环境与健康9(大气污染与健康)ppt课件.ppt

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1、第五节大气污染物浓度的估算1.大气湍流的基本概念大气的无规则运动称为大气湍流。风速的脉动（或涨落）和风向的摆动就是湍流作用的结果。湍流形成原因可以分为两种湍流；一是由于垂直方向温度分布不均匀引起的热力湍流，其强度主要取决于大气的稳定度；二是由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的机械湍流，其强度主要取决于风速梯度和地面粗糙度。实际上的湍流是上述两种湍流的叠加。大气扩散的基本问题，是研究湍流与烟流传播和物质浓度衰减的关系问题，目前处理这类问题有三种理论：1.梯度输送理论——通过菲克扩散理论的类比建立起来的。2.湍流统计理论——泰勒（G.I.Tayle

2、r）首先用统计学方法研究湍流扩散问题，并于1921年提出了著名的泰勒公式。萨顿（O.G.Sutton）首先应用泰勒公式，提出解决污染物在大气扩散的实用模式。高斯（Gaussian）在大量实测资料分析的基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设下的扩散模式，即高斯模式。3.相似理论2.高斯扩散模式1）高斯模式的有关假定  　　高斯扩散模式适用于均一的大气条件，以及地面开阔平坦的地区，点源的扩散模式。排放大量污染物的烟囱、放散管、通风口等，虽然其大小不一，但是只要不是讨论烟囱底部很近距离的污染问题，均可视其为点源。　　高斯扩散模式有4点假设条件：①污染

3、物的浓度在y、Z轴上都是正态分布②在整个扩散空间中，风速均匀不变；③污染源的源强是连续的、均匀的④在扩散过程中污染物的质量是不变的，即烟气到达避免全部反射，不发生沉降和化学反应。在下风向任意点（X，y，Z）的污染物浓度公式为：2）地面浓度模式　　高架源的地面浓度公式，z=02.污染物扩散浓度估算有效源高的计算烟囱的有效高度简称有效源高。    　　烟囱里排出的烟气，常常会继续上升，经过一段距离之后会逐渐变平。因此烟囱的最终高度比烟囱更高，这种现象称为烟气抬升。    　　由于烟气的抬升作用，相当于烟囱的几何高度增加了。因此，烟囱的有效高度等于烟囱

4、的几何高度与烟气的抬升高度之和。若用H表示烟囱的有效高度，HS表示几何高度，△H表示烟气的抬升高度，则：H= HS+△H烟气抬升的原因有二：一是烟气在烟囱内向上运动，具有一定的初始动量，使它离开烟囱后继续上升，这叫做动力抬升；二是由于烟气的温度高于周围空气的温度而产生一定的浮力，在浮力作用下而上升，这称为浮力抬升或热力抬升。动力抬升取决于烟气出口的流速和烟囱出口的内径，而浮力抬升高度主要取诀于烟气与周围炉温差。此外，烟囱出口处的平均凤速、大气稳定度等因素对烟气的抬升高度都有影响。有效源高是大气污染物扩散计算中的重要参数，正确地估算烟囱的有效高度，对大气

5、环境质量控制和烟囱的几何高度的设计都具有重要意义。几种常用的烟气抬升高度计算公式。①霍兰德（Holland）公式：△H=(vsD/){1.5+2.7[（Ts-Ta）/Ts]D}=(1/)(1.5vsD+9.6*10-3QH)式中vs--烟气出口流速，m/s；D--烟囱出口内径，m；--烟囱出口处的平均风速，m/s；Ts--烟囱出口处的烟气温度，k；Ta--环境大气温度，k；QH--烟流的热施放率，kw；上式适用于中性大气条件。用于非中性大气条件时，霍兰德建议作如下修正：对不稳定大气，烟流抬升高度增加10-20％；对稳定大气，减少10-20%。普遍

6、认为，霍兰德公式比较保守，特别是当烟囱高热施放率强时偏差更大。布里格斯（Briggs）公式布里吉斯公式是用因次分析方法导出的，用实测资料推算的常数项。它的计算值与实测值比较接近，应用较广。下面给出适用于不稳定和中性大气条件下的计算式：我国的国家标准中推荐的公式我国的《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》GB/T13201-91中对烟气抬升计算公式作了如下规定：当QH≥2100kw和Ts-Ta≥35K时式中：n0、n1、n2——系数，按表中选取Pa——大气压力，hPa，取临近气象站年平均值；Qv——实际排烟量，m3/s；QH——烟气的然释放率，kw；T

7、s——烟囱出口处的烟气温度QH/Kw地表状况（平原）n0n1n2当QH≥21000农村或城市郊区1.4271/32/3城区及近郊区1.3031/32/32100≤QH﹤21000，且Ts-Ta≥35K农村或城市郊区0.3323/52/5城区及近郊区0.2923/52/53.特殊气象条件下扩散模式前面介绍的扩散模式，仅适用于整层大气具有同一稳定度的扩散，实践中经常出现有上部逆温的情况。它使污染物的垂直扩散受到限制，实际上只能在地面和逆温层底之间进行。因此，有上部逆温的扩散亦称“封闭型”扩散。1）封闭型扩散模式封闭型扩散模式推导思路首先假定，扩散到逆温

8、层中的污染物可忽略不计，把逆温层底看成是和地面一样能起全反射作用的镜面。这样，污染物就在地面和