影响大气污染物迁移的因素——大气组成及层的结构(三)

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2020年09月08日

  大气污染物在大气中迁移时受到多种因素的影响,主要有气象动力因子(如风和湍流)、由于天气形势和地形地貌造成的逆温现象以及污染源本身的特性等。

  气象动力因子主要指风和大气湍流。风和大气揣流对污染物在大气中的扩散和稀释起着决定性作用。

  (1)风风对大气污染物的影响包括风向和风速的大小两个方面,风向影响污染物的扩散方向,而风速的大小决定着污染物的扩散和稀释的状况。一般情况下,污染物在大气中的浓度与污染物的总排放量成正比,而与平均风速成反比,若风速增加一倍,则在下风向污染物的浓度将减少一半。

  (2)大气湍流大气湍流是指大气以不同的尺度做无规则运动的流体状态。风速的脉动和风向的摆动就是湍流作用的结果。风速有大小,具有阵发性,并在主导风向上还会出现上下左右无规则的阵发性搅动。污染物进入大气后,除随风做整体漂移外,湍流的混合作用不断将新鲜空气、卷入污染烟气中,或将烟气卷人新鲜空气中,使污染物分散稀释。大气污染物的扩散主要是靠大气湍流作用。风速越大,湍流越强,污染物的扩散速率就越快,污染物的浓度就越低。

  湍流尺度的大小对污染物的扩散、稀释有很大影响。当湍流的尺度比烟团的尺度小时,烟团向下风向移动,并进行缓慢的扩散。当烟团被大尺度的大气湍流夹带时,烟团处于比它尺度大的大气湍流作用下的扩散状态,其本身截面尺度变化不大,当湍流的尺度有大有小时,因为烟团同时受到多种尺度的湍流作用,烟团容易被湍流拉开、撕裂,烟团能很快扩散。

  天气形势是指大范围气压分布的状况。局部地区的气象条件总是受天气形势的影响,因而局部地区大气污染物的扩散条件与大气的天气形势是互相联系的。不利的天气形势和地形特征结合在一起常使大气污染程度加重。例如,由于大气压分布不均,在高压区里存在着下沉气流,由此使气温绝热上升,于是形成上热下冷的逆温现象,这种逆温称下沉逆温。它具有持续时间长、分布广等特点,使从污染源排放出来的污染物长时间地积累在逆温层中而不能扩散。世界上一些较大的大气污染事件大多是在这种天气形势下形成的。因地形地貌不同,从污染源排出的污染物的危害程度也不同。如高层建筑等体形大的建筑物背风区风速下降,在局部地区产生涡流,这样就阻碍了污染物的迅速排走,而使其停滞

  地形地貌的差异,往往形成局部空气环流,对当地的大气污染起显著作用。典型的局部空气环流有海陆风、山谷风和城市热岛效应等。

  (1)海陆风海陆风是海洋或湖泊沿岸常见的现象,是海风(或湖风)和陆风的总称。在白天,由于地表受太阳辐射后,陆地升温比海面快,陆地上的大气气温高于海面上的大气气温,产生了海陆大气之间的温度差、气压差。使低空大气由海洋流向陆地,形成海风,而高空大气从陆地流向海洋,它们同陆地上的上升气流和海洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流。

  到了夜间,地表散热降温比海面快,在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差。这使低空大气从陆地流向海洋,形成陆风,高空大气则从海洋流向陆地,它们与陆地下降气流和海面上升气流一起构成了海陆风局地环流。海陆风是以24h为周期的一种大气局地环流。

  由上可知,建在海边排出污染物的工厂,必须考虑海陆风的影响,因为有可能出现在夜间随陆风吹到海面上的污染物,在白天又随海风吹回来,或者进入海陆风局地环流中,使污环境化学染物不能充分地扩散稀释而造成严重的污染。

  在江河湖泊的水陆交界地带也会产生水陆风局地环流,称为水陆风,但水陆风的活动范围和强度比海陆风要小。

  (2)山谷风山谷风是山区常见的现象,是山风和谷风的总称。它主要是由于山坡和谷地受热不均匀而产生的。在白天,太阳首先照射到山坡上,使山坡上大气比谷地上同高度的大气温度高,形成了由谷地吹向山坡的风,称为谷风。在高空,大气则由山坡流向山谷,它们同山坡上升气流和谷地下降气流一起形成了山谷风局地环流。在夜间,山坡和山顶比谷地冷却得快,使山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷底,形成山风。在高空,大气则从山谷流向山顶,它们同山坡下降气流和谷地上升气流一起构成了山谷风局地环流。

  山风和谷风的方向是相反的,在不受大气影响的情况下,山风和谷风在一定时间内进行转换,这样就在山谷构成闭合的环流,污染物往返积累,往往会达到很高的浓度,造成严重的大气污染。

  (3)城市热岛效应城市热岛效应是由城乡温度差引起的城市热岛环流或城郊风。产生城乡温度差异的主要原因是:城市工业集中、人口密集;城市热源和地面覆盖物(如建筑、水泥路面等)热容量大,白天吸收太阳辐射热,夜间放热缓慢,使低层空气冷却变缓,与郊区形成显著的差异。这种导致城市比周围地区热的现象称为城市热岛效应。

  由于城市温度经常比郊区高,气压比郊区低,所以在晴朗平稳的天气下可以形成一种从周围郊区吹向城市的特殊的局地风,称为城郊风。这种风在市区汇合就会产生上升气流。因此,若城市周围有较多产生污染物的工厂,就会使污染物在夜间向市中心输送,造成严重污染,尤其是夜间城市上空有逆温存在时。

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