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  • 1 # 笑談教育

    影響大氣汙染物擴散的因素主要有以下幾個:

    1)風(動力因子)

    空氣的水平運動稱為風。風對大氣汙染物的輸送擴散有著十分重要的作用。風對大氣汙染物起整體輸送作用;風對大氣汙染物有沖淡稀釋作用;在大氣邊界層,風切變還影響湍流強度及性質,對擴散產生間接作用;其他氣象因子(如大氣穩定度等)都是透過風及湍流間接影響空氣汙染的。

    2)大氣湍流(動力因子)

    大氣湍流是指氣流在三維空間內隨空間位置和時間的不規則漲落,伴隨著流動的漲落,溫度、溼度、風乃至大氣中各種物質的屬性的濃度及這些氣象要素的匯出量都呈無規則漲落。換言之,空氣的無規則運動,謂之大氣湍流。湍流具有隨機性。

    大氣湍流是大氣的基本運動形式之一。大氣湍流對大氣中汙染的擴散起著重要作用,湍流擴散是空氣汙染局地擴散的主要過程,是汙染物濃度降低的主要原因。大氣湍流的主要效果是混合,它使汙染物在隨風飄移過程中不斷向四周擴充套件,不斷將周圍清潔空氣捲入煙氣中,同時將煙氣帶到周圍空氣中,使得汙染物濃度不斷降低。

    3)大氣的溫度層結(熱力因子)

    溫度是決定煙氣抬升的一個因素,它的的垂直分佈決定了大氣層結的垂直穩定度,直接影響湍流活動的強弱,與空氣汙染有密切的聯絡,支配大氣汙染物的散佈。

    大氣中的溫度層結有四種類型:①正常分佈層結(即遞減層結),氣溫隨高度增加而遞減,這種情況一般出現在晴朗的白天風不太大時,有利於大氣汙染物的擴散。②中性層結。③等溫層結,氣溫不隨高度而變化,這種情況出現於多雲天或陰天。不利於大氣汙染物的擴散。④逆溫層結,氣溫隨高度的增加而增加,這種現象一般出現在少雲、無風的夜間。逆溫層是非常穩定的氣層,阻礙煙流向上和向下擴散,只在水平方向有擴散,處於逆溫層中的氣態汙染物、氣溶膠粒子(煙、塵、霧)等不能穿過逆溫層,而只能在其下面積聚或擴散,在空氣中形成一個扇形的汙染帶,一旦逆溫層消退,還會有短時間的燻煙汙染。

    4)大氣穩定度

    大氣穩定度指整層空氣的穩定程度,是大氣對在其中作垂直運動的氣團是加速、遏制還是不影響其運動的一種熱力學性質。當氣層受到擾動,若原先是不穩定氣層,則擾動、對流和湍流容易發展;若原來是穩定氣層,則擾動、對流和湍流受到限制;若原先是中性氣層,則由外界擾動所產生的空氣微團運動,既不受到抑制又不能得到發展。因此,大氣不穩定,湍流和對流充分發展,擴散稀釋能力強,有利用汙染物擴散。中國目前把大氣穩定度分為六類,即強不穩定(A)、不穩定(B)、弱不穩定(C)、中性(D)、較穩定(E)、穩定(F)。其中強不穩定(A)、不穩定(B)、弱不穩定(C)三類穩定度有利於汙染物的擴散,中性(D)、較穩定(E)、穩定(F)三類穩定度不利於汙染物的擴散。

    5)混合層高度

    混合層是指邊界層中存在的湍流特徵不連續介面以下的大氣層。混合層內一般為不穩定層結,鉛直稀釋能力較強。混合層高度即從地面算起至第一層穩定層底的高度。混合層高度實質上是表徵汙染物在垂直方向被熱力湍流稀釋的範圍,即低層空氣熱力與湍流所能達到的高度。混合層高度越高,表明汙染物在鉛直方向的稀釋範圍越大,越有利於大氣汙染物的擴散。混合層高度隨時間變化,在一天中,早晨混合層高度一般較低,不利於大氣汙染物在鉛直方向的擴散,而午後混合層高度達到最大值,有利於大氣汙染物在鉛直方向的擴散。

    6)常見的不利氣象條件

    不利氣象條件指燻煙狀態以及對環境敏感區或關心點易造成汙染的風向、風速、穩定度和混合層高度等條件。燻煙型氣象條件出現在日出後,夜間產生的貼地逆溫逐漸自下而上地消失,新的混合層開始增長,到前一天晚上煙羽的高度時,聚集的汙染物透過混合層夾卷和湍流被完全混合至地面,造成大氣汙染。

    汙染物進入水體後,立即受到水體的平流輸移、縱向離散和橫向混合作用,同時與水體發生物理、化學和生物生化作用,使水體中汙染物濃度逐漸降低,水質逐漸好轉,這就是汙染物在水體中的稀釋降解過程。在這一過程中,大多數有毒汙染物經過各種物理、化學和生物作用轉化為低毒或無毒的化合物;一些不穩定的汙染物轉變為穩定的化合物;重金屬等汙染物隨著吸附作用而逐漸沉澱,進入底泥;而一些複雜的有機物,逐步氧化分解為較簡單的化合物。汙染物的稀釋降解過程是連續不斷的,其濃度呈逐漸下降趨勢,並且在整個自淨過程中,初期水體中的溶解氧會因參加反應急劇下降,而隨著自淨過程的進行,水中的溶解氧在降低到一定程度後,緩緩上升,恢復到原有水平。

    汙染物的稀釋降解過程主要是水體對汙染物進行物理作用、化學作用和生物作用的共同結果。物理作用主要包括水體對汙染物的稀釋、吸附、沉澱、凝聚等方面,例如高濃度廢汙水進入水體後,首先會受到水體的混合、稀釋,水量越大或徑汙比越大,稀釋效果越好;汙染物同時也會被水體中的懸浮物如泥沙所吸附、沉澱,致使汙染物濃度下降;化學作用是汙染物與水體組份發生化學反應,使汙染物濃度降低,化學作用主要包括氧化、還原、分解等方面。例如水體中亞硝酸鹽等一些還原性汙染物會在氧的作用下,逐步氧化至硝酸鹽;一些重金屬離子如Fe、Pb等,在鹼性水環境條件下(如黃河水體的PH值一般在8.0左右,呈弱鹼性),會和水中的OH-結合產生沉澱,使水中重金屬離子濃度下降;水體的生化作用是汙染物被水體中各種微生物所分解的過程,如水中的好氧微生物會在氧的作用下,把一些有機物分解成無機物,如二氧化碳、水,把氨轉化為硝酸鹽,使水體得到淨化。

    在水體實際納汙能力計算中,為了反映汙染物的稀釋降解過程,常引入汙染物綜合降解係數這一引數,即將汙染物受水體的物理、化學和生物等作用透過綜合降解係數來反映,其反映了汙染物自淨過程的快慢程度,一般情況下其精度能夠滿足水資源保護規劃與管理的要求。

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