大气污染物扩散影响因素及影响程度探究

影响大气污染物扩散的因素很多,一般包括大气稳定度、垂直和水平温度梯度、低空风场引起的平流动力输送、地面粗糙度、湍流运动、雨雾等。这些因素都不同程度地影响大气污染物的扩散,以一定的传输和扩散规律决定大气污染水平的高低,并由此使各局部区域污染程度各不相同。     

气温垂直分布的测量——系畄气球测温法

大气温度的垂直分布对污染物的输送和扩散有很大的影响,逆温层的高度分布对工业烟囱高度的选取有很大的实际价值。而测定大气温度垂直分布的方法很多。这里介绍一种使用系留气球携带测温仪测量大气温度垂直分布的方法,通常被称为系留气球测温法。     

利用电子计算机进行大气稳定度分类

气温的垂直分布与空气污染有着密切地联系,这是因为气温的垂直分布决定了大气稳定度,而大气稳定度又影响着空气运动,进而影响污染物的输送和扩散。扩散理论导出的各种模式又将大气的稳定度状态与污染浓度有机地联系起来,从而将大气对污染物的影响模式化、参数化。如高斯烟流模式中的扩散参数α_v、α_z的取值与大气稳定度的划分有着直接的     

基于无人机探空和数值模拟天津一次重污染过程分析

污染发生在边界层中,边界层热力和动力垂直结构对重污染天气形成有显著影响.本文基于无人机探空、地基遥感观测和数值模式,开展天津地区2019年1月10~15日重污染过程期间边界层垂直结构及污染成因分析,以期加强北方沿海城市边界层过程对重污染影响规律认知,提升重污染天气预报预警准确率.结果表明：大气温度层结对重污染天气形成、持续和消散有显著影响,此次过程伴随逆温层的发展和消散,PM_2.5高浓度区白天向大气上层发展,高度可达300 m以上,夜间向近地面压缩,高度在100 m左右;雾天气出现并在白天维持,改变了边界层垂直结构特征,雾顶逆温的持续存在抑制了污染物向大气上层扩散,使得白天湍流垂直混合过程贡献明显下降,导致近地面重污染天气维持和发展;过程期间区域输送贡献率为66.6%,边界层垂直结构与重污染天气区域输送密切相关,区域污染物输送高度主要出现在边界层顶部以及雾顶逆温层以上的大风速层处,且随着边界层和雾顶抬升高度的变化,通过下沉运动影响地面,形成北部弱高压天气控制下静稳天气区域输送;边界层垂直结构影响冷空气对空气质量的改善效果,S3阶段雾顶的强逆温导致冷空气无法通过湍流切应力传导到地面,在高低空存在明显的风速差,冷空气影响地面时间延后,作用减弱,重污染天气无法彻底缓解.     

320米塔上测量的湍流统计特征量的初步分析

应用320米塔上第一次获得的垂直风速脉动量的垂直分布资料,根据湍流扩散统计理论并结合半经验近似,讨论由欧拉参数估算边界层下层扩散参数的主要方法,得到了湍流统计特征量K_(?)、σ_w及ε随高度和稳定度变化的经验关系,为北京地区大气扩散规律研究及污染模式的建立提供实验基础.     

垂直气流中大气污染物输送扩散的解析模式

一、引言 传统的高斯扩散模式适用于垂直气流可忽略的大气污染物散布问题中,这在平原地区近似可以满足。但是在复杂地形区域,局地气流经常含有明显的垂直分量。作者及其同事们针对河谷盆地城市兰州1980年冬季进行的大气野外试验,指出了垂直气流的存在,明确地认识到这种垂直气流将明显地影响高架源大气污染物的散布;特别是在下沉气流中,地面污染将增大1—2个量级。 Overcamp提出的烟云下倾模式可近似地描述垂直气流中高架源烟云污染物的分布。该模式使用有效烟云高度:     

天津地区污染天气分析中垂直扩散指标构建及运用

基于255 m气象塔风、温和PM_(2.5)质量浓度数据获取天津地区大气稳定度特征,利用中尺度大气化学模式构建垂直扩散指数β和φ,开展天津地区污染天气预报中垂直扩散分析方法的研究,以期提高天津地区重污染天气预报预警准确率.结果表明,综合运用大气稳定度、基于边界层平均PM_(2.5)质量浓度与近地面PM_(2.5)质量浓度比值构建的垂直扩散指数β,基于数值模式chemdiag功能(以CO为示踪物)构建的垂直扩散指数φ,可以在污染天气预报中较好的进行大气污染物垂直扩散能力分析.当07:00~08:00和18:00~20:00大气稳定度为D及以上时,相比大气稳定为C及以下时,出现重污染天气的概率成10倍的增加;使用垂直扩散指数β和风速双重指标判断重污染天气,比单一的风速指标判断准确率提升67%;垂直扩散指数φ与近地面PM_(2.5)质量浓度相关系数达到0.8,当垂直扩散指数φ小于0.52时,重污染天气概率75%,可识别59%的重污染天气.     

应用大气扩散模式对最大污染超标面积的探讨

在大气环境质量管理中,不仅需要了解某种污染物在某点产生的浓度值,而且需要了解该污染物所产生的地面污染面积或空间污染区域,尤其重要的是了解该污染物的超标面积。 有害气体、粉尘等由污染源排入大气中,在大气湍流及风的作用下产生输移与扩散,从而对周围环境产生污染。如果以某种污染物的环境质量标准值为基准,在某产生污染的地面范围内勾画出此标准值的等值     

大气污染研究中静风处理方法之探讨

污染物在大气中扩散、稀释的最直接的决定因子是风和湍流的作用。一般来说,风速越大,则湍流脉动越强,污染物的湍流交换和混合作用越大,越有利于污染物的稀释和扩散。反之,风速越小,越不利于污染物的稀     

屋顶形状对街道峡谷内污染物扩散的影响

采用Spalart-Allmaras湍流模型,通过求解二维连续性方程,Navier-Stokes方程及污染物输运方程,模拟了具有不同屋顶形状的街道峡谷的流场及交通污染物浓度场.计算结果与风洞试验结果总体趋势一致.由于屋顶形状的不同,峡谷内的流场会形成顺时针或逆时针方向的旋涡,从而影响建筑物迎风面与背风面污染物浓度分布.在各种屋顶形状的街道峡谷中,壁面污染物浓度的相对大小与其附近的速度分布有直接关系.通过对街道峡谷建筑屋顶高度处垂直方向污染物通量的计算和比较,说明了不同屋顶形状的街道峡谷平均流扩散和湍流扩散的强弱,污染物湍流扩散通量值有可能为正或为负;同时,峡谷内剩余污染物浓度的大小表明了屋顶形状对污染物扩散出街道峡谷难易的影响.      

沈阳地区大气边界层内风随高度变化规律分析

一、引言 研究风的时空变化规律与边界层中大气污染物的扩散与输送,对分析某一地区大气污染状况是必不可少的步骤。 由于大气总是处于湍流运动状态,一般风速越大,则湍流脉动速度也越大,而污染物的湍流交换作用和混合作用也就越强,越有利于污染物的扩散,风速的平流输送作用远大于该方向的湍流作用。     

系留气球垂直观测平台的构建与应用

利用1 600 m~3车载系留气球,构建大气复合型污染垂直观测平台。利用该平台对近地大气边界层的多种气象要素、多种污染物浓度水平及其物理化学特性进行高分辨的垂直测量,用以研究大气边界层的形成和演变及大气污染物垂直分布和变化特征、大气光化学过程的垂直变化以及污染物的区域输送。该平台以0.5 m/s的速度进行升降,于2013年12月在上海成功应用于大气污染垂直观测,观测中共获取大气污染物有效廓线50余组。利用观测数据,初步探索上海近地层复合型大气污染的生消机制及大气污染物垂直分布特征,为上海市空气污染预警和防控对策机制的制定提供技术支撑。     

天津污染天气边界层温度层结变化特征及预报阈值确定

针对天津市大气污染防治需求,基于2016年4月1日—2017年3月31日天津255 m气象塔观测资料及数值模拟,开展天津地区污染天气边界层温度层结变化特征及预报阈值研究.结果表明:(1)天津地区10~250 m高度的气温递减率为0.56℃/100 m,当日均气温递减率小于0.4℃/100 m时,垂直扩散条件不利于大气污染物扩散,出现中度以上污染概率为64%,重污染概率为47%.从温度廓线和逆温频率统计分析,贴地逆温占所有逆温的55%,除贴地逆温以外逆温底部最易出现在160 m的高度,大量脱地逆温的出现不利于高架源夜间的排放.(2)每年10月—次年2月天津逆温频率为20%,冬季需要关注逆温情况对大气污染物扩散的影响.如秋、冬季8:00逆温仍然存在,重污染天气出现概率高达56%,中度及以上污染出现概率为72%,是重污染天气辨识的重要指标.(3)7:00—10:00在逆温消散或者日均气温递减率由0.6℃/100 m向0.4℃/100 m变化时,任何细微变化对大气垂直扩散有显著影响.基于天津地区PM_(2.5)污染情况下,数值模拟显示10~250 m的气温递减率由于气溶胶的存在可减少0.06℃/100 m,在25个重污染过程中,日均气温递减率平均下降0.18℃/100 m,对大气垂直扩散条件产生显著影响.因此,在空气污染预报分析时使用不考虑气溶胶辐射效应的天气模式分析温度层结,需要适当调整阈值,尤其是在7:00—10:00逆温消散及垂直温度递减率由0.6℃/100 m向0.4℃/100 m变化时.     

混合层高度的季节变化

前言大气混合层高度与逆温的形成和消散过程有密切关系,混合层底面对烟气的向上扩散起着抑制作用,混合层高度的变化影响着大气污染物的浓度分布,它是影响大气扩散的一个因素,其变化规律值得我们弄清楚,本文将对混合层高度的季节变化进行一些探讨。《云南环保》1989年第2期上刊登了《山区大气混合层深度估算方法研究》一文,(下面简称《研究》),在该文的研究结果与分析中提出:混合层深度的平均值在冬季最小,夏季最大,春秋季次之。并解释为:冬季气温低,温度层结稳定,混合层主要由机械湍流形成,因而深度较浅,而夏季气温高,温度层结不稳定,热力与机械湍流共同起作用,使混合     

珠三角干季边界层垂直温度结构对空气质量的影响

文章通过利用2013年12月和2014年10月在珠三角开展大气边界层观测试验得到的垂直温度探空资料和逐日空气质量资料,从逆温层和低空稳定能量等角度研究了珠三角干季边界层垂直温度结构对空气质量的影响。结果表明:珠三角处于冷空气前影响时,较弱的气团活动有利于低空逆温层的持续存在和贴地逆温的发展,珠三角污染日逆温层高度主要分布在0～1 000 m之间。其中贴地逆温出现频率约为35%,低空逆温层尤其是夜间频繁出现的贴地逆温使得污染物累计在近地面气层内,对珠三角空气质量有重要影响。低空稳定能量(E_w)能够较好地反映珠三角大气垂直扩散能力,珠三角AQI与500～800 m处气层稳定能量相关性较好,说明500～800 m气层是影响珠三角空气质量的关键气层,当珠三角该层稳定能量15 J/cm~2时,大气垂直扩散能力较弱,珠三角空气质量恶化的可能性较高。     

结合激光雷达分析2014年春季南京地区一次大气污染过程

利用环境监测数据、气象数据以及数值模拟结果,结合激光雷达数据反演的气溶胶消光系数,分析了2014年5月26日至6月1日南京地区一次典型的大气污染过程.本次污染过程受到外源性沙尘和烟尘输入以及本地污染排放叠加影响.气象因素对污染物的生消起到了重要作用,低压、逆温等因素阻碍污染物扩散,最终强降雨的出现使本次污染过程终结.整个污染过程中大气边界层高度偏低且变化不大,大气形势稳定,污染物扩散困难.激光雷达可以有效探测气溶胶的垂直分层结构,能直观准确地反映出污染物的分布聚集情况以及时空变化,对大气污染监测具有重要意义.     

武清地区冬季一次重污染过程垂直分布特征

为研究京津冀地区重污染过程大气污染物的垂直分布特征,于2016年12月13日重污染前（11:49-12:18）和12月18日重污染期间（11:00-11:16）在北京市、天津市、河北省交界处的武清地区利用系留气球开展1 000 m以下的大气观测,探究污染物的垂直分布特征及对流边界层、覆盖逆温层和混合层等要素对重污染形成的影响.结果表明:①在重污染前,大气层结不稳定,ρ（PM_2.5）、ρ（NO_x）与ρ（O₃）随高度变化不明显,存在明显的垂直对流运动,有利于大气污染物的扩散;PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）]在800 m以下为0.60~0.80,在800~1 000 m以上大于0.90.②重污染期间,近地面大气层分为对流边界层（距地面0~150 m）、覆盖逆温层（150~370 m）、混合层（370~500 m）和自由大气（500 m以上）4个层次.③NO_x主要在对流边界层内聚积;高空O₃在向近地面扩散时受强混合层阻挡,在混合层出现一个小峰值;PM_2.5不仅在近地面聚积,而且在覆盖逆温层内聚积,ρ（PM_2.5）在覆盖逆温层内呈双峰（峰值分别出现在150和370 m）分布,其粒径集中在0.5~1.0 μm,属于积聚态气溶胶.研究显示,在不利扩散条件下,汽车排放、村镇居民供暖排放的污染物聚积及二次颗粒物的生成是重污染形成的重要因素.      

山区和平原连接处SF6试验及扩散规律研究

为更好了解污染物在复杂地形条件下的湍流扩散规律,2010年9月开展了一系列SF6示踪扩散试验,获取了SF6浓度数据,以此实验数据为基础,计算出SF6浓度分布在水平和垂直方向的扩散标准差、地面峰值浓度等参数,并与P-T-C扩散参数进行对比,总结得出了污染物在山区和平原连接处中性、稳定、强稳定等气象条件下湍流扩散规律。     

上海市某厂烟羽扩散参数研究

对高架源浮升烟流的抬升及大气扩散参数的研究是探讨污染物在大气中输送扩散所必不可少的依据。上海市下垫面的复杂性及其明显的城市热岛及海陆风效应,严重影响着市区上空大气的热力和动力湍流状况。因此,实测市区大气湍流扩散特征具有重要意义。我们用红宝石激光测烟雷达对市区某厂58米高的烟囱烟羽进行     

机动车尾气污染分布规律调查

为了解机动车尾气污染分布规律,开展了机动车尾气对金华市空气质量影响的专项调查.结果表明,城市空气中机动车尾气污染物浓度大小与车流量、车辆类型、大气温度和扩散高度相关,交通干线两旁的机动车尾气污染较为严重.