风向、风速、大气稳定度等对大气污染物扩散的影响

Question

如题所述

Answer 1

在自然条件下，风、雨、云、雾、太阳辐射量、大气稳定度以及特殊的逆温层等，都对大气污染有一定的影响。

气体扩散，主要是风的作用。风，包括风向、风速和湍流几个方面。风向，即风的吹向，决定污染的地域。一般来说，把住宅区建在污染源的主导风向的下风向是不利的，它容易受到有害气体的危害。风速，即风的强弱，会影响近地面的大气污染物的扩散速度。污染物在大气中排放的浓度与总排放量成正比，而与平均风速成反比。若风速增加一倍，则下风侧有害气体浓度就减少一半。因为风力的加大，使单位时间内通过烟波断面的空气量增大和湍流扩散增强，起着稀释烟尘污染的作用。湍流，是指不规则流动的空气。仔细观察风，就会感到风速时大时小，有阵性，而且沿主导风向常出现左右和上下的无规则摆动。这种无规则的阵性摆动，叫做大气湍流。大气污染物的扩散，主要是靠大气湍流的作用。

太阳辐射量，即日射强时，地面空气温度升高很快，排到大气中的污染物质，就随着上升的气流而被排送高空与上层空气交换，进行自然净化。

大气稳定度，也是影响大气稀释能力的一个重要气象因素。在白天，太阳辐射使地面温度上升，靠近地面的空气密度比上空的小，轻的空气在下，重的空气在上，容易使上下空气对流扰动。这时大气处于不稳定状态，向空气中排放的污染物就容易稀释。但是在夜间则相反，地面发生热量向外辐射，地表冷却，温度下降，靠近地面的温度比上空的空气温度低，称为逆温。这时重的空气在下，轻的空气在上，很难使大气发生上下交换，大气处于稳定状态。这种逆温层的厚度，可达几十米以至几百米。它象一个大盖子笼罩大地，阻止地面气流上升运动，使污染物停滞积累在地面上，加剧大气污染的程度。

国外发生多次的大气污染事故，都是在这种逆温条件下，加上不利的地形地理条件产生的

Answer 2

1．地形和地物的影响：地面是一个凹凸不平的粗糙曲面，当气流沿地面流过时，必然要同各种地形地物发生摩擦作用，使风向风速同时发生变化，其影响程度与各障碍物的体积、形状、高低有密切关系。

山脉的阻滞作用，对风速也有很大影响，尤其是封闭的山谷盆地，因四周群山的屏障影响，往往是静风、小风频率占很大比重，不利于大气污染物的扩散。

城市中的高层建筑物、体形大的建筑物和构筑物，都能造成气流在小范围内产生涡流，阻碍气流运动，减小平均风速，降低了近地层风速梯度，并使风向摆动很大，近地层风场变得很不规则。一般规律是建筑物背风区风速下降，在局部地区产生涡流，不利于气体扩散。

2．山谷风：它发生在山区，是以24小时为周期的局地环流。山谷风在山区最为常见，它主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。如图2-14所示，在白天，太阳先照射到山坡上，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。在高空形成了由山坡吹向山谷的反谷风。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，形成了山风。在高空则形成了自山谷向山顶吹的反山风。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，但比较稳定。在山风与谷风的转换期，风方向是不稳定的，山风和谷风均有机会出现，时而山风，时而谷风。这时若有大量污染物排入山谷中，由于风向的摆动，污染物不易扩散，在山谷中停留时间很长，有可能造成严重的大气污染。

3．海陆风：它发生在海陆交界地带，是以24小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的。如图2-15所示，在白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，在海陆大气之间产生了温度差、气压差，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风，高空大气从陆地流向海洋，形成反海风，它们和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。在夜晚，由于有效辐射发生了变化，陆地比海洋降温快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差，使低空大气从陆地流向海洋，形成陆风，高空大气从海洋流向陆地，形成反陆风。它们同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。

在大湖泊、江河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。

由上所述可知，建在海边地区的工厂所排放的污染物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，使污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。

4．城市热岛环流：城市热岛环流是由城乡温度差引起的局地风。产生城乡温度差异的主要原因是：（1）城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；（2）城市的覆盖物（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，使低层空气变暖；（3）城市上空笼罩着一层烟雾和CO2，使地面有效辐射减弱。因此，使城市市区净热量收入比周围乡村多，故平均气温比周围乡村高（特别是夜间），于是形成了所谓城市热岛。据统计，城乡年平均温差一般为0.4—1.5℃，有时可达6—8℃。其差值与城市的大小、性质、当地气候条件及纬度有关。

由于城市温度经常比农村高（特别是夜间），气压比乡村低，所以可以形成一种从周围农村吹向城市市区的特殊的局地风，称为城市热岛环流或城市风。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，特别是夜间城市上空有逆温层存在时。

Answer 3

风速、风向、稳定度联合频率(又称气象概率矩阵)是汁算长期-’F均浓度的必须数据,同时也是分析一个地区气象特{【E的重要依据。掌握一个城市或地区大气污染物的长期平均浓度的分伽规律,对f制定区域环境保护规划,保证人群健康和动、植物安全具有重要的意义。