大气物理化学基础

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1、第二章大气物理化学基础一、大气污染物扩散与气象的关系（一）地球大气特征1、大气的组成:（1）恒定组分：指干净大气的组分（CO2除外）（2）可变组分：CO2和H2O（3）不定组分；指大气中的污染物质2、大气的结构及作用（1）结构：前面已介绍。（2）作用：A、大气是生命活动不可缺少的物质，大气中的氮和氧等元素是生物体的支柱，每人每天平均吸入15Kg的空气；B、大气通过紫外线照射和雷电火花合成有机物；C、保护地球一切生命的安全，减弱陨石和紫外线的损伤；D、保护地球表面的热量，调节气候；E、大气是某些环境物质运移的载体。（二）气象要素1、风与风向（1）风：指大气的水平运动。（2）风向：

2、指风的来向。风向可用8个方位或16个方位表示，也可用角度表示。以正北方向为零度，将圆角分为360°，顺时针旋转。例如风从北方吹来称为北风（N）或称风向为0°，东南方吹来的风称东南风（SE）或称风向135°。主导风向；风向是经常变化的，不同地区在一年中都有经常出现的风向，即主导风向。风向频率:表示某风向出现的次数占全年各方向风向出现总次数的百分比。风向决定了污染物的扩散方向。（3）风速：指单位时间内空气在水平方向运动的距离，单位用m/s或km/s表示。风速是一个矢量，具有大小和方向。在大气边界层中，磨擦力随高度的增加而减小，当气压梯度力不随时高度变化时，风速随距地面高度增加而增大

3、，风向与等压线的交角随高度增加而减小。通常大气中的污染物浓度与风速成反比，风速增加一倍，下风向浓度将减少一半。2、气温与气压（1）气温：这里指地面气温，一般是指距地面1.5m高处在百叶箱中观测到的空气温度。常用的气温单位为摄氏温度（℃）、热力学温度（K）和华氏温度（°F）。三者之间的换算公式如下：{T}K={t}℃+273.15{t}℃=5/9×({t}°F－32)气温与大气污染的关系：近地层大气的温度是不断变化的。近地层大气温度的垂直分布决定了大气的稳定程度，以至影响大气污染物的扩散和稀释。因此气温的垂直分布与大气污染程度密切相关。（2）气压：单位面积上承受的大气柱的重力，即

4、大气的压强。大气层中不同的地方气压不同而产生压力差，从而引起空气的运动。气压的单位有：大气压、帕、毫巴、毫米汞柱，它们之间的关系如下1atm=101325Pa=1013.25mbar=760mmHg3、大气湿度：表示大气中水汽含量和潮湿程度的重要物理量，它与天气变化密切相关。大气湿度的常用表示方法有以下几种：（1）绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量，单位：g/m3.(2)水汽压力：空气中所含水汽的分压力，与气压用相同单位mmHg或Pa。注意：通常气温条件下水汽压的值与绝对湿度的值相差不大，因此实际工作中常以水汽压来代替绝对湿度（3）相对湿度：大气中水汽压与同一温度下的饱和水

5、汽压之比，用百分数表示。（4）露点：气压不变的情况下，降低气温使其达到饱和时的那个温度称为露点。根据气温与露点之差可以判断空气的饱和程度，即相对湿度的大小。差值越大，相对湿度越小；反之亦然。4、云与辐射（1）云（2）辐射:物质以电磁波形式放射能量。（3）云和辐射的关系：云对辐射起屏障作用，它即能阻挡白天的太阳辐射，又阻挡地面向上的辐射。总的效果是减少垂直温度梯度，减弱的程度视云量的多少而定。阴天，温度层结的昼夜变化几乎消失，大气接近中性状态；同理，温度层结也随季节变化。例如，夏季递减强度大，频率高，大气不稳定；冬季，逆温强度大，频率高，大气多出现稳定态。由此可见，辐射和云对大气

6、稳定度可产生重要影响，从而影响到大气污染物的扩散稀释。二、影响大气污染物扩散能力的主要因素大气的运动变化主要是由大气中热能的交换引起的，热能主要来自于太阳，热能的交换使得大气的温度有升有降。空气的运动和气压系统的变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，生成复杂的气象变化和气候变化。影响大气污染物扩散的主要因素有两方面：一是气象的动力因素；二是热力因素。（一）影响大气污染物扩散因素中的动力因素1、风：对大气污染物质的作用是（1）输送作用（2）稀释作用2、湍流：指大气中存在着不同于主流方向各种尺度的次生运动或称为旋涡运动。（1）影响大气湍流的因子：

7、大气垂直稳定度（该因子形成的大气湍流称为热力湍流）、近地面的风速、下垫面的粗糙情况等机械因素（该因子形成的湍流称为机械湍流）（2）对大气污染物的作用：混合稀释风和湍流对大气污染的影响：风和湍流是决定污染物在大气中的扩散状态的最直接和最本质的因子，是决定污染物扩散的决定因素。凡有利于增大风速、增强湍流的气象条件，都有利于污染物的稀释扩散，否则将会使污染严重。（二）影响大气污染物扩散因素中的热力因素热力因素主要指大气的温度层结和大气稳定度。温度层结：指地球表面上方的大气温度随高度的变化情况，即在