高斯扩散模型

大气污染扩散

第一节大气结构与气象

有效地防止大气污染的途径，除了采用除尘及废气净化装置等各种工程技术手段外，还需充分利用大气的湍流混合作用对污染物的扩散稀释能力，即大气的自净能力。污染物从污染源排放到大气中的扩散过程及其危害程度，主要决定于气象因素，此外还与污染物的特征和排放特性，以及排放区的地形地貌状况有关。下面简要介绍大气结构以及气象条件的一些基本概念。

一、大气的结构

气象学中的大气是指地球引力作用下包围地球的空气层，其最外层的界限难以确定。通常把自地面至1200 km左右范围内的空气层称做大气圈或大气层，而空气总质量的98．2％集中在距离地球表面30 km以下。超过1200 km的范围，由于空气极其稀薄，一般视为宇宙空间。

自然状态的大气由多种气体的混合物、水蒸气和悬浮微粒组成。其中，纯净干空气中的氧气、氮气和氩气三种主要成分的总和占空气体积的99.97％，它们之间的比例从地面直到90km高空基本不变，为大气的恒定的组分；二氧化碳由于燃料燃烧和动物的呼吸，陆地的含量比海上多，臭氧主要集中在55～60km高空，水蒸气含量在4％以下，在极地或沙漠区的体积分数接近于零，这些为大气的可变的组分；而来源于人类社会生产和火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性的灾害排放的煤烟、粉尘、氯化氢、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物为大气的不定的组分。

大气的结构是指垂直（即竖直）方向上大气的

密度、温度及其组成的分布状况。根据大气温度在

垂直方向上的分布规律，可将大气划分为四层：对

流层、平流层、中间层和暖层，如图5－1所示。

1. 对流层

对流层是大气圈最靠近地面的一层，集中了大

气质量的75％和几乎全部的水蒸气、微尘杂质。受

太阳辐射与大气环流的影响，对流层中空气的湍流

运动和垂直方向混合比较强烈，主要的天气现象云

雨风雪等都发生在这一层，有可能形成污染物易于

扩散的气象条件，也可能生成对环境产生有危害的

逆温气象条件。因此，该层对大气污染物的扩散、输送和转化影响最大。

大气对流层的厚度不恒定，随地球纬度增高而降低，且与季节的变化有关，赤道附近约