大气污染治理技术：地形、地物的影响

（一）地形

就地形而言，地球表面有海洋和陆地，陆地上有平地、丘陵和山地，它们对烟气的扩散都有直接或间接的影响。

当烟流垂直于山脉的走向越过山脊时在迎风面上会发生下沉作用，使附近地区遭受污染，如日本的神户和大阪市背靠山地，又在背风面下滑，并产生涡流，这将使排放到高空的污染物，重新带回地面，加重该地区污染的危害。

地形对于大气污染的影响，还在于局部地区由于地形的热力作用，会改变近地面气温与风的分布规律而形成局地风。如下面介绍的海陆风和山谷风，最终影响到污染物的输送与扩散。

沿海地区出现的海陆风，是由于水陆交界处，地形的热力效应所造成的周期为24h的局部环流。海水的热容比陆地大，所以其温度的升降变化较陆地迟缓。白天，在阳光的照射之下，陆地增温较海洋快。这就使得陆地上空的气温比海水上部的气温高，空气密度小而上升，海面上的冷空气就过来补充，于是形成了由海洋吹向陆地的海风。夜间，陆地又比水体降温快，故水面上的气温又高于陆地上的气温，风便从陆地吹向海洋，这时形成的环流称作陆风，如图3.8所示。

图3.8　海风和陆风

从图3.8中还可以发现，当陆面出现海风时，高空则是陆风；而当地出现陆风时，高空出现海风，从而形成铅直的闭合环流，即海陆风。

在内陆湖泊、江河的水陆交界处，均会出现类似的闭合环流，但其活动范国较小。

海陆风对沿海地区的大气污染影响很大。如果工厂建在海滨，污染物会在白天随海风进入内地，造成污染。若排放的污染物被卷入环流之内，去而复返，迟迟不能扩散而使该地区的空气污染加重。

图3.9所表示的，是地形热力作用引起的另外一种局地风；山风和谷风，通称为山谷风。(www.xing528.com)

在山区经常出现山谷风。白天，太阳首先照射到较高的山坡，山坡温度增高，而使其上部的空气比山谷中部同一高度上的空气温度高、密度小。故山坡上空的空气上升，谷底的冷空气就沿山坡上升来补充，这便是谷风。夜间，情况正好相反，山坡冷却得比较快，山坡上的空气要比山谷中部同一高度上的空气的温度低。因此，冷空气便由山顶顺坡向谷底流动，形成山风。山风出现时，因为冷空气沉于谷底，上部是由山谷中部原来的暖空气下降来补充，所以常伴随有逆温层的出现。大气呈稳定状态，污染物难以扩散稀释。同样如果污染物卷入环流中，也会长时间地滞留在山谷中，造成严重的大气污染事件。

图3.9　山谷风示意图

（二）地物

地物对大气污染的影响也是不容忽视的。城市中有许多高大而密集的建筑物，地面粗糙度大，阻碍了气流的运动，使风速减小，而不利于烟气的扩散。烟囱里排出的烟气在超过这些高大建筑物时，会产生涡旋。结果，建筑物背风一侧的污染物的浓度明显地高于迎风的一侧。如果烟囱低于建筑物，排出来的污染物很容易卷入涡流之中，造成局部地区污染。

如果把城市作为一个整体来看，与乡村比较，对烟气运行扩散来说，“热岛效应”和“城市风”的影响较为突出。

城市的“热岛效应”是由于城市中工业密集，人口集中，大量消耗燃料，城市本身成为一个重要的热源。同时建筑物有较高的热容量，能吸收较多的热量。另外，城市水汽蒸发较少，又减少了热量消耗。据估计，在中纬度城市，由于燃烧而增加的热量为太阳供应边界层热量的两倍。因此城市的温度比乡村高，年平均温差为0.5～1.5℃。这样相对周围温度较低的农村，城市好像一个“热岛”。

“热岛”现象是城市最主要的气象特征之一。它对污染物的影响主要表现在两个方面。一方面，“热岛”效应可以使得城市夜间的辐射逆温减弱或者消失，近地面温度层结呈中性，有时甚至出现不稳定状态，污染物易于扩散。而另一方面，城市温度高，热气流不断上升，形成一个低压区，郊区冷空气向市内侵入，构成环流，即形成所谓的“城市风”，城市风的形成和大小，与盛行风和城乡间温差关系很大。静风时，城市风非常明显；有风时，只在城市背风部分出现城市风。由于夜晚城乡温差远比白天大，夜间风成涌泉式从乡村吹来，风速可达2m/s。如果工业区建在城市周围的郊区，工业区排出的大量污染物可能随城市风涌向市中心，市中心污染物的浓度反而比工业区高得多。

城市内建筑物的屋顶和街道受热不均匀，又会形成“街道风”。白天东西向街道，屋顶受热最强，热空气从屋顶上升，街道冷空气随之补充，构成环流。南北向街道中午受热，形成对流。夜间屋顶急剧冷却，冷空气下沉，促使街道内的热空气上升。构成了与白天相反的环流，下沉气流形成涡流。因此，不同走向的街道，同一街道的迎风面和背风面，污染物的浓度都不一样。这种“街道风”对汽车排放出来的污染物影响最为突出。