放射性物质在大气中的行为.ppt

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放射性物质在大气中的行为4.1放射性物质在大气中的化学行为4.2放射性物质在大气中的输运和弥散4.3放射性物质在大气中的沉积和再悬浮放射性物质在大气中的化学行为放射性物质在大气中的化学行为形成气溶胶主要源于被大气中本身存在的固体微粒或雾所捕集发生化学反应氧化反应碳酸盐化反应光化学反应同位素交换反应1、什么是干绝热递减率什么是干绝热递减率干气团绝热上升或下降单位高度干气团绝热上升或下降单位高度（通常通常100m）的温度变的温度变化量称为干绝热递减率，用化量称为干绝热递减率，用d表示，单位表示，单位K/100m空气块空气块膨胀（做功）膨胀（做功）耗内耗内能能T定性定性空气块空气块压缩（外气对它做功）压缩（外气对它做功）T内能内能（由压力变化引起）（由压力变化引起）4.2放射性物质在大气中的输运和弥散定量定量（单位质量的环境空气）（单位质量的环境空气）由热力学第一定律由热力学第一定律又气压随高度变化规律：

又理想气体状态方程：

将代入，则得：

实际中Ti与环境温度T之差不超过10，Ti/T1。

干空气气体常数287.0J/（Kg.K）表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）升高（或下降）100m，温度降低（或升高）约温度降低（或升高）约1。

22、气温的垂直分布（温度层结）、气温的垂直分布（温度层结）气温直减率气温直减率（大气）（大气）（递减层结）（递减层结）逆温是大气温度随高度增加而升高逆温是大气温度随高度增加而升高的现象，逆温层结是强稳定的大气的现象，逆温层结是强稳定的大气层结，不利于污染物的扩散。

层结，不利于污染物的扩散。

ggggdg正常分布层结正常分布层结，中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率）0，等温层结等温层结0，逆温层结逆温层结ggggdg正常分布层结正常分布层结，中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率）0，等温层结等温层结3、大气稳定度及其判据定义：

大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易发生定义：

大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易发生对流对流定性描述：

定性描述：

外力使气块上升或下降外力使气块上升或下降气块去掉外力气块去掉外力气块减速，有返回趋势，稳定气块减速，有返回趋势，稳定气块加速上升或下降，不稳定气块加速上升或下降，不稳定气块停在外力去掉处，中性气块停在外力去掉处，中性不稳定条件下有利于污染物扩散不稳定条件下有利于污染物扩散大气稳定度及其判据定量判断假设假设则有则有单位体积的气块所受的力单位体积的气块所受的力浮力：

浮力：

g重力：

重力：

ig准静力条件：

准静力条件：

P=Pi气块加速度与其位移方向相同，气块加速运动气块加速度与其位移方向相反，气块减速运动有关有关辐射逆温辐射逆温在在晴晴朗朗无无云云或或少少云云、风风力力不不大大的的夜夜晚晚，地地面面辐辐射射冷冷却却很很快快，贴贴近近地地面面的的大大气气温温度度下下降降最最多多，而而高高层层大大气气冷冷却却慢慢，造造成成温温度自下而上的增加，称为辐射逆温。

度自下而上的增加，称为辐射逆温。

辐辐射射逆逆温温层层的的产产生生是是有有规规律律的的，一一般般只只在在夜夜间间形形成成，早早晨晨随随着着太太阳阳不不断断加加热热地地表表，地地面面温温度度上上升升，逆逆温温自自下下而而上上逐逐渐消失，一般在上午完全消失。

渐消失，一般在上午完全消失。

下午下午日落前日落前1h夜间夜间日出日出上午上午10h烟流形状与大气稳定度的关系烟流形状与大气稳定度的关系波浪型（不稳）波浪型（不稳）d锥型（中性锥型（中性or弱稳）弱稳）d爬升型（下逆，上不稳）爬升型（下逆，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）漫烟型（上逆、下不稳）扇型（逆温）扇型（逆温）60，弱太阳高度角1535，同时应考虑云量的影响4.11a4.11bPG曲线的应用地面最大浓度估算由h和由zx曲线（图4.11b）反查出xxmax由yx曲线（图4.11a）查y由式（4.19）计算最大浓度扩散参数的确定中国国家标准规定的方法扩散参数的确定中国国家标准规定的方法我国在修订我国在修订P-T法基础上产生了国家标准法法基础上产生了国家标准法（GB/T13201-91）。

太阳高度角太阳高度角辐射等级辐射等级地面风速地面风速该方法的技术路线是：

根据时间、地理位置、太阳倾角确该方法的技术路线是：

根据时间、地理位置、太阳倾角确定太阳高度角，利用天气条件确定辐射等级，然后利用辐定太阳高度角，利用天气条件确定辐射等级，然后利用辐射等级和风速确定大气稳定度，最后查扩散参数幂函数表，射等级和风速确定大气稳定度，最后查扩散参数幂函数表，确定扩散参数。

确定扩散参数。

式式4.26，地理，地理纬度，倾角纬度，倾角稳定度稳定度云量云量表表4.4表表4.5表表4.6扩散参数的确定中国国家标准规定的方法扩散参数的选取扩散参数的选取扩散参数的表达式为（取样时间扩散参数的表达式为（取样时间0.5h，按表查算），按表查算）平原地区和城市远郊区，平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半向不稳定方向提半级级工业区和城市中心区，工业区和城市中心区，C提至提至B级，级，D、E、F向不稳定向不稳定方向提一级方向提一级丘陵山区的农村或城市，同工业区丘陵山区的农村或城市，同工业区取样时间大于取样时间大于0.5h，不变，不变，取样时间时间稀释指数1ht100h,q=0.3,0.5ht1h,q=0.2烟云抬升的原因有两个：

烟云抬升的原因有两个：

是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；升）；是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。

是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。

这两种动力引起的烟气浮力运动称这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升烟云抬升，烟云抬升有利，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。

于降低地面的污染物浓度。

2.烟气抬升高度的计算烟气抬升高度的计算初始动量：

初始动量：

速度、内径速度、内径浮力：

烟温度浮力：

烟温度烟气抬升主要影响因素烟气抬升主要影响因素有效源高有效源高hs烟囱的几何高度h烟气抬升高度2.烟气抬升高度的计算烟气抬升高度的计算烟羽下沉修正因子烟羽下沉修正因子W0/us1.5时时C=0，W0/us1.5,C=3（1.5W0/us）De

（1）高烟囱的烟羽抬升高度）高烟囱的烟羽抬升高度取较小值，适用于稳定度取较小值，适用于稳定度A-D取较小值，适用于稳定度取较小值，适用于稳定度E,F稳定度参数，E级S=8.7104，F级S1.75103

（2）低烟囱的烟羽抬升高度）低烟囱的烟羽抬升高度hs低于建筑物高度低于建筑物高度,按地面源考虑即按地面源考虑即h=0建筑物高建筑物高hs2.5倍建筑物高倍建筑物高100（1Et）时段为高位源）时段为高位源100100（1Et）时段为地面源）时段为地面源夹带系数练习：

碘练习：

碘-131以平均排放速率以平均排放速率10Bq/s从高从高60m的烟囱排出，烟的烟囱排出，烟囱排出口内径囱排出口内径0.5m，外径，外径0.6m，排烟速度，排烟速度12m/s。

对其有影响。

对其有影响的最近建筑物高的最近建筑物高30m。

大气稳定度。

大气稳定度C级，源高处风速级，源高处风速6m/s。

试。

试求排放点下风向求排放点下风向1km处碘处碘-131的轴线浓度（不考虑尾流效应）的轴线浓度（不考虑尾流效应）建筑物高建筑物高hs2.5倍建筑物高，应分情况考虑倍建筑物高，应分情况考虑按混合源考虑按混合源考虑100（1Et）时段为高位源）时段为高位源Et时段为地面源时段为地面源地面轴线浓度地面源高架源稳定度C，x=1km处y=99.1z=61.4抬升高度有效高度60+3=63加权平均浓度3、有效源释放高度的平均风速、有效源释放高度的平均风速幂函数风速扩线模式某核电厂烟囱高150m，烟气抬升高度75m，核素的排放量200Bq/s。

估算烟囱出口风速3m/s，大气稳定度C级时地面最大浓度是多少？

发生在什么位置？

（用P-G法）第二步：

确定出现地面最大浓度的下风向距离。

第二步：

确定出现地面最大浓度的下风向距离。

第一步：

确定出现地面最大浓度的第一步：

确定出现地面最大浓度的Z向扩散参数。

向扩散参数。

第三步：

确定出现地面最大浓度的第三步：

确定出现地面最大浓度的y向扩散参数。

向扩散参数。

第四步：

计算地面最大浓度。

第四步：

计算地面最大浓度。

一工厂在源高一工厂在源高H=30m处以处以100Bq/s的速度排放污染物质，的速度排放污染物质，风速为风速为3m/s，在下风向距离，在下风向距离1000m处，扩散系数分别取处，扩散系数分别取y=30m，z=20m。

计算烟流中心线上污染物的浓度；。

计算烟流中心线上污染物的浓度；中心线以左中心线以左60m、以下、以下20m处处污染物的浓度。

污染物的浓度。

3、长期平均浓度的估算、长期平均浓度的估算气气象象部部门门提提供供的的风风向向资资料料是是按按16方方位位给给出出的的，每每个个方方位位相相当当于于一一个个22.5的的扇扇形形。

因因此此，可可按按每每个个扇扇形形计计算算长长期期平平均均浓浓度度。

推导时作以下假定：

推导时作以下假定：

（1）同同一一扇扇形形内内各各角角度度的的风风向向频频率率相相同同。

扇扇形形区区内内污污染染物物的的浓度只随距离浓度只随距离x变化，同一距离的圆弧上浓度分布均匀变化，同一距离的圆弧上浓度分布均匀

（2）当吹某一扇形风时，全部污染物都落在这个扇形）当吹某一扇形风时，全部污染物都落在这个扇形里。

步骤：

风向资料每一风向出现频率pi每一风向每一级风速出现频率pik确定各类大气稳定度出现频率pi，j,k即风向风速、稳定度联合频率利用式4.25计算浓度4.25特殊气象条件下的扩散模式在整层大气都具有同一稳定度（即温度层结构均一，实际在整层大气都具有同一稳定度（即温度层结构均一，实际中难以实现）、平坦地形的条件下应用高斯模式计算污染中难以实现）、平坦地形的条件下应用高斯模式计算污染物浓度。

物浓度。

如果整个大气层不均匀，污染物扩散所涉及的如果整个大气层不均匀，污染物扩散所涉及的温度层结温度层结不不止一个，或者地表粗糙度高，地势起伏大、存在建筑物的止一个，或者地表粗糙度高，地势起伏大、存在建筑物的遮挡时就需要特殊处理。

遮挡时就需要特殊处理。

一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式有上部逆温层的扩散模式有上部逆温层的扩散模式所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，污染物受到上部逆温层限制，只能在地面和逆温层之间扩污染物受到上部逆温层限制，只能在地面和逆温层之间扩散的情况散的情况在封闭型扩散中，假定：

在封闭型扩散中，假定：

污染物完全不向逆温层扩散；污染物完全不向逆温层扩散；上部逆温层对污染物起全反射作用，可用像源法处理；上部逆温层对污染物起全反射作用，可用像源法处理；污染源在地面和逆温层之间形成无穷多个像对，污染污染源在地面和逆温层之间形成无穷多个像对，污染物浓度是实源和无穷多虚源的贡献之和。

物浓度是实源和无穷多虚源的贡献之和。

HmHm-h2Hm-hhHm-h封闭型扩散模式封闭型扩散模式1、当、当xxm，烟羽未接触到逆温层，烟羽未接触到逆温层查查P-G曲线曲线xm按按4.17计算地面空气污染浓度或时间积分浓度计算地面空气污染浓度或时间积分浓度2、当、当x2xm，Z向浓度混合均匀向浓度混合均匀简化计算：

简化计算：

3、当xmx2xm内插（假定变化为线性内插（假定变化为线性）例：

例：

某工厂位于北纬某工厂位于北纬40，东经，东经120的某市。

该厂烟囱排放的某市。

该厂烟囱排放某大气污染物的速率为某大气污染物的速率为760Bq/s,烟囱高度烟囱高度40m，内径，内径0.5m，外径，外径0.6m，废气出口速率，废气出口速率10m/s，8月月15日下午日下午2时天空时天空云量云量5/4，,地面风速地面风速2.8m/s，1000m以下存在明显逆层，以下存在明显逆层，求此时下风向距离地面求此时下风向距离地面轴线上轴线上距距1000m,5000m,8000m