第五章沉降模块2009.ppt

1、沉降模块,沉降,在大气污染物的转输和扩散地程中，沉降是主要的物理机制之一，也是污染物清除的最终过程。 它既影响着大气污染物分布的动力过程，也影响着物质平衡。因为承载在空气中的物质、气体或固体会因自己本身重量掉落至土壤或水体中后转变成其它形态而离开大气中，此过程我们称沉降作用。,模式在沉降模拟计算和路径上我们必须考量下列两点,(1)总体质量守恒的需要，尤其物质在大气中经过长程传送后、我们必须掌握正确的质量；否则这种误差会影响扩散与反应所估算的浓度。(2)处理污染现象的要求；例如酸沉降现象、或是落尘量现象的模拟。许多空气毒物如PCB与重金属系经过微粒的沉降作用进入水体、再经由生物累积效应才造成环境

2、危害。,沉降,干沉降(dry deposition) 湿沉降(wet deposition),干沉降(dry deposition),在没有降水的条件下，由于重力，湍流运动，热运动，惯性力和静电力等因素的作用下，污染物在输送扩散过程中，随时被地面阻留，形成持续不断的从大气向地表面做质量转移，使污染物在大气中的浓度减小。 这种与降水作用无关的污染物从大气向地表面作质量转移的过程称为干沉降过程。 干沉降是酸性污染物的清除过程中重要的汇，因此也是输送模式的重要组成部分。 污染物的干沉降过程受大气的层结状态，污染物的类型及下垫面的特征的影响。 干沉降过程是研究污染物浓度时空分布，长距离输送的重要过程，

3、越来越多的污染物质量和传输模式考虑了干沉降的作用。,同湿沉降相比，虽然干沉降没有湿沉降那么集中，但因其作用时间长，作用地域广，其沉降的总效果与湿沉降相当。,Garluncl（1978）用一个简单的模式，估计了约50%的 气体通过干沉降清除，另外的50%则氧化成硫酸盐和被降水清除。 Fowler（1978）估算了英国 的年干沉降总量。其值为1106吨，而湿沉降量为0.6106吨。,干沉降速度,干沉降降通量用干沉降速度和气体浓度来表示：,2.1气动阻抗(aerodynamic resistance：,2.2边界层输送阻抗(quasi-laminar layer resistance：Rb),2.3

4、植被(表面)阻抗(surface or canopy resistance ：Rc ),气体分子经由分子扩散通过粘性副层到达地表，进而被地表给吸收，其中地表的型态，植被的种类直接影响气体分子的沈降，所以植被阻抗对气体分子的沈降速度有很大的影响。由于地表的种类型态复杂，影响植被阻抗的因子很多，所以植被阻抗是三个阻抗中最难以计算预估的。,湿清除、 湿沉降,污染气体和大气气溶胶的湿清除都可分为云内过程和云下过程 云滴形成以后，它们将吸收大中的各种微量气体，在降水形成后，这个过程叫做微量气体的雨冲刷湿清除（rainout）。降水滴在下降过程中还将继续吸收云下的气体并把它们带到地面，这个过程称为微量气体

5、的水冲刷湿清除过程（washout）。,如果被清除的气体不与云滴或雨滴内的其它物质发生化学反应或只发生快速平衡可逆反应，则问题比较简单，这种气体的清除量完全由它们在水中的溶解度决定。 但是实际大气中有许多微量气体能与液滴中的物质发生相互作用，其清除过程也就复杂化了。 就气体的湿清除而言，不仅要考虑溶入液滴中的质量传输，也要考虑在液滴中的溶解、电离和氧化反应。溶于水后一部分被氧化成，另一部分仍以的形式存在于液滴中。这就是说一部分是以的形式被清除的，另一部分则以的形式被清除。,气溶胶粒子的湿清除与气体有很大的不同，气溶胶粒子的湿清除机制包括,（1）扫并清除，即气溶胶粒子被降水扫并而随之下落地面。 （2）扩并清除，小的气溶胶粒子因布朗运动而扩散到云，雨滴表面并附于降水质粒表面，然后下沉到地面。 （3）拖并清除，悬浮的气溶胶粒子受介质的气体分子有规则流动的影响而被拖并到降水物上并下沉到地面。 （4）凝洁清除，气溶胶粒子在成云过程中以凝结核或凝华核的身份吸收水分，长大后随降水物下沉到地面。,五 沙尘暴的数值模拟,