环境科学概论8第八章-大气环境课件.ppt

1、环境科学概论8第八章 大气环境一、大气的结构与组成一、大气的结构与组成四、大气污染类型四、大气污染类型三、大气污染物三、大气污染物五、影响大气污染的因素五、影响大气污染的因素二、大气污染和污染源二、大气污染和污染源六、大气污染的危害六、大气污染的危害1 1、大气圈的结构、大气圈的结构 地球外围大气总质量6000万亿吨，是地球总质量的百万分之一。大气质量垂直分布不均，50%的质量集中在离地面5km以下，75%集中在10km以下，90%集中在30km以下。高度100 km以上的空气质量仅占整个大气圈质量的百万分之一，即可认为大气圈离地面高度为100 km。臭氧 吸收300平流层顶（+）（-）平流层

2、对流层对流层顶散逸层（+）（-）（+）热成层电离层中间层中间层顶200250绝对温度（K）50030007080506020409030040020010001030高 度（km）高度（k m）高度(km)每升高每升高100m，气温降低气温降低0.65 N2O2ArCO2NeHeKrH2XeO O3 3越往上氧、氦等气体的原子态越多越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的强烈照紫外线的强烈照射，射，N2和和O2产生产生不同程度的离解不同程度的离解大气边界层：大气边界层：在对流层下部靠近下垫面的在对流层下部靠近下垫面的1.21.5公里公里范围内的薄层大气。由于贴近地面，空气范围内的薄层大气。由于贴

3、近地面，空气运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。大气边界层的主要特征：大气边界层的主要特征：湍流运动、风、温度的垂直分布湍流运动、风、温度的垂直分布2 2、大气的组成、大气的组成1 1、恒定组分、恒定组分3 3、不定组分、不定组分2 2、可变组分、可变组分氮氮78.09%78.09%、氧、氧20.95%20.95%、氩氩0.93%.0.93%.共占总体积的共占总体积的99.74%99.74%。COCO2 2和水蒸汽。和水蒸汽。COCO2 2含量含量为为0.02-0.04%0.02-0.04%，水蒸汽，水蒸汽含量为含量为4%4%以下。以下。微粒、其它物质微

4、粒、其它物质与环境问题有关的大气成分与环境问题有关的大气成分二氧化碳：二氧化碳：来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。现状：在大气中的含量有增加的趋势。现状：在大气中的含量有增加的趋势。影响：强烈吸收地面的长波辐射，影响：强烈吸收地面的长波辐射，引起温室效应的加剧。引起温室效应的加剧。臭氧：臭氧：来源：高空通过光化作用，低空通过闪电来源：高空通过光化作用，低空通过闪电 或有机物氧化及高空传输。或有机物氧化及高空传输。作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生 物免受过量紫外线的灼伤。物免受过量紫外线的灼伤。分布：自然大气中含量很少

5、。随高度分布分布：自然大气中含量很少。随高度分布 不均匀，也随纬度和时间而异。不均匀，也随纬度和时间而异。水汽：水汽：来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。分布：随时间、地点变化很大。在铅直分布：随时间、地点变化很大。在铅直 方向，一般随高度增加而减少。方向，一般随高度增加而减少。影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。对生物的生长和发育有重要影响。对生物的生长和发育有重要影响。微粒：微粒：种类：固体微粒与液体微粒。种类：固体微粒与液体微粒。影响：影响太阳辐射传输，使能见度影响：影响太阳辐射传输，使能见度 变低，有的能起凝结核的作用。变

6、低，有的能起凝结核的作用。大气圈的作用大气圈的作用1 1、大气污染、大气污染 当大气中污染物质的浓度达到当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。物造成危害的现象叫做大气污染。(1)(1)按稳定性按稳定性固定、移动固定、移动(2)(2)按排放方式按排放方式高架源、线源、面源高架源、线源、面源(3)(3)按排放时间按排放时间连续、间断、瞬时连续、间断、瞬时(4)(4)按产生类型按产生类型工业污染源、家庭污染源、工业污染源、家庭污染源、汽车尾气汽车尾气2 2、大气污

7、染源、大气污染源污污染染源源天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。火山火山雷电造成的森林大火雷电造成的森林大火家庭家庭汽车汽车工业工业1 1、大气污染物、大气污染物 由于人类活动或自然过程排入大气，由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质和能并对人和环境产生有害影响的物质和能量称之。量称之。按来源，分为按来源，分为一次污染物一次污染物和和二次污染物二次污染物进入大气的一次污进入大气的一次污染物之间或与正常染物之间或与正常

8、大气组分发生反应，大气组分发生反应，以及在太阳辐射下以及在太阳辐射下引起光化学反应而引起光化学反应而产生的新的污染物，产生的新的污染物，它常比一次污染物它常比一次污染物对环境和人体的危对环境和人体的危害更为严重。害更为严重。直接由污染源排放的污染物直接由污染源排放的污染物2 2、一次污染物、一次污染物和二次污染物和二次污染物 按存在状态，分为按存在状态，分为颗粒物颗粒物和和气态污染物气态污染物常表示为总悬浮微粒物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。）、飘尘和降尘。主要有一次污染物：主要有一次污染物：SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1C12化合物化合物。二次污

9、染物：二次污染物：SO3、H2SO4、MSO4、NO2、MNO3、醛类、酮类、酸类。、醛类、酮类、酸类。其粒径绝大多数在其粒径绝大多数在100m100m以下，其中多数以下，其中多数在在10m10m以下。它是分散在大气中的各种粒以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。个通用的重要污染指标。飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PMPM1010（粒径（粒径10m10m）和）和PMPM2.52.5（粒径（粒径2.5m2.5m）。）。PMPM1010可以通过呼吸道进入人体，可以通过

10、呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，从而对人体健康产生危害，PMPM2.52.5的危害则更的危害则更为严重。为严重。降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直一般直径大于径大于30m30m，由于其自身的重力作用会很快沉，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。物程度的指标之一。3 3、主要大气污染物、主要大气污染物 一氧化碳一氧化碳氮氧化物氮氧化物碳氢化合物碳氢化合物硫氧化物硫氧化物微粒微粒 光化学烟雾光化学烟雾 主要污染物是一氧化碳和二氧化碳。大气中的碳主要污染物是

11、一氧化碳和二氧化碳。大气中的碳氧化物主要来自煤炭和石油的燃烧。碳和碳的化合氧化物主要来自煤炭和石油的燃烧。碳和碳的化合物在空气不充足的情况下燃烧，就会产生一氧化碳。物在空气不充足的情况下燃烧，就会产生一氧化碳。例如，例如，l l吨锅炉工业用煤燃烧约产生吨锅炉工业用煤燃烧约产生1.41.4千克一氧化千克一氧化碳；碳；l l吨居民取暖用煤燃烧约产生吨居民取暖用煤燃烧约产生2020千克以上的一氧千克以上的一氧化碳；一辆行驶中的汽车，每小时约产生化碳；一辆行驶中的汽车，每小时约产生l l千克千克l.5l.5千克一氧化碳。据统计，全世界每年排入大气中千克一氧化碳。据统计，全世界每年排入大气中的一氧化碳约

12、的一氧化碳约2.42.4亿吨，而且一氧化碳不能氧化，不亿吨，而且一氧化碳不能氧化，不易与其他物质发生反应，因此，一氧化碳对环境的易与其他物质发生反应，因此，一氧化碳对环境的污染绝不能忽视。污染绝不能忽视。二氧化碳虽然不是有毒物质，但大气中含量过二氧化碳虽然不是有毒物质，但大气中含量过高，就会形成高，就会形成“温室效应温室效应”，有可能给全球带来巨，有可能给全球带来巨大灾难。大灾难。碳氧化物碳氧化物主要污染物是一氧化氮和二氧化氮。大气中的氮氧主要污染物是一氧化氮和二氧化氮。大气中的氮氧化物大约有化物大约有2/32/3来自煤炭及石油产品燃烧，以及生产来自煤炭及石油产品燃烧，以及生产氮肥、有机中间体

13、、金属冶炼时产生的废气。燃烧氮肥、有机中间体、金属冶炼时产生的废气。燃烧1 1吨煤能产生吨煤能产生3.63.6千克千克9 9千克二氧化氮。还有约千克二氧化氮。还有约1/31/3来来自汽车的尾气。少量是由于自然界的火山爆发、雷自汽车的尾气。少量是由于自然界的火山爆发、雷击闪电等使大气中的氮和氧化合生成的。氮氧化物击闪电等使大气中的氮和氧化合生成的。氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人如哮喘病患者，会较易受病，呼吸系统有问题的人如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响。对儿童来说，氮氧化物可能会造成二氧化氮影响。对儿童来说

14、，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变。大气中氮氧化物含量达到一定导致肺部构造改变。大气中氮氧化物含量达到一定程度时，如果还有碳氢化合物、硫氧化物等存在，程度时，如果还有碳氢化合物、硫氧化物等存在，还有可能发生还有可能发生“光化学烟雾光化学烟雾”，危害人类健康。，危害人类健康。氮氧化物氮氧化物 是以碳元素和氢元素形成的化合物，是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。如甲烷、乙烷等烃类气体。碳氢化合物虽然对健康无害，但能导碳氢化合物虽然对健康无害，但能导致生成光化学烟雾。致生成光化学烟雾。碳氢化

15、合物碳氢化合物 主要污染物是二氧化硫，还包括硫酸及硫酸盐的微主要污染物是二氧化硫，还包括硫酸及硫酸盐的微粒等。据统计，全世界每年由于人类活动排放到大粒等。据统计，全世界每年由于人类活动排放到大气中的二氧化硫超过一亿五千万吨。其中气中的二氧化硫超过一亿五千万吨。其中2/32/3来自煤来自煤炭燃烧，炭燃烧，l/5l/5来自石油的燃烧。吸入二氧化硫可使呼来自石油的燃烧。吸入二氧化硫可使呼吸系统功能受损，加重已有的呼吸系统疾病吸系统功能受损，加重已有的呼吸系统疾病(尤其是尤其是支气管炎支气管炎)及心血管病。对于容易受影响的人，除肺及心血管病。对于容易受影响的人，除肺部功能改变外，还伴有一些明显症状如喘

16、气、气促、部功能改变外，还伴有一些明显症状如喘气、气促、咳嗽等。二氧化硫亦会导致死亡率上升，尤其是同咳嗽等。二氧化硫亦会导致死亡率上升，尤其是同时在高悬浮粒子含量的情况下。最易受二氧化硫影时在高悬浮粒子含量的情况下。最易受二氧化硫影响的人士包括患有哮喘病、心血管病或慢性肺病响的人士包括患有哮喘病、心血管病或慢性肺病(例例如支气管炎或肺气肿如支气管炎或肺气肿)者，儿童及老年人。大气中硫者，儿童及老年人。大气中硫氧化物含量大时，就可能形成酸雨。世界八大公害氧化物含量大时，就可能形成酸雨。世界八大公害之一的比利时马斯河谷事件就是由于二氧化硫污染之一的比利时马斯河谷事件就是由于二氧化硫污染造成的。造成

17、的。硫氧化物硫氧化物源自烟雾、尘埃、煤灰或冷凝气化物的固体或液态水源自烟雾、尘埃、煤灰或冷凝气化物的固体或液态水珠，能长时间悬浮于空气中，粒子大小由珠，能长时间悬浮于空气中，粒子大小由0.050.05至至100100微米不等，包括碳基，硫酸盐及硝酸盐粒子。可吸入微米不等，包括碳基，硫酸盐及硝酸盐粒子。可吸入颗粒物由天然及人为来源产生，包括海洋、泥土、车颗粒物由天然及人为来源产生，包括海洋、泥土、车辆废气、工业活动、建筑工程以及气相化学反应。辆废气、工业活动、建筑工程以及气相化学反应。空气中可吸入颗粒物对人体健康的影响决定于粒子空气中可吸入颗粒物对人体健康的影响决定于粒子侵入继而积聚于呼吸系统的

18、能力。直径侵入继而积聚于呼吸系统的能力。直径1010微米或以下微米或以下的可吸入颗粒物能直达并沉积于肺部，而引发不良的的可吸入颗粒物能直达并沉积于肺部，而引发不良的健康反应。可吸入颗粒物对人体健康的影响包括导致健康反应。可吸入颗粒物对人体健康的影响包括导致呼吸不适及呼吸系统症状呼吸不适及呼吸系统症状(例如气促、咳嗽、喘气等例如气促、咳嗽、喘气等)、加重已有的呼吸系统疾病及损害肺部组织，最易受可加重已有的呼吸系统疾病及损害肺部组织，最易受可吸入颗粒物影响的人士包括慢性肺部及心脏病、感冒吸入颗粒物影响的人士包括慢性肺部及心脏病、感冒或哮喘病患者，老年人及儿童。或哮喘病患者，老年人及儿童。可吸入颗粒

19、物可吸入颗粒物(PM10)氮氧化物（氮氧化物（NOxNOx）和碳氢化合物（）和碳氢化合物（HCHC）在大气环境中）在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种有害混合刺激性受强烈的太阳紫外线照射后产生一种有害混合刺激性烟雾烟雾光化学烟雾，在这种复杂的光化学反应过程光化学烟雾，在这种复杂的光化学反应过程中，主要生成光化学氧化剂（主要是中，主要生成光化学氧化剂（主要是O3O3）及其他多种）及其他多种复杂的化合物，统称光化学烟雾。复杂的化合物，统称光化学烟雾。光化烟雾对人体健康有较大危害，除刺激眼睛外，光化烟雾对人体健康有较大危害，除刺激眼睛外，还会引发气喘病、鼻炎、肺炎、头痛、恶心等。因此，还会引

20、发气喘病、鼻炎、肺炎、头痛、恶心等。因此，应当控制污染物排放，避免生成光化烟雾。气象条件应当控制污染物排放，避免生成光化烟雾。气象条件对光化烟雾的形成有重要影响，在有强烈日照的晴日、对光化烟雾的形成有重要影响，在有强烈日照的晴日、微风、接地逆温层存在时容易形成。在这种条件下减微风、接地逆温层存在时容易形成。在这种条件下减少污染物排放是防止产生光化烟雾的一种办法。少污染物排放是防止产生光化烟雾的一种办法。光化学烟雾光化学烟雾1 1、煤烟型污染（还原型）、煤烟型污染（还原型）主要污染源是燃煤。主要污染物主要污染源是燃煤。主要污染物是是SO2、CO和和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且微粒物质，

21、它们遇上低温、高湿的阴天，且风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。英国伦敦烟雾事件 19521952年年1212月月5 58 8日，一场灾难降临了英国伦敦。地处泰日，一场灾难降临了英国伦敦。地处泰晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心，一连几晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心，一连几日无风，风速表读数为零。大雾笼罩着伦敦城，又值城日无风，风速表读数为零。大雾笼罩着伦敦城，又值城市冬季大量燃煤，排放的煤烟粉尘在无风状态下蓄积木市冬季大量燃煤，排放的煤烟粉尘在无风状

22、态下蓄积木散，烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五散，烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五天烟雾弥漫，能见度极低。在这种气候条件下，飞机被天烟雾弥漫，能见度极低。在这种气候条件下，飞机被迫取消航班，汽车即便白天行驶也须打开车灯，行人走迫取消航班，汽车即便白天行驶也须打开车灯，行人走路都极为困难，只能沿着人行道摸索前行。路都极为困难，只能沿着人行道摸索前行。由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处

23、都可以呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处都可以听到咳嗽声。仅仅听到咳嗽声。仅仅4 4天时间，死亡人数达天时间，死亡人数达40004000多人。就多人。就连当时举办的一场盛大的得奖牛展览中的连当时举办的一场盛大的得奖牛展览中的350350头牛也惨头牛也惨遭劫难。一头牛当场死亡，遭劫难。一头牛当场死亡，5252头严重中毒，其中头严重中毒，其中1414头奄头奄奄待毙。奄待毙。2 2个月后，又有个月后，又有8O008O00多人陆续丧生。这就是骇多人陆续丧生。这就是骇人听闻的人听闻的 伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件。伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件伦

24、敦烟雾事件2 2、交通型污染（氧化型）、交通型污染（氧化型）污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是主要污染物是CO、NOX和和HC。在相对湿度较低的夏。在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染次污染光化学烟雾。它对人体、动植物、材料光化学烟雾。它对人体、动植物、材料均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。洛杉矶光化学烟雾 这类烟雾事件最有代表性的是美国洛杉矶光这类烟雾事件最有代表性的是美国洛杉矶光化学烟雾事件。化学

25、烟雾事件。19461946年秋天，洛杉肌持续高温。年秋天，洛杉肌持续高温。高温，人们倒可以忍受，叫人难以忍受的是，高温，人们倒可以忍受，叫人难以忍受的是，天空中总是弥漫着浅蓝色的烟雾，尤其是到了天空中总是弥漫着浅蓝色的烟雾，尤其是到了中午，人来到室外，就会被这种浅蓝色烟雾刺中午，人来到室外，就会被这种浅蓝色烟雾刺激得眼睛流泪，鼻流清涕，患有气管炎的人更激得眼睛流泪，鼻流清涕，患有气管炎的人更是受不了。是受不了。年月浅蓝色烟雾再次光顾洛杉矶，年月浅蓝色烟雾再次光顾洛杉矶，严重的汽车尾气污染再加上气温偏高，洛杉矶严重的汽车尾气污染再加上气温偏高，洛杉矶光化学烟雾的浓度非常高，导致了几千人受害，光化

26、学烟雾的浓度非常高，导致了几千人受害，两天之内就有多名岁以上老人死亡，两天之内就有多名岁以上老人死亡，相当于平时的倍多。相当于平时的倍多。这种浅蓝色烟雾的形成还与日光有很这种浅蓝色烟雾的形成还与日光有很大关系。由于烟雾中的有害化合物都大关系。由于烟雾中的有害化合物都是日光作用下产生的，所以称光化学是日光作用下产生的，所以称光化学烟雾。洛杉矶处于烟雾。洛杉矶处于5050千米长的盆地中，千米长的盆地中，510510月阳光强烈，气温高达月阳光强烈，气温高达3838，汽车排出的废气在日光作用下，极易汽车排出的废气在日光作用下，极易形成以臭氧为主的光化学烟雾。形成以臭氧为主的光化学烟雾。5050年代以来

27、，光化学烟雾事件在美国年代以来，光化学烟雾事件在美国其他城市和世界各地也相继出现，如其他城市和世界各地也相继出现，如日本、加拿大、意大利、澳大利亚等日本、加拿大、意大利、澳大利亚等 国的一些大城市都发生过。国的一些大城市都发生过。19741974年，年，中国的兰州化工区也出现过光化学烟中国的兰州化工区也出现过光化学烟雾。但因为光化学烟雾最早出现在洛雾。但因为光化学烟雾最早出现在洛杉矶，所以又称洛杉矶型烟雾。杉矶，所以又称洛杉矶型烟雾。洛杉矶的光化学烟雾洛杉矶的光化学烟雾 3、酸沉降污染、酸沉降污染它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）迁移到地表，或在含

28、酸气团气流的作用下直接迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的天然排放的SOX（SO2和和SO3）和和NOX（NO和和NO2），其天然源一般是全球分布的，而人为排放的其天然源一般是全球分布的，而人为排放的SOX和和NOX则具有地区性分布的特点。则具有地区性分布的特点。一）影响大气污染的气象因素一）影响大气污染的气象因素 风（风向、风速）风（风向、风速）大气垂直降温率大气垂直降温率逆温逆温大气稳定度大气稳定度降水降水雾雾 风风:空气的流动就形成风。空气的流动就形成风。风的形成风的形成：风主要由于气压的水平分

29、布风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。均是由温度分布不均造成。P4 P4 P4 P3 P3 P3 P2 P2 P2 P1 P1 P1 A B A B A B t1 t2 t1 t2 t1 t2 t1=t2 t1 t2 t1 t2 a b c 风的形成风的形成 风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不会停止运动。有温差存在，空气就不会停止运动。风向：影响污染物扩散方向风向

30、：影响污染物扩散方向风速：决定污染物的扩散和稀疏程度风速：决定污染物的扩散和稀疏程度风是矢量，有方向和大小，即风向和风速。风是矢量，有方向和大小，即风向和风速。风速风速(风的大小风的大小)：单位时间内空气在水平方向移动：单位时间内空气在水平方向移动的距离，常用单位：的距离，常用单位：m/sm/s，Km/sKm/s。风向风向(风的来向风的来向)：可用：可用8 8个方位或个方位或1616方位表示方位表示(地面地面风风),),见图见图2-22-2；也可用角度表示；也可用角度表示(高空风高空风):):以北为以北为零点，沿顺时针方向旋转零点，沿顺时针方向旋转 正北为正北为360360(或或0 0););

31、正东正东9090;正南正南180180;正西正西270270。风的度量（风向和风速）风的度量（风向和风速）风向频率：某方向的风占全年各风向总和风向频率：某方向的风占全年各风向总和的百分比。的百分比。污染系数：表示风向、风速联合作用对空污染系数：表示风向、风速联合作用对空气污染物的扩散影响。气污染物的扩散影响。该风向的平均风速风向频率污染系数各风向的总次数某风向出现次数风向频率P%100 风向玫瑰图：也叫风向频率玫瑰图，它是风向玫瑰图：也叫风向频率玫瑰图，它是根据某一地区多年平均统计的各个方向吹根据某一地区多年平均统计的各个方向吹风次数的百分数值，并按一定比例绘制，风次数的百分数值，并按一定比例

32、绘制，一般多用八个或十六个罗盘方位表示。玫一般多用八个或十六个罗盘方位表示。玫瑰图上所表示风的吹向，是指从外面吹向瑰图上所表示风的吹向，是指从外面吹向地区中心，如图（一）。地区中心，如图（一）。大气温度沿垂直方向随高度变化的速大气温度沿垂直方向随高度变化的速率率大气降温率。大气降温率。绝热垂直递减率（绝热直减率）：气块在绝热过程绝热垂直递减率（绝热直减率）：气块在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离时的温度变化值。中，垂直方向上每升降单位距离时的温度变化值。（通常取（通常取100m100m），单位：单位：/100/100m m。干绝热垂直递减率干绝热垂直递减率dd（干绝热直减率）干绝热直减率）

33、:干气块干气块（包括未饱和湿空气）在绝热过程中，垂直方向上每（包括未饱和湿空气）在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离的温度变化值。（通常取升降单位距离的温度变化值。（通常取100100米），根米），根据计算，得到据计算，得到dd约为约为0.98/100m0.98/100m，近似近似1/100m1/100m。干绝热递减率干绝热递减率湿空气团作绝热升降时情况较复杂，在升降湿空气团作绝热升降时情况较复杂，在升降过程中若无相变化，其温度直减率和干绝热直过程中若无相变化，其温度直减率和干绝热直减率一样，每升降减率一样，每升降100100m m，温度变化温度变化1 1；若有；若有相变化，每升高相变化，每

34、升高100100m m，温度变化小于温度变化小于11。湿空。湿空气上升达到饱和状态并开始凝结的高度称为凝气上升达到饱和状态并开始凝结的高度称为凝结高度，在凝结高度以下，其温度变化同干空结高度，在凝结高度以下，其温度变化同干空气一样；在凝结高度以上，温度变化小于干空气一样；在凝结高度以上，温度变化小于干空气的变化值，饱和空气每上升（或下降）单位气的变化值，饱和空气每上升（或下降）单位距离空气的温度变化，称为湿绝热递减率距离空气的温度变化，称为湿绝热递减率mm，约为约为0.5/1000.5/100m m。湿空气的绝热变化湿空气的绝热变化（1 1）温度层结：温度随高度的分布情况。它影响）温度层结：温

35、度随高度的分布情况。它影响大气垂直方向的流动情况，由于地面构筑物不同，大气垂直方向的流动情况，由于地面构筑物不同，温度层结不同。温度层结不同。（2 2）温度层结类型）温度层结类型温度随高度的增加而降低（温度随高度的增加而降低（Z tZ t），），正常分正常分布，或递减层结，一般情况是这种规律。布，或递减层结，一般情况是这种规律。温度梯度等于或近似于温度梯度等于或近似于1/1001/100m m，称中性层结。称中性层结。温度随高度增加而升高（温度随高度增加而升高（Z t Z t ），），称为逆称为逆温层结。温层结。温度不随高度变化，称为等温层结。温度不随高度变化，称为等温层结。见下图所示：见下图

36、所示：气温的垂直分布气温的垂直分布图：层结曲线 a 递减层结 b 中性层结 c 逆温层结 d 等温层结 层结曲线 高度Z（m）温度 t()a b d c 定义：定义：大气稳定度是指气块受任意方向大气稳定度是指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。它表示在大气层中的个别空气块是程度。它表示在大气层中的个别空气块是否安于原在的层次，是否易于发生垂直运否安于原在的层次，是否易于发生垂直运动，即是否易于发生对流。动，即是否易于发生对流。假如有一团空气受到对流冲击力的作用，产生了假如有一团空气受到对流冲击力的作用，产生了向上或向下的运动，那末就可能出

37、现三种情况：向上或向下的运动，那末就可能出现三种情况：如果空气团受力移动后，逐渐减速，并有返回原如果空气团受力移动后，逐渐减速，并有返回原来高度的趋势，这时的气层，对于该空气团而言是来高度的趋势，这时的气层，对于该空气团而言是稳定的；稳定的；如空气团一离开原位就逐渐加速运动，并有远离如空气团一离开原位就逐渐加速运动，并有远离起始高度的趋势，这时的气层，对于该空气团而言起始高度的趋势，这时的气层，对于该空气团而言是不稳定的；是不稳定的；如空气团被推到某一高度后，既不加速也不减速，如空气团被推到某一高度后，既不加速也不减速，这时的气层，对于该空气团而言是中性气层。这时的气层，对于该空气团而言是中性

38、气层。1）概念）概念 当气块处于平衡位置时，具有与四周大气相当气块处于平衡位置时，具有与四周大气相同的气压、温度和密度，即同的气压、温度和密度，即Pi0=P0，Ti0=T0，i0=0。当它受到扰动后，就按绝热过程上升。当它受到扰动后，就按绝热过程上升Z，其状态为其状态为Pi，Ti，i；而这时四周大气的状态为；而这时四周大气的状态为P，T，。除了根据准静力条件有。除了根据准静力条件有Pi=P外，而外，而Ti、i一一般与般与T，不相等。不相等。单位体积气块受到两个力的作用，一是四周大单位体积气块受到两个力的作用，一是四周大气对它的浮力气对它的浮力g，方向垂直向上；另一是本身的重，方向垂直向上；另一

39、是本身的重力力ig，方向垂直向下，两力的合力称为层结内力，方向垂直向下，两力的合力称为层结内力，以以f表示之，加速度表示之，加速度a即由该力作用而产生的。即由该力作用而产生的。fgig单位质量气块所受的力就是加速度，所以单位质量气块所受的力就是加速度，所以（259）式就是判别稳定度的基本公式。当空气）式就是判别稳定度的基本公式。当空气块温度比周围空气温度高，即块温度比周围空气温度高，即Ti T，则它将受到，则它将受到一向上加速度而上升；反之，当一向上加速度而上升；反之，当TiT，将受到向，将受到向下的加速度；而下的加速度；而Ti=T，垂直运动将不会发展。，垂直运动将不会发展。综上所述，某一气层

40、是否稳定，实际上就是某一运动的空综上所述，某一气层是否稳定，实际上就是某一运动的空气块比周围空气是轻还是重的问题。比周围空气重，倾向于气块比周围空气是轻还是重的问题。比周围空气重，倾向于下降；比周围空气轻，倾向于上升；和周围空气一样轻重，下降；比周围空气轻，倾向于上升；和周围空气一样轻重，既不倾向于下降也不倾向于上升。空气的轻重，决定于气压既不倾向于下降也不倾向于上升。空气的轻重，决定于气压和气温，在气压相同的情况下，两团空气的相对轻重的问题，和气温，在气压相同的情况下，两团空气的相对轻重的问题，实际上就是气温的问题。在一般情形之下，在同一高度，一实际上就是气温的问题。在一般情形之下，在同一高

41、度，一团空气和它周围空气大体有相同的温度。如果这样一团空气团空气和它周围空气大体有相同的温度。如果这样一团空气上升，变得比周围空气冷一些，它就重一些。那末，这一气上升，变得比周围空气冷一些，它就重一些。那末，这一气层是稳定的。反之，这团空气变得比周围空气暖一些，因而层是稳定的。反之，这团空气变得比周围空气暖一些，因而轻一些，那末，这一气层是不稳定的。至于中性平衡的气层，轻一些，那末，这一气层是不稳定的。至于中性平衡的气层，是这团空气上升到任何高度和周围空气都有相同的温度，因是这团空气上升到任何高度和周围空气都有相同的温度，因而有相同的轻重。而有相同的轻重。大气是否稳定，通常用周围空气的温度直减

42、大气是否稳定，通常用周围空气的温度直减率（率（）与上升空气块的干绝热直减率（）与上升空气块的干绝热直减率（d d）或湿绝热直减率（或湿绝热直减率（m m）的对比来判断。）的对比来判断。2）判断大气稳定度的基本方法）判断大气稳定度的基本方法 考虑干绝热的情况：当干空气或未饱和的空气块上升考虑干绝热的情况：当干空气或未饱和的空气块上升Z高度时，其温度为高度时，其温度为Ti=Tio-dZ；而周围的空气温度为；而周围的空气温度为T=T0-Z。因为起始温度相等，即。因为起始温度相等，即Ti0=T0，以此代入，以此代入（259）式，则得）式，则得（d）的符号，决定了加速度）的符号，决定了加速度a与扰动位移

43、与扰动位移Z的方向的方向是否一致，亦即决定了大气是否稳定。是否一致，亦即决定了大气是否稳定。当当d，若，若Z0，则，则a0，加速度与位移方向相反，加速度与位移方向相反，层结是稳定的；层结是稳定的；当当d，若，若Z0，则，则a0，加速度与位移方向一致，加速度与位移方向一致，层结是不稳定的；层结是不稳定的；当当=d，a=0，层结是中性的。，层结是中性的。综上所述，可以得出如下几点结论：综上所述，可以得出如下几点结论：1.愈大，大气愈不稳定；愈大，大气愈不稳定；愈小，大气愈稳定。如果愈小，大气愈稳定。如果很小，很小，甚至等于零（等温）或小于零（逆温），那将是对流发展的甚至等于零（等温）或小于零（逆温

44、），那将是对流发展的障碍。所以习惯上常将逆温、等温以及障碍。所以习惯上常将逆温、等温以及很小的气层称为阻很小的气层称为阻挡层。挡层。2.当当m时，不论空气是否达到饱和，大气总是处于稳定时，不论空气是否达到饱和，大气总是处于稳定状态的，因而称为绝对稳定；当状态的，因而称为绝对稳定；当d时则相反，因而称为时则相反，因而称为绝对不稳定。绝对不稳定。3.当当dm时，对于作垂直运动的饱和空气来说，大气时，对于作垂直运动的饱和空气来说，大气是处于不稳定状态的；对于作垂直运动的未饱和空气来说，是处于不稳定状态的；对于作垂直运动的未饱和空气来说，大气又是处于稳定状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。大气又是处

45、于稳定状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。这样，如果知道了某地某气层的这样，如果知道了某地某气层的值，就可以利用上述值，就可以利用上述判据，分析当时大气的稳定度。判据，分析当时大气的稳定度。3)大气稳定度对大气污染的影响大气稳定度对大气污染的影响大气稳定度对烟流扩散有很大的影响，大气稳定度对烟流扩散有很大的影响，不同稳定度导致从烟囱排出的烟羽形状不不同稳定度导致从烟囱排出的烟羽形状不同。同。下面是与稳定度有关的五种典型烟流。下面是与稳定度有关的五种典型烟流。平展型 漫烟型 波浪型 熏烟型 扇型 锥型 爬升型 屋脊型 T Z Z Z T T d -d 0 0 d -d-1 稳 定 晴 夜、早

46、晨 下 部 不 稳 定，上 部 稳 定 早8-1 0时，时 间 短，危 害 重 不 稳 定 Z Z T T -d 0 中 性 稳 定 强 风、阳 光 下 部 稳 定，上 部不 稳 定，污 染 小 逆温逆温气温随高度增加而增加的现象气温随高度增加而增加的现象对流层大气的热量主要直接来自地面的长对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射，一般情况下，离地面越远，气温波辐射，一般情况下，离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，平均垂越低，即气温随高度增加而递减，平均垂直递减率为直递减率为0 065/10065/100米。米。有逆温层存在时，大气层结稳定，具有抑有逆温层存在时，大气层结稳定，具有

47、抑制对流的作用。逆温层下面常聚集着大量制对流的作用。逆温层下面常聚集着大量的气溶胶粒子和水汽，有利于云、雾的形的气溶胶粒子和水汽，有利于云、雾的形成，而不利于空气污染物的扩散，对大气成，而不利于空气污染物的扩散，对大气污染有重要影响。污染有重要影响。逆温层的消失时间逆温层的消失时间逆温层高度逆温层高度逆温层厚度逆温层厚度逆温的强度逆温的强度概念概念辐射逆温辐射逆温下沉逆温下沉逆温平流逆温平流逆温湍流逆温湍流逆温锋面逆温锋面逆温逆温种类逆温种类在晴朗无风或微风的夜晚，地面很快辐射冷却，在晴朗无风或微风的夜晚，地面很快辐射冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近贴近地面的大气层也随之降温。

48、由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈远，降温愈少，因而形成了降温愈多；离地面愈远，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温。自地面开始的逆温。随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失也快，冬季夜长，逆温夜短，逆温层较薄，消失也快，冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。层较厚，消失较慢。辐射逆

49、温辐射逆温 常发生在山地。山坡上的冷空气沿山坡常发生在山地。山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以又称为地形逆温。如美国的洛成的，所以又称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有杉矶因周围三面环山，每年有200200多天出现多天出现逆温现象。逆温现象。下沉逆温下沉逆温当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响气层之上

50、时，底层空气因受下垫面的影响迅速降温，上层空气因距离较远，降温较迅速降温，上层空气因距离较远，降温较少，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由少，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和冷地表面的温差决定。温差大，暖空气和冷地表面的温差决定。温差大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现逆温。流到大陆上时，常常出现逆温。平流逆温平流逆温对流层中，冷暖空气相遇，暖空气密度小，对流层中，冷暖空气相遇，暖空气密度小，爬升到冷空气的上面，两者之间形成一个爬升到冷空气的上面，两者