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1、第一章 大气污染物及大气结构,成天涛 2009.09.19,1. 现代地球大气,大气及大气层 美丽的浅蓝色且透明（液态水和空气分子的散射），地球生命赖以生存的保障。50质量在离地面Km以下，99.9%在50Km以下。大气密度随高度增加指数减小，逐渐过渡到星际空间，大气上界1000-1200Km（极光或流星辉迹），2500-3000Km（现代卫星运行轨道衰减速率）。,大气组成 不同物理性质的干洁空气、水汽和颗粒组成； 干洁大气干空气 不含水汽和悬浮颗粒物，80-90km以下成分比例基本不变（除O3 和一些污染气体），平均分子量28.966，均成气态不发生相变； 大气组成 主要成分（）：N2, O
2、2, Ar；微量成分（ppm-1%): CO2, CH4, He, Kr, Ne等,H2O ；痕量成分（ppm）: O3, H2, Xe, N2O,NO,NO2,NH3,SO2, CO等, 一些人为污染气体,干洁空气中的主要成分： N2（78.09%），O2(20.95%)，Ar(0.93%)，CO2（0.033%）, 其它一些微量气体成分，如O3、H2、CH4、He、Kr、Ne等。,主要气体成分N2,O2，对天气现象影响较少； 痕量及微量可变的成分CO2,O3,CH4,N2O,NO2,SO2,H2S等,以及水汽和固液杂质，其含量，分布及变化对生态环境，气候及人类生活影响较大,大气各成分的作用
3、,气候变化问题的成因和基本特点,受控的6种人为温室气体： CO2（二氧化碳） CH4（甲烷） N2O（氧化亚氮） HFCs（氢氟碳化物） PFCs（全氟化碳） SF6（六氟化硫）,南极上空的臭氧层洞就像一个巨大的蓝色水滴。这个迄今为止观测到的最大的臭氧层空洞， 2830万平方公里。这幅由美国航空航天局2000年9月3日提供。,正常大气中臭氧的柱浓度约为300 D.U.。臭氧的柱浓度小于200 D.U.左右，也即臭氧的浓度较发生前减少超过30%的区域称之为臭氧洞.,大气中的成分与地球环境系统的关系,2. 大气结构,对流层（最贴近地面、密度最大的一层） 平流层（较高的、气体组成相同但密度较小的气层
4、） 电离层（由已电离的气体组成）,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0.650C 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,近地层地面上50100m，热量和动量的常通量层,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
5、烈,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8085km以下，成分基本不变,3. 气象要素,气温 空气冷热程度的物理量, 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。 温标:,气压 大气的压强,大气柱的重量 单位：mb（毫巴）, hPa百帕 1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg 静力学方程:,空气湿度：大气中水汽含量多少的物理量 水气压 饱合水气压 绝对湿度: a=217e/T，e-水汽压 相对湿度: f=e/E*100%; E,饱
6、和水汽压 混合比 比湿-湿空气中1kg干空气包含的水汽质量 露点温度-同气压下空气达到饱和状态时的温度 水汽体积分数-水汽在湿空气中所占的体积分数,风向和风速 水平方向的空气运动叫做风（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）,云 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
7、）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，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.,低云（2500m以下）; 中云（25005000m）;高云（5000m以上） 云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）,低云（2
8、500米以下）,高云（5000m以上）,中云（2500-5000m）,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，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低.,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。 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。,4.影响污染扩散的气象因素,大气边界层结构 风和大气湍流 气温与大气稳定度 辐射与云 天气形势 下垫面条件,影响空气污染程度的直接因素： 污染物的强度和排放情况 大气的对污染物的稀释扩散能力 污染物在大气中的转化,谢 谢！,
