影响大气污染物浓度的因素

大气中各种污染物的浓度受污染物的排放情况、气象条件、地形地物等时空变化诸因素的影响。

污染物的排放情况 污染物的排放情况包括排出量、排放高度、排放方式和排出物的特征等。①排出量： 是决定大气污染物浓度的最基本因素。在地形、气象条件等都相同的情况下，单位时间内排出量越大，大气污染物的浓度越高。排出量随一个地区污染源的多少、生产性质、工艺、规模、净化设备和净化效率的不同而异。燃料消耗量随季节而变化，取暖季节耗煤量大，废气排出量相对增多。②排放高度： 在平均风速、大气稳定度、排出量大致相同时，烟囱高度则起主要作用;烟囱越高，烟波越容易扩散，烟波着落点离污染源也越远。污染源下风向污染物的最高浓度与烟囱的有效排出高度平方成反比，即烟囱高度增加一倍，浓度约降低为原来的四分之一。③排放方式： 无组织排放时，污染物四处扩散，浓度随距离的增加而降低，有组织排放时，地面空气中的污染物浓度在烟囱附近反而低，在烟波接触地面处浓度最高，以后又逐渐降低。根据计算和实测资料，在污染源下风向距离相当于烟囱高度10～20倍的地方污染物浓度最高。④排出物的特征： 烟囱排出的有害物质包括粒状污染物和气态污染物。颗粒大于10μm的降尘易在污染源附近沉降，而小于10μm的飘尘和气态污染物在大气中飘浮时间较长，扩散较远(见“烟尘污染”条)。

气象条件 污染物的扩散、稀释、净化与各种气象条件有密切关系。①风向、风速和湍流：在污染源下风向污染较重，上风向较轻。风速越大，单位时间内吹向烟波断面的空气量就越多，而且湍流扩散性强，污染物容易得到稀释。下风向任何一点的污染物浓度与平均风速成反比，即风速增加一倍，污染物浓度就降低一半，但会使污染范围扩大。因此，在评价大气污染程度时，应考虑风向和风速的协同作用(见“风玫瑰图”条)。湍流能不断地把清洁空气卷入烟气中，并将烟气带到周围空气中去，影响污染物的扩散，尤其是近地表层的湍流，在大气不稳定的状况下，更有助于污染物的稀释。②气温和大气稳定度：大气污染物浓度的高低变化与气温的日变化有密切关系。中午气温高，大气处于很不稳定状态，气温梯度大，空气产生垂直对流，有利烟尘扩散稀释;夜间气温受辐射散热而降低，大气处于稳定状态，气温梯度小，空气垂直对流弱，甚至出现逆温(见“气温逆增”条)，不能形成空气垂直对流，使烟气扩散稀释受到抑制。一日之中白天气温梯度较大，夜间较小;一年之中夏季气温梯度较大，冬季较小。因此，大气污染物夜间比白天不利扩散，大气污染冬季比夏季相对较重。③气湿： 气湿会加重大气污染程度。空气湿度会使某些气态污染物发生化学变化。如使SO2氧化成SO3和H2SO4雾，使氯气水解成HCl等，变成毒性更大的污染物。在气温较低而湿度较高时，水蒸汽便会以烟尘微粒为凝聚核凝结成雾，使污染物粒子变重而下降，并积聚在低层大气中，若遇上无风天气，就会形成一层厚厚的浓雾，将地面覆盖起来，使污染物不易扩散。④气压： 高气压与低气压天气直接影响气温、气湿、气流等气象因素的变化，间接影响污染物的扩散稀释。由于空气是不断流动的，其密度也随气温的变化而不断发生变化，所以各地气压值总是不断变化。在北半球高气压区形成下降的辐散气流称反气旋。反气旋的空气由中心向外围顺时针旋转，在此期间出现气温逆增，大气呈稳定状态，风速较小，污染物不易扩散，导致污染物浓度增加，使大气污染加重。在低气压区，形成上升的辐合气流，称气旋。气旋的空气由外围向中心沿反时针旋转，在此期间风速较大，大气处于不稳定状态，有利于污染物的扩散，从而使大气污染浓度降低，大气污染较轻。

地形地物 ①山谷地区易形成山谷风影响大气污染物的扩散。山谷中白天风沿山谷向上吹形成谷风，夜间风从山顶往下吹形成山风，统称为山谷风。夜间的山风风速一般比谷风小，并伴有逆温，大气稳定，谷底污染物不易扩散，易造成危害;白天的谷风，大气一般处于不稳定状态，排出的污染物易于扩散，此时下风向的山坡会有较大的污染。②沿海地区易形成海陆风，由于白天海面气温低于陆地气温，陆地空气上升，海上空气流到陆地予以补充形成海风;夜晚则海面气温高于陆地气温，海上空气上升，陆地气流吹向海洋予以补充，形成陆风。海风和陆风都是闭合环流，在这个地区排放的污染物不能完全输送出去，有一部分循环不已，可使污染物浓度逐渐增高。③城市风： 城市气温比周围气温高，夜间有时可相差8℃，从城市边缘吹向郊区，气温每公里可降低4℃左右，因此，城市象个热岛，在风速较小时，城市的热空气上升，而周围农村的冷空气下沉由四周吹向城市中心，形成环流，此时可将郊区工业企业排出的污染物带入城市。④过山气流(又称谷地涡流)： 烟气运行时，遇到高的丘陵和山地，在迎风面会发生下沉作用，在其附近可引起污染。如丘陵不太高，烟气越过，又在背风面下滑，产生涡流，出现严重污染。⑤烟囱和周围建筑物高度的比例对污染物浓度有影响。烟囱高度未超过周围建筑物高度的2.5倍时，所排出的污染物易形成局部地区环流，而导致地面污染物浓度增高。因此，在以烟囱高度20倍距离为半径的范围内，兴建烟囱时，应比建筑物高2.5倍以上。此外，雨水的淋洗，污染物在大气中的理化学变化，树木吸收和阻隔作用等也能影响污染物浓度的变化。