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氣象條件對大氣污染的影響

污染物在大氣中的運動,與大氣的氣象條件密切相關。直接影響大氣污染的大氣層是大氣邊界層,即靠近地面1-2km層的大氣層。特別是靠近地面幾十米的近地面層。在邊界層內,風向風速、溫度、濕度隨高度的變化很大。同時在邊界層中全是湍流。地形和表面粗糙度差別也很大。大氣污染物的發生及擴散也主要發生在邊界層內,所以了解大氣邊界層中的氣象條件對污染物擴散的研究是很重要的。

影響大氣污染的氣象條件主要有風、湍流運動、溫度層結、大氣溫定度、大氣混合層、地形影響等幾個方面。



一、風
風對污染物在大氣中的運動起輸送和稀釋兩種作用:煙氣在大氣中隨著主氣流向下風向運動,所以污染區總是在污染源的下風向,這是風對污染氣流的整體輸送作用;風可以促使空氣與污染物的混合,使污染物質濃度逐漸降低,這是風的稀釋作用,風速越大,則下風向污染物的濃度就越小。
二、湍流運動
大氣除了主流方向的運動外,還存在著其它方向不同尺度的次生運動和渦流運動,即湍流。每個湍流都有一定的運動速度和方向。一個大湍渦包含很多較小的湍渦。而較小的湍渦又包含著很多更小的湍渦。
近地面大氣湍流有兩種形式:一種是熱力因子產生,叫熱力湍流,主要與大氣靜力穩定度有關;另一種由動力因子產生,叫機械湍流,主要取決于風速和地面粗糙度。機械湍流和能量來自于風,風速增大,湍流加劇,有利于污染物的擴散。下墊面粗糙,促進湍流運動的發展,同樣能促進污染物的擴散。
三、溫度層結
煙氣擴散空間的大氣溫度垂直分布狀況,對大氣擴散過程的影響很大。溫度垂直遞減率越大,越有利于污染物的擴散。而相反。逆溫狀態下對污染物的擴散是不利的,大氣污染嚴重的情況往往發生在逆溫和靜風條件下。著名的倫敦煙霧事件當時氣象條件就是屬于這種不利條件。
四、大氣穩定度
大氣穩定度,目前多采用帕斯奎爾分級法表示。帕斯奎爾根據地面風速、日照量合云量等氣象參數,將大氣穩定度劃分為強不穩定、不穩定、弱不穩定、中性、較穩定合穩定六級。
五、大氣混合層
地面在受熱后就會發生對流,在其直接達到的高度之內都叫做混合層。在混合層中溫度呈中性或不穩定分布,在混合層外側是穩定分布的。在離地面幾百米至1- 2km的高度上存在著一個穩定層或逆溫層,它使污染物的垂直擴散受到抑制。
六、地形
地形對大氣污染的影響是十分復雜的。不同的地形,大氣邊界層的結構有很大差別。因而對污染物的輸送、擴散的影響有很大差異。
在復雜地形上的空氣污染過程與局地的氣象條件有密切的關系。在起伏和不均勻的地形上、低層大氣受下墊面特性的強烈影響,在水平和鉛直兩個方向上形成特殊的風場和溫度場,加上地形的限制和阻塞,污染物的輸送和擴散規律比平原復雜得多,但相應的理論和實驗研究卻不如平原充分。如海陸風對沿海地帶大氣污染的影響、山區氣象特征對大氣污染的影響、城市熱島效應等。

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