大气污染物扩散的影响因素探究

　　1 大气污染物扩散影响因素辨析

　　污染物从污染源排放到大气中，只是一系列复杂过程的开始，污染物在大气中的迁移、扩散是这些复杂过程的重要方面。这些过程都是发生在大气中，大气的性状在很大程度上影响污染物的时空分布。实践证明，风向、风速、大气稳定度、温度的空间差异、地面粗糙度、雨和雾等，是影响大气污染的主要因素。

　　污染物在大气中的扩散与过境风、湍流和温度梯度密切相关，过境风可使污染物向下风向迁移和扩散，湍流可使污染物向各方向扩散，温度梯度可使污染物发生质量扩散，风和湍流在污染物迁移过程中起主导作用。

　　根据湍流形成的原因可分为两种湍流，一种是动力湍流，它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生，它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等；另一种是热力湍流，它起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面部分空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成垂直运动。湍流具极强的扩散能力，它比分子扩散快 105-106倍，湍流越剧烈，污染物的扩散速度就越快，污染物浓度就越接近区域平均水平。

　　降水能有效地吸收、淋洗空气中的各种污染物；雾像一顶盖子，虽然能稀释部分酸性污染物，却会使空气污染状况短时间内加剧。

　　地形地势对大气污染物的扩散和浓度分布有重要影响。山区地形、海陆界面、大中城市等复杂地形均对大气污染物扩散产生影响。

　　城市建筑密集，高度参差不齐，因此城市下垫面有较大的粗糙度，对风向、风速影响很大，一般说城市风速小于郊区，但由于有较大的粗糙度，城市上空的动力湍流明显大于郊区。

　　2 各因素对大气污染物扩散的影响

　　2.1 城市“热岛效应”.城市“热岛效应”的影响效果与城市规模有关。一般大城市中心区域与周围乡村温差可达 7℃以上，而中等城市可达 5℃左右。城市“热岛效应”对城市大气污染物扩散的主要影响体现在：加大了市中心区域空气扰动，其产生的热力湍流加速了该区域的污染物混合，同时在静小风情况下阻碍污染物向周边区域输送，使大气污染物更易于在城市中心区域聚集并滞留，所以一般城市中心区域大气污染物浓度较高。

　　2.2 大气稳定度。大气稳定度对大气污染物扩散影响较大，大气稳定度从稳定到不稳定，决定了大气对污染物的扩散能力从难以扩散到有利于污染物扩散的过程。

　　2.3 粗糙度。粗糙度对污染物扩散的影响分两方面：一是形成湍流，加快大气污染物混合，避免局部浓度过高现象发生；二是高层建筑容易形成类似过山气流的污染物闭塞区，使大气污染物在高层建筑背后避风区聚集并滞留，不容易向其它区域扩散。这也是大中城市中心区域大气污染物浓度一般高于周边地区的一个原因。

　　2.4 温度层结。各温度层结对大气污染物扩散的影响各不相同，其中以逆温情况对大气污染物的扩散最为不利。气态污染物和颗粒污染物在大气层中的位置决定其扩散方式，颗粒污染物以平流输送和重力沉降为主，一般飘浮于低空，对于气态污染物来说，平流输送和垂直扩散都起重要作用，它甚至可以扩散到边界层以外的大气中。所以气态污染物在逆温情况下相对于颗粒污染物更不利于扩散，对环境的影响也更大。

　　逆温天气加重了逆温天气对环境的影响，这种气象条件下，大气污染物聚集于低空，通常形成污染带或污染域，加重局地污染程度。

　　2.5 降水和雾。降水一般分为雨、雪两种，对大气污染物均起到冲刷作用，而降雨的作用更加明显。降水对降低颗粒类污染物浓度的作用较大，对气态污染物只起微小作用。通常降水可使颗粒类污染物浓度降低 50%~80%,而气态污染物浓度降低只达到 10%左右。

　　雾同时具有对大气污染物的屏蔽作用、对酸性污染物（SO2和NO2皆属于酸性污染物） 的稀释作用和对颗粒类污染物的洗刷作用。NOx浓度因汽车拥有量较大而较高，又雾可以直接进入人的呼吸道，故此种情况危害较大。

　　2.6 局地气候影响

　　2.6.1 海（江）陆风。局地气象条件下，陆地与江河湖海临近的区域必然受到其影响，但其影响较小。这种影响昼夜迥异：白天，陆地温度高，空气密度小，空气上升，水面温度相对较低，空气向陆地运动，补充陆地空气缺失部分，形成海（江）风；夜晚，陆地降温较快，而水面温度下降较缓，温度相对较高，空气上升，陆地空气向水面运动加以补充，形成陆风。

　　与城市“热岛效应”比较，白天与城市“热岛效应”相同，夜晚与城市“热岛效应”相反。所以海（江）陆风在白天助长城市“热岛效应”,夜晚削弱城市“热岛效应”.

　　2.6.2 山谷风。山谷风与海陆风一样，山和谷因昼夜温差而产生。

　　白天风向指向山，夜晚风向指向谷。所以夜间污染物易于聚集于谷中。

　　3 主要大气污染物影响程度探究

　　由于 NO2与 PM10 和 SO2产生源不同，综合各种因素对大气污染物扩散的影响因素，虽然影响程度同样受过境风迁移作用影响，但其影响程度肯定会有所不同，故将 NO2和 PM10和 SO2的不同程度影响程度予以分别确定。

　　各主要大气污染物采暖期污染较重，非采暖期污染较轻，特别是 PM10和 SO2属于煤烟型污染物，具有明显的季节性特点，而 NOx主要污染源是汽车，四季变化不大，主要与汽车数量相关。就某一固定区域而言，气态污染物 NOx、SO2差异相对较小，主要原因是气态污染物更容易随被过境风输送到较远的地方，在不利气象条件下也更容易扩展到整个影响区域，而颗粒物更容易沉降聚集。

　　对于低空污染团，一般情况下颗粒类污染物可以被平流输送至1.5~2.5km 以外的地方，而气态污染物则要超出几倍甚至几十倍。

　　事实上，从污染物产生到聚集和滞留是动态过程，也就是说，各种影响因素时刻在对对大气污染物的传输和扩散起作用。

　　4 结论

　　大气污染物扩散过程是一个宏观动态过程，其中各种影响因素在同时起作用，而各种影响因素因季节和局地气象条件不同而分别起主要和次要作用，即主要影响因素和次要影响因素可以在不同时段相互转化，进而使大气污染物主要影响程度也有所差别。

　　理解了各种影响因素对大气污染物扩散的作用原理，掌握了大气污染物扩散规律，就可以根据实际情况来确定大气污染物对环境的影响程度和大致的影响范围。

　　参考文献
　　
　　[1]李子华。大气化学[D].南京：南京气象学院，1988.
　　[2]黄石。液体动力学[D].南京：南京气象学院，1989.
　　[3]汤达章。污染气象学[D].南京：南京气象学院，1990.