污染气象4.5非扩散过程及特殊扩散.ppt

南京信息工程大学 LAPE §4.5 其他非扩散过程 非扩散过程: 1.烟流抬升作用，增加烟源有效高度 2.污染物干沉积、湿沉积和由化学变化形成的迁移转化 3.固体下垫面的作用 一 大气清除过程的一般表述 1. 基本机制： (1)干沉积——由地面的土壤、水、植物、建筑物等通过污染物质的重力沉降、碰撞与捕获、吸收与吸附、光合作用或其它生物、化学、物理过程实现； (2)湿沉积——由云、雾和降水(雨，雪等形式)等通过污染物质被吸收进入水滴或随水滴被清除。 此外。化学转化亦是一种清除机制，但它是由一种物质转换成另一种物质，因此．它只是对原生污染物的清除，同时却又滋生新的次生污染物。 湿沉积：令气体污染物在(x,y,z)位置，t时刻的平均浓度为q(x,y,z;t)，而平均的气溶胶尺度分布函数为F(Dp；x,y,z,t)。 干沉积 定义为那些使污染物质在地面被消除的过程。物质垂直向下的通量可用一个称之为沉积速度的经验参数 乘上某高度 的物质浓度。 沉积速度 与以下诸因素有关： (1)被清除的粒子种类或物质； (2)表征近地面层状态的特性的气象参数； (3)地面本身的性质。 对地面的湿通量是自空中所有体积单元湿清除之和。 根据此定义湿沉积速度 定义冲洗比(washout ratio) 二 高斯烟流扩散公式的修正形式 经修正的高架连续点源高斯烟流扩散公式: 三 干沉积-下垫面清除 1.大粒子的重力沉降 大气中各种处于气溶胶状态的粒子污染物有一定的尺度分布，对于粒径大于10um的大粒子在大气中运动时会产生重力沉降。 对于粒径20—60um范围的粒子，粘滞性不大的情况下，可采用斯托克斯公式计算它们的末速度 ，其大小与粒子的密度 有关，即有 对于粒径更大的粒子，须对斯托克斯公式修正 对粒径200um的粒子，其沉降速度100cm/s，可按弹道计算。 对粒子沉降速度在100cm/s，粒径200um，可采用边偏斜烟流模式处理，修改高斯扩散公式，考虑重力沉降的影响。 当考虑以下斜烟流轴线为基准的扩散时，有 考虑地面反射作用 发一度电差不多是耗煤300克，华能南京电厂年发电量64万千瓦，除尘效率95%，假若75%在周围9平方公里范围内沉降，每月每平方公里范围的尘量是多少？ 假如H=100m，u=5m/s,粒子密度=2.5g/cm3,空气密度=1.29kg/m3，粒径20um，求烟流轴线触地的水平距离. 2 气体和小粒子的干沉降 气体和很小的粒子(粒径小于10-20um)上述沉降作用可忽略不考虑。但由于湍流扩散和布朗运动沉积到各种表面。吸收、碰撞、光合作用和其它生物学、化学和物理学过程会使物质沉积到地面。 一般都假定下垫面对这类小粒子的清除作用不影响大气中污染物的浓度分布形式，而只影响大气中污染物的总量，或者说影响有效源强。 最普遍采用的一种方法是所谓“源损耗”模式或称有效源强法。 干沉积主要是优先清除近地面处的污染，而并非在整个烟流厚度层范围均匀起作用的。 故此，源损耗模式尚有必要进一步改善。 重力沉降、湍流运动、布朗运动、惯性作用和静电作用等，是形成干沉积的主要物理过程。 化学反应、溶解、解吸等则是形成干沉积的主要化学过程。 对于植被那样的生物沉积表面，植被子生长的形态特征、生命过程以及静电性质等则是影响干沉积的主要生物学特征。 这几方面过程都会受气象条件、污染物性质和沉积表面的特性的影响。 3 干沉积速度的理论计算 干沉积过程可视为三步： ①由湍流扩散支配物质向贴地层输送； ②物质通过紧贴地面的片流子层向吸收体扩散，称为地面输送； ③由在地面的物质可溶性或吸收率确定通过片流子层扩散的物质实际上有多少被消除，这个最后的过程称为转移过程。 根据干沉积速度的定义，它是垂直通量与实测浓度之间的比例常数。整个沉积的三个步骤可类同于电流或热量传送的情形。 四 湿沉积 大气中的雨、雷等降水形式和其它水汽凝结物，如云、雾、霜等都能对空气污染物，包括气体和粒子起到清除作用，称为降水清除或湿沉积。 通常，把由降水造成的污染物清除过程称为雨洗(或雪洗)，这种过程将空气污染带到地面。按照降水清除过程发生所在高度分成云下清洗(washout)和云中清洗(rainout)。 为模拟上述降水清除过程对空气污染物散布的影响，一般采用两种方法，即定义清除系数和清洗比的处理方法。 1：清除系数的处理方法 2：清洗比的处理方法 五 化学转换和空气污染物的滞留与迁移 排