Влияние температуры воздуха на условия переноса и рассеивания примесей

Метеорологические условия переноса и рассеивания примесей в атмосфере

Атмосфера, как и вся природная среда в целом, обладает способностью к самоочищению. Вредные вещества, поступающие в атмосферу от техногенных источников, оседают на поверхности растений, почвы, вымываются атмосферными осадками или переносятся на значительные расстояния от места выброса. Все эти процессы происходят с помощью ветра и зависят от температуры воздуха, солнечной радиации, атмосферных осадков и других метеорологических факторов.

Перенос примесей в верхние слои атмосферы определяется характером распределения температуры в атмосфере с высотой. Степень изменения температуры с высотой характеризуется вертикальным градиентом температуры (⁰С) на единицу высоты от поверхности земли, обычно на 100 м.

Состояние атмосферы бывает равновесным, устойчивым и неустойчивым. Степень устойчивости атмосферы определяет поведение воздушной частицы, выведенной из первоначального положения в выше- или нижележащий слой атмосферы.

Если градиент температуры в сухой атмосфере равен 1 ^оС на 100 м, то воздух на любой высоте будет находиться в равновесии. В таком случае говорят, что атмосфера находится в состоянии безразличного равновесия, или что наблюдается равновесная стратификация. В естественных условиях влажного воздуха равновесное состояние наблюдается при меньшем градиенте температуры (примерно 0,6 ^оС/100 м).

В соответствии с законами физики частица теплого воздуха поднимается вверх, холодного - опускается вниз.

Выбросы загрязняющих веществ, отходящие от источников, как правило имеют более высокую температуру и поэтому поднимаются вверх постепенно охлаждаясь и рассеиваясь.

При вертикальном градиенте температуры, значительно большем 1 ^оС/100 м, в приземном слое атмосферы создаются неупорядоченные движения воздуха - атмосферная турбулентность. Это приводит к нарушению закономерности распределения температуры воздуха с высотой.

Возрастание температуры с высотой называется инверсией температуры. Инверсия температуры может наблюдаться как у поверхности земли (приземная инверсия), так и на некоторой высоте (высотная инверсия). Если инверсия встречается на небольшой высоте от земли, ее называют приподнятой. Инверсия характеризуется вертикальной протяженностью (мощностью, т. е. разностью высот от верхней до нижней границы инверсии) и интенсивностью (т. е. разностью значений температуры на верхней и нижней границах инверсии).

Приземные инверсии возникают в результате выхолаживания воздуха над почвой. Инверсии свободной атмосферы развиваются в результате атмосферных циркуляционных процессов (циклонов и антициклонов, холодных и теплых атмосферных фронтов).

Если слой инверсии располагается непосредственно над трубой источника выбросов, то в приземном слое атмосферы могут создаваться опасные условия загрязнения, так как инверсионный слой ограничивает подъем выбросов, способствует их опусканию и накоплению в приземном слое.

Слой инверсии, расположенный ниже уровня выбросов, препятствует их переносу к земной поверхности. В этом случае слой инверсии оказывает благоприятное действие.

В городских условиях при наличии большого числа низких источников выбросов, особенно если температура выбросов близка к температуре окружающего воздуха, при приподнятых и при приземных инверсиях создаются условия накоп­ления примесей.

Дата добавления: 2014-01-11