下载文档原格式
大气污染扩散及浓度估算模式概述大气污染是指空气中某些物质或能量的浓度超过了一定的标准，对人类健康、生态系统和环境产生一定危害的现象。
而大气污染扩散及浓度估算模式则是一种基于数学、物理学原理的模拟工具，用来描述和预测大气污染物在大气中的扩散传播过程及其浓度分布情况。
扩散模式的基本原理大气污染物的扩散传播是受到气象条件、地形地貌、大气污染物排放源等多种因素的影响。
因此，扩散模式一般包括了以下几个基本原理：1.对流扩散：大气中的对流运动是造成大气污染物扩散的主要因素之一。
通过对流运动，大气中的污染物会随着空气的流动在近地层逐渐扩散。
2.湍流扩散：湍流是大气中涡动和乱流的运动形式，对大气污染物的扩散传播起着重要作用。
湍流扩散模式一般基于大气边界层内的湍流动力学理论建立。
3.稳定度影响：大气的稳定度会影响大气污染物的扩散情况。
在稳定的大气层中，扩散较小，而不稳定的大气层则容易形成污染物下沉和较大范围的扩散。
4.地形地貌影响：地形地貌会对大气污染物的扩散产生重要的影响，如山脉、山谷等地形特征会对污染物传播产生局部影响。
浓度估算模式的发展随着大气环境科学的发展和计算机技术的进步，大气污染扩散及浓度估算模式得到了长足的发展。
目前，常用的大气污染扩散及浓度估算模式主要包括了以下几种：1.高斯模型：高斯模型是最简单的扩散模型之一，假设大气污染物的传播呈现高斯分布。
其适用于平坦地形、均匀排放源的情况。
2.拉格朗日模型：拉格朗日模型是一种基于粒子运动轨迹的扩散模式，可以更准确地描述污染物的扩散传播路径。
3.欧拉模型：欧拉模型是一种基于流体动力学方程的扩散模型，适用于描述大气边界层内的湍流扩散过程。
4.数值模拟模型：数值模拟模型是最常用的大气污染扩散及浓度估算模式之一，利用数值计算方法对复杂的大气扩散传播过程进行模拟。
应用及展望大气污染扩散及浓度估算模式在环境保护、城市规划、应急响应等领域具有重要的应用意义。
通过对大气污染物的扩散传播过程进行模拟和预测，可以帮助政府及相关部门制定合理的环境政策和控制措施。
第一节大气污染物的扩散一、湍流与湍流扩散理论1.湍流低层大气中的风向是不断地变化，上下左右出现摆动；同时，风速也是时强时弱，形成迅速的阵风起伏。
风的这种强度与方向随时间不规则的变化形成的空气运动称为大气湍流。
湍流运动是由无数结构紧密的流体微团——湍涡组成，其特征量的时间与空间分布都具有随机性，但它们的统计平均值仍然遵循一定的规律。
大气湍流的流动特征尺度一般取离地面的高度，比流体在管道内流动时要大得多，湍涡的大小及其发展基本不受空间的限制，因此在较小的平均风速下就能有很高的雷诺数，从而达到湍流状态。
所以近地层的大气始终处于湍流状态，尤其在大气边界层内，气流受下垫面影响，湍流运动更为剧烈。
大气湍流造成流场各部分强烈混合，能使局部的污染气体或微粒迅速扩散。
烟团在大气的湍流混合作用下，由湍涡不断把烟气推向周围空气中，同时又将周围的空气卷入烟团，从而形成烟气的快速扩散稀释过程。
烟气在大气中的扩散特征取决于是否存在湍流以及湍涡的尺度(直径)，如图5－7所示。
图5－7（a）为无湍流时，烟团仅仅依靠分子扩散使烟团长大，烟团的扩散速率非常缓慢，其扩散速率比湍流扩散小5～6个数量级；图5－7（b）为烟团在远小于其尺度的湍涡中扩散，由于烟团边缘受到小湍涡的扰动，逐渐与周边空气混合而缓慢膨胀，浓度逐渐降低，烟流几乎呈直线向下风运动；图5－7（c）为烟团在与其尺度接近的湍涡中扩散，在湍涡的切入卷出作用下烟团被迅速撕裂，大幅度变形，横截面快速膨胀，因而扩散较快，烟流呈小摆幅曲线向下风运动；图5－7（d）为烟团在远大于其尺度的湍涡中扩散，烟团受大湍涡的卷吸扰动影响较弱，其本身膨胀有限，烟团在大湍涡的夹带下作较大摆幅的蛇形曲线运动。
实际上烟云的扩散过程通常不是仅由上述单一情况所完成，因为大气中同时并存的湍涡具有各种不同的尺度。
根据湍流的形成与发展趋势，大气湍流可分为机械湍流和热力湍流两种形式。
机械湍流是因地面的摩擦力使风在垂直方向产生速度梯度，或者由于地面障碍物(如山丘、树木与建筑物等)导致风向与风速的突然改变而造成的。
大气污染物迁移与扩散模拟模型近年来，随着工业化的迅猛发展，大气污染问题成为世界各国共同面临的挑战。
大气污染物的迁移与扩散模拟模型的研究，对于理解和预测大气污染物的传播路径和浓度分布具有重要意义。
大气污染物的迁移与扩散过程受到多种因素的影响，包括气象条件、地形地貌和污染源的特征等。
为了将这些复杂情况模拟并预测大气污染物的迁移与扩散，研究者们开发了各种模拟模型。
在大气污染物迁移与扩散模拟模型中，气象条件起着重要的作用。
气象因素如风速、风向和大气稳定度可以直接影响污染物的传播路径和浓度分布。
通过使用气象数据，可以对大气污染物的迁移与扩散进行预测和模拟。
此外，地形和地貌也对大气污染物的传播具有重要影响。
地形中的山脉、山谷和河流等地貌特征会影响风的流动，从而改变污染物的传播路径和浓度分布。
通过对地形和地貌的建模，并与气象数据结合，可以更准确地模拟大气污染物的迁移与扩散过程。
污染源的特征也是影响大气污染物迁移与扩散的重要因素。
不同污染源的类型和排放强度将影响污染物在大气中的浓度分布。
对于不同类型的污染源，研究者们利用不同的排放模型进行模拟和预测。
通过与实际监测数据进行对比验证，可以提高模拟模型的准确性。
在大气污染物迁移与扩散模拟模型的研究中，数学模型和计算机模拟技术起着核心作用。
利用数学和物理方程来描述气象条件、地形地貌和污染源的特征，再结合计算机模拟技术进行模拟计算和预测。
这些模型可以提供各种研究大气污染问题的工具和方法。
近年来，随着计算机性能的提升和数据获取的便捷，大气污染物迁移与扩散模拟模型的研究也得到了迅猛发展。
研究者们不断改进和完善模型，提高其预测准确性和适用性。
同时，也将模型与实际监测数据相结合，对模拟结果进行验证和修正，以提高模拟模型的可靠性。
大气污染物迁移与扩散模拟模型的研究对于环境管理和政策制定具有重要意义。
通过预测和模拟大气污染物的传播路径和浓度分布，可以为各国政府提供科学依据，制定相关政策和措施来减少大气污染。
主要污染物在大气中的扩散与迁移随着城市化的进程加快，汽车尾气、工厂排放等各种污染源不断释放出来的废气大量排入空气中，成为人们面临的主要环境问题。
主要污染物在大气中不断扩散与迁移，直接关系到我们的环境质量和健康安全。
因此，了解主要污染物在大气中的扩散与迁移，对于我们控制空气污染、保护环境，具有重要的意义。
一、主要污染物的种类大气污染物是指在大气中出现的，对环境和公共健康产生不利影响的化学物质和颗粒物。
据统计，目前大气中主要的污染物种类有：二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、可吸入颗粒物。
二、扩散与迁移的方式污染物在空气中的扩散和迁移主要分为三个方面：1、大气稳定度在相同的气流速度和大气的水平运动下，大气稳定度的高低对其传播影响较大。
稳定大气容易形成温度逆压力，温度逆压力会阻碍爆散体向上扩散，使得To垂直高度大约在500m左右;不稳定大气比较会出现垂直波动，更有利于污染物向上扩散。
2、气象条件气象条件主要包括风速、风向以及气团的边界条件等。
共定性地说，风速越大，扩散就越广，污染物要达到同样的浓度阻力或距离的时间也越短。
气象条件的变化，决定了污染物在大气中运动的轨迹。
3、地形条件地形条件对大气运动的影响主要表现在水平流与地面之间的摩擦，如平地与山地，山谷与山间盆地，山地与山地之间的相互影响等。
山区的气流是垂直于地面的，在山草地之间的山谷流线受到制约更强，所以容易出现污染物浓度最大的区域。
山地之间的空气动力学过程比较复杂，需要做详细的大气模型来进行相应的分析。
三、主要污染物的扩散与迁移1、二氧化硫的扩散与迁移二氧化硫是一种颜色无味的气体，臭味难闻，极易接触到鼻黏膜和气管，引起咳嗽、喘息等不适症状。
二氧化硫主要来自于煤炭的燃烧，工业污染等。
二氧化硫的扩散和迁移主要受到地形和大气条件的影响。
处于山区的东南沿海地区，由于地形起伏的影响，山顶易形成对流污染层，增加了空气中的二氧化硫浓度；而在平原地区，则以扩散为主，吸附在颗粒物上进行迁移运输。
第四章大气扩散浓度估算模式第一节湍流扩散的基本理论一湍流1定义：大气的无规则运动风速的脉动风向的摆动2•类型：按形成原因热力湍流：温度垂直分布不均（不稳定）引起，取决于大气稳定度“匚机械湍流：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起3 •扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105〜106倍二湍流扩散理论（主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系）1•梯度输送理论通过与菲克扩散理论类比建立起来的（菲克定律：单位时间内通过单位断面上的物质的数量与浓度梯度呈正比）类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比式中，F —污染物的输送通量k —湍流扩散系数 C —污染物的浓度X —与扩散截面垂直的空间坐标（扩散过程的长度）——浓度梯度:x要求得各种条件下某污染物的时、空分布，由于边界条件往往很复杂，不能求出严格的分析解，只能是在特定的条件下求出近似解，再根据实际情况进行修正。
2•湍流统计理论泰勒首先将统计理论应用在湍流扩散上图4-1显示：从原点0放出的粒子，在风沿着x方向吹的湍流大气中扩散。
粒子的位置用y表示，则结论为：①y随时间变化，但其变化的平均值为零②若从原点放出很多粒子，则在x轴上粒子的浓度最高，浓席分布以x轴为对称轴，并符合正态分布。
萨顿实用模式：解决污染物在大气中扩散的实用模式高斯模式：应用湍流统计理论得出正态分布假设下的扩散模式3•相似理论第二节高斯扩散模式坐标系的建立一右手坐标系二高斯模式的有关假定1污染物浓度在 y 、z 轴上的分布为正态分布;f (y)二1 二八2二exp(-22 2)2rf(z)二exp(匚 z • 2 二化合、分解及地面吸收、吸附 & - x f 丿，CX1原点0:无界点源或地面源， 0为污染物的排放点高架源，0为污染物的排放点在地面上的投影点补充：点源高架源 连续源 固定源 线源 地面源间歇源流动源面源2.x 轴：正向为平均风向，烟流中心线与 x 轴重合3. y 轴：垂直于x 轴4. z 轴：垂直于xoy 平面匚y ,匚z —分别为污染物在y 和z 方向上分布的标准差,2•全部高度风速均匀稳定，即风速 U 为常数; 3•源强是连续均匀稳定的，源强Q 为定值；4•扩散中污染物是守恒的，不考虑转化，即烟云在扩散过程中没有沉降、作用发生；—=05•在x 方向上，输送作用远远大于扩散作用，即U \ex6.地面足够平坦。
大气污染物扩散模型研究及应用大气污染一直是世界性的问题。
各种污染源不断增多，对人们的健康和环境造成了巨大危害。
如何有效地控制大气污染，一直是各国政府、科研机构和媒体关注的焦点。
而大气污染物扩散模型的研究和应用，正成为有效控制大气污染的一种重要手段。
大气污染物扩散模型研究的概述大气污染物扩散模型可以给出污染物浓度的分布、传输和化学反应等信息。
其原理是利用掌握了各种环境参数（如风速、风向、湍流强度、气温、大气压力、相对湿度等）和大气组分的动力学及化学知识，建立数学模型，模拟污染物在大气中的运动、扩散和化学反应过程，以预测空气质量和污染来源。
大气扩散模型的主要类型有：Euler模型、Lagrangian模型和Euler-Lagrangian模型。
其中，Euler模型是通过求解二元方程（即连续质量方程和Navier-Stokes方程）来描述污染物在大气中的输运规律的数值模型，其我们所熟知的复杂数学模型基于丰富的计算化学数据和考虑环境变量的推荐符号来进行计算。
大气污染物扩散模型应用的范围和意义大气污染物扩散模型应用的范围非常广泛。
其在环境污染监测、环境影响评价、污染源排放控制、气象预测、建筑防火设计等领域都有其重要作用。
另外，扩散模型可以评估和标识环境的敏感性，使环境师能够更好地了解环境问题和进行风险评估。
举个例子：在环境影响评价中，大气污染物扩散模型可以预测化工厂扩建工程等的排放对周围环境的影响，帮助规划环境保护和改善措施，减缓环境恶化的影响。
另外，成品油加油站等配有加油站扩建工程中，也需要考虑污染物扩散模型，预测加油站排放对周围环境的影响，避免环境污染和危害。
总之，大气污染物扩散模型的应用具有重要的实践意义，对于有效控制大气污染，保障人类健康和环境品质具有重要作用。
大气污染物扩散模型的研究进展随着各种环境问题的日益严重，大气污染物扩散模型的研究也得到了广泛发展。
近年来，大气污染物扩散模型在以下方面取得了重要进展。
