《[理学]ch021-2 污染物在大气中的迁移2010》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[理学]ch021-2 污染物在大气中的迁移2010（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 大气环境化学,学习目的： 熟悉大气层结构，主要大气污染物，大气运动的基本规律。 掌握重要污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理。 了解描述大气污染的数学模型和酸雨、温室效应以及臭氧层破坏等全球性环境问题。,第一节 大气的组成、结构和性质,2.1.1大气的组成,可变组分CO2: 0.033, 0.05,恒定组分,Note: 25 km; M平均 = 29.0;,N2: 78.09 (V%), 75.52 (M%) O2: 20.95, 23.15 Ar: 0.93, 1.28 He, Ne, Kr, Xe: 2.5010-3 (V%),不定组分,尘埃、CH4、H2S、SO2、
2、NH3、NOx 、CO、O3等( 5000 m中云：2500 - 5000 m低云： 2500 m；云量：云遮蔽天空的成数。将可见天空分为10份，被云遮挡了几份，云量就是几。晴空无云，云量为0，乌云遮天，云量为10.云量的记录：总云量 / 低云量,5、辐射,热辐射物体的温度愈高，其辐射能力（量）E 愈强；且最大辐射能力所对应的波长m愈短。对于黑体：,Wien Displacement Law (1893),Stefan-Boltzmann Law (1879-1884),电磁波谱,太阳辐射(短波辐射)m：Ts = 6000 K483 nm 地面辐射(长波辐射)m：Ts = 285 300 K
3、10 m,太阳辐射、地面辐射,太阳辐射能量的组成,可见光,红外,电波,紫外,X射线,r 射线,9%,50%,41%,太阳辐射光谱曲线,太阳与地球辐射光谱,太阳常数(I0)I0 = 1368 W/m2= 1.98 cal/cm2min 太阳高度角(h)太阳光线与水平地面间的夹角叫太阳高度角。Sinh = S0/S, I0S0 = IS,太阳辐射强度,I = I0Sinh,太阳总辐射 = 直接辐射 + 散射辐射,直接辐射计算,太阳有效辐射 = 太阳总辐射 地面反射辐射,大气对太阳辐射的消减作用,吸收作用,O3；紫外区：200 320 nm （强）可见区：450 700 nm（弱）O2： 远紫外区：
4、大气散射主要减弱了太阳可见光区的辐射。,反射作用,云层反射: 反射率50 55%尘埃反射: 一般较小地面反射: 反射率29%34%,大气辐射与地球的能量平衡,大气辐射大气吸收地面长波辐射向外辐射 能量，地面是大气的主要热源。 大气窗 (atmospheric window)813 m辐射很少被吸收，该波长范围可用于卫星的红外遥感技术，称为大气窗。 地球的能量平衡Esun Eearth; dTs 0,地球的能量平衡,非绝热过程因温差而与周围空气进行热交换；如气团的水平运动；绝热过程膨胀时气团对外做功(降温)； 压缩时外界对气团做功(升温)； 如气团的垂直运动。气团运动与温度变化,2.2.2 大气
5、的热力过程,1、绝热过程和非绝热过程,干洁气团：类似理想气体；湿气团：考虑相变潜热的影响，温度效应缓和；干洁气团、湿气团温度变化均取决于绝热与非绝热过程之和。,2、气团运动的绝热过程与泊松(Poisson)方程,干洁气团可视为理想气体，其垂直运动近似为绝热过程,热力学第一定律：dU = Q W; 其中：dU = CvdT, Q = 0, W = pdV 气体状态方程：pV = RT (1mol),R = 287 J/ kgK CP = 996.5 J/kgK R/CP = 0.288,泊松方程推导线索,泊松方程反映在绝热过程中气团温度随外界气压的变化规律：,其中：,或,3、气团运动的干绝热递减
6、率,泊松方程：,准静力条件:,干绝热递减率：干洁气团温度随高度的变化值。,推导线索,压高方程：,气体状态方程：,Pi = P，dPi = dP,2.2.3 大气稳定度,1、温度层结描述气温随高度的变化曲线叫温度层结曲线，简称温度层结,用气温的垂直递减率表示：,可以 0, 0, = 0；对流层:平均 = 0.65 /100 m逆温： 0，不稳定， 2-3m/s抑制。 2、下沉逆温（地面逆温） 下沉压缩增温效应引起。 3、湍流逆温（高空逆温）低层空气湍流混合形成。,2.2.4 逆温,2.2.5 混合层的厚度,大气混合层：把不连续面以下能够发生强烈湍流混合的层次，其高度称为混合层厚度。 意义：混合层
7、厚度愈大，污染物垂直扩散的范围越大，体现了大气稀释输送污染物的能力。 混合层厚度确定(Holzworth法)：在温度高度图上，从上午最大地面温度作干绝热线，与早晨温度探空曲线的交点高度即当日最大混合层厚度(MMD, Maxium Mixing Depths) 。,rd 绝热线,MMD,r 早晨探空曲线,T,Z,日最高地面气温,确定最大混合层厚度示意图,1、海陆风 白天海风：吹向陆地，形成逆温；夜间陆风：吹向海洋，不易形成逆温。 2、城郊风由城市热岛效应造成。 3、山谷风白天：山坡升温快，形成谷风； 夜间：山坡降温快，形成山风。,2.2.6 局地环流对污染物扩散的影响,危害：易造成污染物往返循环，成为局地环流，污染物难以扩散出去，不断累积达到很高的浓度。,城市热岛效应,1、何谓大气的温度层结？简述大气垂直结构的主要特征。 2、何谓逆温？逆温的类型及其成因？逆温对污染物扩散的影响？ 3、何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率？如何判断大气稳定度？混合层厚度的意义？如何确定大气混合层厚度？ 4、推导大气压强随温度和高度变化的计算公式： 5、设地面处温度为T0=25,P0=1.01105帕.现有一气团从该地绝热上升，用探空气球测得地面以上5km高处气温T=-13,求该处压强（P）。,思考题,
