成数

8、，不论云的层次和高度。低云量：低云的云掩盖天空的成数。云量的记录：一般总云量/低云量的形式记录，如10/7。云状：多种多样，1932年国际云学委员会出版的国际云图将云状分为四族十属。云高：指云底距地面的垂直距离，以米为单位。测定方法：激光测云仪、弧光测云仪等，目力测定法 第18页/共46页19云高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）第19页/共46页20二、主要气象要素6能见度能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离级别（09级，相应距离为5050000米），单位：m，Km。能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大

9、气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。第20页/共46页21二、主要气象要素二、主要气象要素7、太阳高度角 太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角，是影响太阳辐射强弱的最主要的因子之一。ho即太阳高度角，它随时间而变化。8、降水 降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一。第21页/共46页22湍流概念简介扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105106倍1、什么是湍流？除在水平方向运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动，风的这种特性和摆动称为大气湍流。（有点象分子的热运动）或者说湍流是大气的无规则

10、运动。2、湍流与扩散的关系 把湍流想象成是由许多湍涡形成的，湍涡的不规则运动而形成 它与分子运动极为相似。3.湍流起因有两种形式：热力：温度垂直分布不均（不稳定）机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度第22页/共46页23二、气温的垂直变化气温垂直递减率（垂直于地球表面方向上每升高100米气温的变化值）干空气绝热绘制温度递减率 干绝热垂直递减率（当一个干空气团在大气中绝热上升时的，因周围气压降低而膨胀，部分内能用于反抗外界压力而做膨胀，温度下降；反之，气团绝热下降时，温度将升高）一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换空气块膨胀（做功）耗内能T定性空气块压缩（外气对它做功）T内能（由压

11、力变化引起）第23页/共46页242.2.气温的垂直分布（温度层结）气温的垂直分布温度层结 Tzg=-ggggdg d，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Tzg=-ggggdg，正常分布层结，中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结 0 ，逆温层结第24页/共46页251.1.大气稳定度的概念定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流定性描述：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扩散三、大气稳定度三、大气稳定度第25页/共46页26 2.2.大气稳定度的判据定量判断

12、三、大气稳定度三、大气稳定度第26页/共46页27 则有判据：2.2.大气稳定度的判据第27页/共46页28四、逆温逆温不利于扩散辐射：1.辐射逆温：地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜间变冷，大气自下而上冷却 太阳 地球：短波 地球 大气层：长波 大气吸收长波强第28页/共46页29第29页/共46页30四、逆温辐射逆温的生消过程日落前黎明时日出后上午10点第30页/共46页31一般日落前形成，如图b所示；到黎明时逆温层厚度最厚，强度最大，如图c所示；日出后地面开始增热，近地层大气自下而上被加热，逆温自下而上逐渐消失，如图d所示；上午9：00-10：00逆温层全部消失，如图e所示；A是未形

13、成逆温层前的气温分布。第31页/共46页32四、逆温2.下沉逆温（多在高空大气中，高压控制区内）很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多第32页/共46页33四、逆温3.湍流逆温 下层湍流混合达 上层出现过渡层 逆温 第33页/共46页34四、逆温4.锋面逆温 冷、暖气团相遇冷暖间逆温 暖气上爬，形成锋面第34页/共46页35五、烟流型与大气稳定度的关系 波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）第35页/共46页36第36页/共46页37第37页/共46页38第38页/共46页39四、地方性风场 1海陆风 第39页/共46页40 白天地面受热后，陆地增温比海洋快，陆地上的气温高于海面上的气温，出现了由陆地指向海面的水平温度梯度，下层风由海面吹向陆地，称为海风，上层风则有相反气流。到夜间气流相反。海陆风会造成逆温 海陆风会造成循环污染，原来被陆风带去的污染物会被海风带回原地。第40页/共46页41四、地方性风场 2山谷风 第41页/共46页42白天山坡吸收太阳辐射增热比山谷快，故风经常从谷底吹向山坡，称为谷风晚上相反，称为山风第42页/共46页43四、地方性风场 3城市热岛环流 第43页/共46页44图图3-13-1城市热岛示意图城市热岛示意图第44页/共46页45气气 象象第45页/共46页46感谢您的观看！第46页/共46页