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(完整)高斯扩散模型

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大气污染扩散第一节大气结构与气象有效地防止大气污染的途径,除了采用除尘及废气净化装置等各种工程技术手段外,还需充分利用大气的湍流混合作用对污染物的扩散稀释能力,即大气的自净能力。污染物从污染源排放到大气中的扩散过程及其危害程度,主要决定于气象因素,此外还与污染物的特征和排放特性,以及排放区的地形地貌状况有关。下面简要介绍大气结构以及气象条件的一些基本概念。一、大气的结构气象学中的大气是指地球引力作用下包围地球的空气层,其最外层的界限难以确定。通常把自地面至 1200km 左右范围内的空气层称做大气圈或大气层,而空气总质量的 98.2%集中在距离地球表面 30km 以下。超过 1200km 的范围,由于空气极其稀薄,一般视为宇宙空间。自然状态的大气由多种气体的混合物、水蒸气和悬浮微粒组成。其中,纯净干空气中的氧气、氮气和氩气三种主要成分的总和占空气体积的 99.97%,它们之间的比例从地面直到90km 高空基本不变,为大气的恒定的组分;二氧化碳由于燃料燃烧和动物的呼吸,陆地的含量比海上多,臭氧主要集中在 55〜60km 高空,水蒸气含量在 4%以下,在极地或沙漠区的体积分数接近于零,这些为大气的可变的组分;而来源于人类社会生产和火山爆发、森林火灾 、海啸、地震等暂时性的灾害排放的煤烟、粉尘、氯化氢、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物为大气的不定的组分。大气的结构是指垂直(即竖直)方向上大气的密度、温度及其组成的分布状况。根据大气温度在垂直方向上的分布规律,可将大气划分为四层:对流层、平流层、中间层和暖层,如图 5—1 所示。1.对流层对流层是大气圈最靠近地面的一层,集中了大气质量的 75%和几乎全部的水蒸气、微尘杂质。受太阳辐射与大气环流的影响,对流层中空气的湍流运动和垂直方向混合比较强烈,主要的天气现象云雨风雪等都发生在这一层,有可能形成污染物易于扩散的气象条件,也可能生成对环境产生有危害的逆温气象条件。因此,该层对大气污染物的扩散、输送和转化影响最大。大气对流层的厚度不恒定,随地球纬度增高而降低,且与季节的变化有关,赤道附近约为 15km,中纬度地区约为 10〜12km,两极地区约为 8km;同一地区,夏季比冬季厚。一般情况下,对流层中的气温沿垂直高度自下而上递减,约每升高 100m 平均降低 0.65°C。1601602002202402602903W^m

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