大氣污染擴(kuò)散是大氣中的污染物在湍流的混合作用下逐漸分散稀釋的過程。主要受風(fēng)向、風(fēng)速、氣流溫度分布、大氣穩(wěn)定度等氣象條件和地形條件的影響。
研究不同氣象條件下大氣污染物擴(kuò)散規(guī)律的目的在于：①根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件，對(duì)工業(yè)規(guī)劃布局提供科學(xué)依據(jù)，預(yù)防可能造成的大氣污染;②根據(jù)當(dāng)?shù)氐拇髿鈹U(kuò)散能力和環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提出排放標(biāo)準(zhǔn)(排放量和排放高度);③進(jìn)行大氣污染預(yù)報(bào)，以便有計(jì)劃地采取應(yīng)急措施，預(yù)防環(huán)境質(zhì)量的惡化(長期的)和防止可能發(fā)生的污染事故(短期的)。
大氣結(jié)構(gòu)與氣象
有效地防止大氣污染的途徑，除了采用除塵及廢氣凈化裝置等各種工程技術(shù)手段外，還需充分利用大氣的湍流混合作用對(duì)污染物的擴(kuò)散稀釋能力，即大氣的自凈能力。污染物從污染源排放到大氣中的擴(kuò)散過程及其危害程度，主要決定于氣象因素，此外還與污染物的特征和排放特性，以及排放區(qū)的地形地貌狀況有關(guān)。
一、大氣的結(jié)構(gòu)
氣象學(xué)中的大氣是指地球引力作用下包圍地球的空氣層，其最外層的界限難以確定。通常把自地面至1200 km左右范圍內(nèi)的空氣層稱做大氣圈或大氣層，而空氣總質(zhì)量的98.2%集中在距離地球表面30 km以下。超過1200 km的范圍，由于空氣極其稀薄，一般視為宇宙空間。
自然狀態(tài)的大氣由多種氣體的混合物、水蒸氣和懸浮微粒組成。其中，純凈干空氣中的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤馊N主要成分的總和占空氣體積的99.97%，它們之間的比例從地面直到90km高空基本不變，為大氣的恒定的組分;二氧化碳由于燃料燃燒和動(dòng)物的呼吸，陸地的含量比海上多，臭氧主要集中在55～60km高空，水蒸氣含量在4%以下，在極地或沙漠區(qū)的體積分?jǐn)?shù)接近于零，這些為大氣的可變的組分;而來源于人類社會(huì)生產(chǎn)和火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時(shí)性的災(zāi)害排放的煤煙、粉塵、氯化氫、硫化氫、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物為大氣的不定的組分。
大氣的結(jié)構(gòu)是指垂直(即豎直)方向上大氣的密度、溫度及其組成的分布狀況。根據(jù)大氣溫度在垂直方向上的分布規(guī)律，可將大氣劃分為四層：對(duì)流層、平流層、中間層和暖層。
1. 對(duì)流層
對(duì)流層是大氣圈最靠近地面的一層，集中了大氣質(zhì)量的75%和幾乎全部的水蒸氣、微塵雜質(zhì)。受太陽輻射與大氣環(huán)流的影響，對(duì)流層中空氣的湍流運(yùn)動(dòng)和垂直方向混合比較強(qiáng)烈，主要的天氣現(xiàn)象云雨風(fēng)雪等都發(fā)生在這一層，有可能形成污染物易于擴(kuò)散的氣象條件，也可能生成對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有危害的逆溫氣象條件。因此，該層對(duì)大氣污染物的擴(kuò)散、輸送和轉(zhuǎn)化影響最大。
大氣對(duì)流層的厚度不恒定，隨地球緯度增高而降低，且與季節(jié)的變化有關(guān)，赤道附近約為15km,中緯度地區(qū)約為10～12 km，兩極地區(qū)約為8km;同一地區(qū)，夏季比冬季厚。一般情況下，對(duì)流層中的氣溫沿垂直高度自下而上遞減，約每升高100m平均降低0.65℃。
從地面向上至1～1.5 km高度范圍內(nèi)的對(duì)流層稱為大氣邊界層，該層空氣流動(dòng)受地表影響最大。由于氣流受地面阻滯和摩擦作用的的影響，風(fēng)速隨高度的增加而增大，因此又稱為摩擦層。地表面冷熱的變化使氣溫在晝夜之間有明顯的差異，可相差十幾乃至幾十度。由于從地面到lOOm左右的近地層在垂直方向上熱量和動(dòng)量的交換甚微，所以上下氣溫之差可達(dá)1～2℃。大氣邊界層對(duì)人類生產(chǎn)和生活的影響最大，污染物的遷移擴(kuò)散和稀釋轉(zhuǎn)化也主要在這一層進(jìn)行。
邊界層以上的氣流受地面摩擦作用的影響越來越小，可以忽略不計(jì)，因此稱為自由大氣。
2. 平流層
平流層是指從對(duì)流層頂?shù)诫x地高度約55 km范圍的大氣層，該層和對(duì)流層包含了大氣質(zhì)量的99.9 %。平流層內(nèi)空氣稀薄，比較干燥，幾乎沒有水汽和塵埃。平流層的溫度分布是：從對(duì)流層頂?shù)诫x地約22km的高度范圍為同溫層，氣溫幾乎不隨高度變化，約為-55℃。從22km繼續(xù)向上進(jìn)入臭氧帶，在這里太陽的紫外輻射被吸收，轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致氣溫隨高度增加而上升，到達(dá)層頂時(shí)氣溫升高到-3℃左右。平流層內(nèi)氣溫下低上高的分布規(guī)律，使得該層空氣的豎直對(duì)流混合微弱，大氣基本處于平流運(yùn)動(dòng)。因此，該層大氣的透明度較好，氣流穩(wěn)定，很少出現(xiàn)云雨及風(fēng)暴等天氣現(xiàn)象。
平流層中的臭氧層是80～100km處的氧分子在太陽紫外輻射作用下光解為氧原子，再與其它氧分子化合成臭氧而形成的，其化合作用主要在30～60km處。從對(duì)流層頂向上，臭氧濃度逐漸增大，在22～25km處達(dá)最大值，往后逐漸減小，到平流層頂臭氧含量極其微小。因?yàn)?0km以上，在光化作用下，由氧化合為臭氧和由臭氧光解成氧的過程幾乎保持平衡狀態(tài)。在某種環(huán)流作用下，臭氧被送到很少光解的高度以下積聚，集中在15～35km高度之間。通常將22～25km處稱為臭氧層。
3. 中間層
中間層是指從平流層頂?shù)礁叨?0km左右范圍內(nèi)的大氣層，其空氣質(zhì)量僅占大氣質(zhì)量的10-3。該層內(nèi)溫度隨高度的增加而下降，層頂?shù)臏囟瓤山档?93℃左右。因此，空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，垂直方向混合明顯。
4. 暖層
暖層為中層頂延伸到800km高空的大氣層，該層的空氣質(zhì)量只有大氣質(zhì)量的10-5。暖層在強(qiáng)烈的太陽紫外線和宇宙射線作用下，其氣溫隨高度上升而迅速增高，暖層頂部溫度可高達(dá)500～2000K，且晝夜溫度變化很大。暖層的空氣處于高度電離狀態(tài)，因此存在著大量的離子和電子，故又稱為電離層。
二、氣象要素
氣象條件是影響大氣中污染物擴(kuò)散的主要因素。歷史上發(fā)生過的重大空氣污染危害事件，都是在不利于污染物擴(kuò)散的氣象條件下發(fā)生的。為了掌握污染物的擴(kuò)散規(guī)律，以便采取有效措施防治大氣污染的形成，必須了解氣象條件對(duì)大氣擴(kuò)散的影響，以及局部氣象因素與地形地貌狀況之間的關(guān)系。
在氣象學(xué)中，氣象要素是指用于描述的物理狀態(tài)與現(xiàn)象的物理量，包括氣壓、氣溫、氣濕、云、風(fēng)、能見度以及太陽輻射等。這些要素都能從觀測直接獲得，并隨著時(shí)間經(jīng)常變化，彼此之間相互制約。不同的氣象要素組合呈現(xiàn)不同的氣象特征，因此對(duì)污染物在大氣中的輸送擴(kuò)散產(chǎn)生不同的影響。其中風(fēng)和大氣不規(guī)則的湍流運(yùn)動(dòng)是直接影響大氣污染物擴(kuò)散的氣象特征，而氣溫的垂直分布又制約著風(fēng)場與湍流結(jié)構(gòu)。下面介紹主要的氣象要素：
1. 氣壓
氣壓是指大氣的壓強(qiáng)，即單位面積上所承受的大氣柱的重力。氣壓的單位為Pa，氣象學(xué)中常用毫巴(mbar)或百帕(hPa)表示。定義溫度為273K時(shí)，位于緯度45o平均海平面上的氣壓值為1013.25hPa，稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。對(duì)于任一地區(qū)，氣壓的變化總是隨著高度的增加而降低。
2. 氣溫
氣溫是指離地面1.5 m高處的百葉箱內(nèi)測量到的大氣溫度。氣溫的單位一般為℃，理論計(jì)算中則用絕對(duì)溫度K表示。
3. 氣濕
氣濕即為大氣的濕度，用以表示空氣中的水蒸氣含量，氣象學(xué)中常用絕對(duì)濕度、水蒸氣分壓、露點(diǎn)、相對(duì)濕度和比濕等量來表示。
絕對(duì)濕度就是單位體積濕空氣中所含水蒸氣質(zhì)量，單位為g/m3，其數(shù)值為濕空氣中水蒸氣的密度，表明了濕空氣中實(shí)際的水蒸氣含量。水蒸氣分壓是指濕空氣溫度下水蒸氣的壓力，它隨空氣的濕度增加而增大。當(dāng)空氣溫度不變時(shí)，空氣中的水蒸氣含量達(dá)到最大值時(shí)的分壓力稱為飽和水蒸氣壓，此時(shí)的空氣稱為飽和空氣，溫度即稱為露點(diǎn)。飽和水蒸氣壓隨溫度降低而下降，若降低飽和空氣的溫度，則空氣中的一部分水蒸氣將凝結(jié)下來，即結(jié)露。相對(duì)濕度是濕空氣中實(shí)際的水蒸氣含量與同溫下最大可能含有的水蒸氣含量的比值，也即實(shí)際的水蒸氣分壓與飽和水蒸氣壓之比，表明了濕空氣吸收水蒸氣的能力及其潮濕程度。相對(duì)濕度愈小，空氣愈干燥，反之則表示空氣潮濕。比濕是指單位質(zhì)量干空氣含有的水蒸氣質(zhì)量，單位是g/kg。
4. 云
云是指漂浮在大氣中的微小水滴或冰晶構(gòu)成的匯集物質(zhì)。云吸收或反射太陽的輻射，反映了氣象要素的變化和大氣運(yùn)動(dòng)的狀況，其形成、數(shù)量、分布及演變也預(yù)示著天氣的變化趨勢，可用云量和云高來描述。
云遮蔽天空的份額稱為云量。我國規(guī)定將視野內(nèi)的天空分為10等分，云遮蔽的成數(shù)即為云量。例如：云密布的陰天時(shí)的云量為10;云遮蔽天空3成時(shí)云量為3;當(dāng)碧空無云的晴天時(shí)，云量則為0。而國外是把天空分為8等分來，仍按云遮蔽的成數(shù)來計(jì)算云量。
云底距地面的高度稱為云高。按云高的不同范圍分為：云底高度在2500m以下稱為低云;云底高度在2500～5000m之間稱為中云;而云底高度大于5000m之上稱為高云。
5. 能見度
能見度是指正常視力的人在當(dāng)時(shí)的天氣條件下，從水平方向中能夠看到或辨認(rèn)出目標(biāo)物的最大距離，單位是m或km。能見度的大小反映了大氣混濁或透明的程度，一般分為十個(gè)級(jí)別，0級(jí)的白日視程為最小，50m以下，9級(jí)的白日視程為最大，大于50km。
6. 風(fēng)
風(fēng)是指空氣在水平方向的運(yùn)動(dòng)。風(fēng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用風(fēng)向和風(fēng)速描述。風(fēng)向是指風(fēng)的來向，通?？捎?6個(gè)或8個(gè)方位表示，如西北風(fēng)指風(fēng)從西北方來。此外也可用角度表示，以北風(fēng)為0o，8個(gè)方位中相鄰兩方位的夾角為45o，正北與風(fēng)向的反方向的順時(shí)針方向夾角稱為風(fēng)向角，如東南風(fēng)的風(fēng)向角為135o。
風(fēng)速是指空氣在單位時(shí)間內(nèi)水平運(yùn)動(dòng)的距離。氣象預(yù)報(bào)的風(fēng)向和風(fēng)速指的是距地面10m高處在一定時(shí)間內(nèi)觀測到的平均風(fēng)速。
在自由大氣中，風(fēng)受地面摩擦力的影響很小，一般可以忽略不計(jì)，風(fēng)的運(yùn)動(dòng)處于水平的勻速運(yùn)動(dòng)。但在大氣邊界層中，空氣運(yùn)動(dòng)受到地面摩擦力的影響，使風(fēng)速隨高度升高而增大。
空氣的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。地球兩極和赤道之間大氣的溫差，陸地與海洋之間的溫差以及陸地上局部地貌不同之間的溫差，從而對(duì)空氣產(chǎn)生的熱力作用，形成各種類型風(fēng)，如海陸風(fēng)、季風(fēng)、山谷風(fēng)、峽谷風(fēng)等。
當(dāng)氣壓基本不變時(shí)，日出后由于地面吸收太陽的輻射，由底部氣層開始的熱渦流上升運(yùn)動(dòng)逐漸增強(qiáng)，使大氣上下混合強(qiáng)度增大，因此下層風(fēng)速漸大，一般在午后達(dá)到最大值;而夜間在地面的冷卻作用下，湍流活動(dòng)減弱直至停止，使下層風(fēng)速減小，乃至靜止。反之，高層大氣的白天風(fēng)速最小，夜間風(fēng)速最大。
海陸風(fēng)出現(xiàn)在沿海地區(qū)，是由于海陸接壤區(qū)域的地理差異產(chǎn)生的熱力效應(yīng)，形成以一天為周期而變化的大氣局部環(huán)流。在吸收相同熱量的條件下，由于陸地的熱容量小于海水，因此地表溫度的升降變化比海水快。白天，陽光照射下的陸地溫升比海洋快，近地層陸地上空的氣溫高于海面上空，空氣密度小而上升，因此產(chǎn)生水平氣壓梯度，低層氣壓低于海上，于是下層空氣從海面上流向陸地，稱為海風(fēng);而陸地高層空間的氣壓高于海上，氣流由陸地流向海洋，從而在這一區(qū)域形成空氣的閉合環(huán)流。夜間，陸地溫降又比海洋快，近地氣層的氣溫低于海面上的氣溫，形成了高于海面上的氣壓，于是下層空氣從陸地流向海上，稱為陸風(fēng)，并與高空的逆向氣流形成閉合環(huán)流。
海陸風(fēng)的影響區(qū)域有限。海風(fēng)高約1000m，一般深入到陸地20～40km處，最大風(fēng)力為5～6級(jí);陸風(fēng)高約100～300m，延伸到海上8～lOkm處，風(fēng)力不過3級(jí)。在內(nèi)陸的江河湖泊岸邊，也會(huì)出現(xiàn)類似的環(huán)流，但強(qiáng)度和活動(dòng)范圍均較小。
季風(fēng)也是由于陸地和海洋的地理差異產(chǎn)生的熱力效應(yīng)，形成以一年四季為周期而變化的大氣環(huán)流，但影響的范圍比海陸風(fēng)大得多。夏季，大陸上空的氣溫高于海洋上空，形成低層空氣從海洋流向大陸，而高層大氣相反流動(dòng)，于是構(gòu)成了夏季的季風(fēng)環(huán)流，類似于白天海風(fēng)環(huán)流的循環(huán)。冬季，大陸上空的氣溫低于海洋上空，形成低層空氣從大陸流向海洋，高層大氣由海洋流向大陸的冬季的季風(fēng)環(huán)流，類似于夜間陸風(fēng)環(huán)流的循環(huán)。我國處于太平洋西岸和印度洋西側(cè)，夏季大陸盛行東南風(fēng)，西南地區(qū)吹西南風(fēng);冬季大陸盛行西北風(fēng)，西南地區(qū)吹東北風(fēng)。
山谷風(fēng)是山區(qū)地理差異產(chǎn)生的熱力作用而引起的另外一種局地風(fēng)，也是以一天為周期循環(huán)變化。白天，山坡吸受較強(qiáng)的太陽輻射，氣溫增高，因空氣密度小而上升，形成空氣從谷底沿山坡向上流動(dòng)，稱為谷風(fēng);同時(shí)在高空產(chǎn)生由山坡指向山谷的水平氣壓梯度，從而產(chǎn)生谷底上空的下降氣流，形成空氣的熱力循環(huán)。夜間，山坡的冷卻速度快，氣溫比同高度的谷底上空低，空氣密度大，使得空氣沿山坡向谷底流動(dòng)，形成山風(fēng)，同時(shí)構(gòu)成與白天反向的熱力環(huán)流。
峽谷風(fēng)是由于氣流從開闊地區(qū)進(jìn)入流動(dòng)截面積縮小的狹窄峽谷口時(shí)，因氣流加速而形成的順峽谷流動(dòng)的強(qiáng)風(fēng)。
影響大氣擴(kuò)散的若干因素
大氣污染物在大氣湍流混合作用下被擴(kuò)散稀釋。大氣污染擴(kuò)散主要受到氣象條件、地貌狀況及污染物的特征的影響。
一、氣象因子影響
影響污染物擴(kuò)散的氣象因子主要是大氣穩(wěn)定度和風(fēng)。
1. 大氣穩(wěn)定度
大氣穩(wěn)定度隨著氣溫層結(jié)的分布而變化，是直接影響大氣污染物擴(kuò)散的極重要因素。大氣越不穩(wěn)定，污染物的擴(kuò)散速率就越快;反之，則越慢。當(dāng)近地面的大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，由于上部氣溫低而密度大，下部氣溫高而密度小，兩者之間形成的密度差導(dǎo)致空氣在豎直方向產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流，使得煙流迅速擴(kuò)散。大氣處于逆溫層結(jié)的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，將抑制空氣的上下擴(kuò)散，使得排向大氣的各種污染物質(zhì)因此而在局部地區(qū)大量聚積。當(dāng)污染物的濃度增大到一定程度并在局部地區(qū)停留足夠長的時(shí)間，就可能造成大氣污染。
2. 風(fēng)
進(jìn)入大氣的污染物的漂移方向主要受風(fēng)向的影響，依靠風(fēng)的輸送作用順風(fēng)而下在下風(fēng)向地區(qū)稀釋。因此污染物排放源的上風(fēng)向地區(qū)基本不會(huì)形成大氣污染，而下風(fēng)向區(qū)域的污染程度就比較嚴(yán)重。
風(fēng)速是決定大氣污染物稀釋程度的重要因素之一。由高斯擴(kuò)散模式的表達(dá)式可以看出，風(fēng)速和大氣稀釋擴(kuò)散能力之間存在著直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)其它條件相同時(shí)，下風(fēng)向上的任一點(diǎn)污染物濃度與風(fēng)速成反比關(guān)系。風(fēng)速愈高，擴(kuò)散稀釋能力愈強(qiáng)，則大氣中污染物的濃度也就愈低，對(duì)排放源附近區(qū)域造成的污染程度就比較輕。
二、地理環(huán)境狀況的影響
影響污染物在大氣中擴(kuò)散的地理環(huán)境包括地形狀況和地面物體。
1. 地形狀況
陸地和海洋，以及陸地上廣闊的平地和高低起伏的山地及丘陵都可能對(duì)污染物的擴(kuò)散稀釋產(chǎn)生不同的影響。
局部地區(qū)由于地形的熱力作用，會(huì)改變近地面氣溫的分布規(guī)律，從而形成前述的地方風(fēng)，最終影響到污染物的輸送與擴(kuò)散。
海陸風(fēng)會(huì)形成的局部區(qū)域的環(huán)流，抑制了大氣污染物向遠(yuǎn)處的擴(kuò)散。例如，白天，海岸附近的污染物從高空向海洋擴(kuò)散出去，可能會(huì)隨著海風(fēng)的環(huán)流回到內(nèi)地，這樣去而復(fù)返的循環(huán)使該地區(qū)的污染物遲遲不能擴(kuò)散，造成空氣污染加重。此外，在日出和日落后，當(dāng)海風(fēng)與陸風(fēng)交替時(shí)大氣處于相對(duì)穩(wěn)定甚至逆溫狀態(tài)，不利于污染物的擴(kuò)散。還有，大陸盛行的季風(fēng)與海陸風(fēng)交匯，兩者相遇處的污染物濃度也較高，如我國東南沿海夏季風(fēng)夜間與陸風(fēng)相遇。有時(shí)，大陸上氣溫較高的風(fēng)與氣溫較低的海風(fēng)相遇時(shí)，會(huì)形成鋒面逆溫。
山谷風(fēng)也會(huì)形成的局部區(qū)域的封閉性環(huán)流，不利于大氣污染物的擴(kuò)散。當(dāng)夜間出現(xiàn)山風(fēng)時(shí)，由于冷空氣下沉谷底，而高空容易滯留由山谷中部上升的暖空氣，因此時(shí)常出現(xiàn)使污染物難以擴(kuò)散稀釋的逆溫層。若山谷有大氣污染物卷入山谷風(fēng)形成的環(huán)流中，則會(huì)長時(shí)間滯留在山谷中難以擴(kuò)散。
如果在山谷內(nèi)或上風(fēng)峽谷口建有排放大氣污染物的工廠，則峽谷風(fēng)不利于污染物的擴(kuò)散，并且污染物隨峽谷風(fēng)流動(dòng)，從而造成峽谷下游地區(qū)的污染。
當(dāng)煙流越過橫擋于煙流途徑的山坡時(shí)，在其迎風(fēng)面上會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象，使附近區(qū)域污染物濃度增高而形成污染，如背靠山地的城市和鄉(xiāng)村。煙流越過山坡后，又會(huì)在背風(fēng)面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流，使得高空煙流污染物在漩渦作用下重新回到地面，可能使背風(fēng)面地區(qū)遭到較嚴(yán)重點(diǎn)污染。
2. 地面物體
城市是人口密集和工業(yè)集中的地區(qū)。由于人類的活動(dòng)和工業(yè)生產(chǎn)中大量消耗燃料，使城市成為一大熱源。此外，城市建筑物的材料多為熱容量較高的磚石水泥，白天吸收較多的熱量，夜間因建筑群體擁擠而不宜冷卻，成為一巨大的蓄熱體。因此，城市與周圍郊區(qū)的氣溫比周圍郊區(qū)氣溫高，年平均氣溫一般高于鄉(xiāng)村1～1.5℃，冬季可高出6～8℃。由于城市氣溫高，熱氣流不斷上升，鄉(xiāng)村低層冷空氣向市區(qū)侵入，從而形成封閉的城鄉(xiāng)環(huán)流。這種現(xiàn)象與夏日海洋中的孤島上空形成海風(fēng)環(huán)流一樣，所以稱之為城市“熱島效應(yīng)”。
城市熱島效應(yīng)的形成與盛行風(fēng)和城鄉(xiāng)間的溫差有關(guān)。夜晚城鄉(xiāng)溫差比白天大，熱島效應(yīng)在無風(fēng)時(shí)最為明顯，從鄉(xiāng)村吹來的風(fēng)速可達(dá)2m/s。雖然熱島效應(yīng)加強(qiáng)了大氣的湍流，有助于污染物在排放源附近的擴(kuò)散。但是這種熱力效應(yīng)構(gòu)成的局部大氣環(huán)流，一方面使得城市排放的大氣污染物會(huì)隨著鄉(xiāng)村風(fēng)流返回城市;另一方面，城市周圍工業(yè)區(qū)的大氣污染物也會(huì)被環(huán)流卷吸而涌向市區(qū)，這樣，市區(qū)的污染物濃度反而高于工業(yè)區(qū)，并久久不宜散去。
城市內(nèi)街道和建筑物的吸熱和放熱的不均勻性，還會(huì)在群體空間形成類似山谷風(fēng)的小型環(huán)流或渦流。這些熱力環(huán)流使得不同方位街道的擴(kuò)散能力受到影響，尤其對(duì)汽車尾氣污染物擴(kuò)散的影響最為突出。如建筑物與在其之間的東西走向街道，白天屋頂吸熱強(qiáng)而街道受熱弱，屋頂上方的熱空氣上升，街道上空的冷空氣下降，構(gòu)成谷風(fēng)式環(huán)流。晚上屋頂冷卻速度比街面快，使得街道內(nèi)的熱空氣上升而屋頂上空的冷空氣下沉，反向形成山風(fēng)式環(huán)流。由于建筑物一般為銳邊形狀，環(huán)流在靠近建筑物處還會(huì)生成渦流。當(dāng)污染物被環(huán)流卷吸后就不利于向高空的擴(kuò)散。
排放源附近的高大密集的建筑物對(duì)煙流的擴(kuò)散有明顯影響。地面上的建筑物除了阻礙了氣流運(yùn)動(dòng)而使風(fēng)速減小，有時(shí)還會(huì)引起局部環(huán)流，這些都不利于煙流的擴(kuò)散。例如，當(dāng)煙流掠過高大建筑物時(shí)，建筑物的背面會(huì)出現(xiàn)氣流下沉現(xiàn)象，并在接近地面處形成返回氣流，從而產(chǎn)生渦流。結(jié)果，建筑物背風(fēng)側(cè)的煙流很容易卷入渦流之中，使靠近建筑物背風(fēng)側(cè)的污染物濃度增大，明顯高于迎風(fēng)側(cè)。如果建筑物高于排放源，這種情況將更加嚴(yán)重。通常，當(dāng)排放源的高度超過附近建筑物高度2.5倍或5倍以上時(shí)，建筑物背面的渦流才不對(duì)煙流的擴(kuò)散產(chǎn)生影響。
三、污染物特征的影響
實(shí)際上，大氣污染物在擴(kuò)散過程中，除了在湍流及平流輸送的主要作用下被稀釋外，對(duì)于不同性質(zhì)的污染物，還存在沉降、化合分解、凈化等質(zhì)量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移作用。雖然這些作用對(duì)中、小尺度的擴(kuò)散為次要因素，但對(duì)較大粒子沉降的影響仍須考慮，而對(duì)較大區(qū)域進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)時(shí)凈化作用的影響不能忽略。大氣及下墊面的凈化作用主要有干沉積、濕沉積和放射性衰變等。
干沉積包括顆粒物的重力沉降與下墊面的清除作用。顯然，粒子的直徑和密度越大，其沉降速度越快，大氣中的顆粒物濃度衰減也越快，但粒子的最大落地濃度靠近排放源。所以，一般在在計(jì)算顆粒污染物擴(kuò)散時(shí)應(yīng)考慮直徑大于l0μm的顆粒物的重力沉降速度。當(dāng)粒徑小于l0μm的大氣污染物及其塵埃擴(kuò)散時(shí)，碰到下墊面的地面、水面、植物與建筑物等，會(huì)因碰撞、吸附、靜電吸引或動(dòng)物呼吸等作用而被逐漸從煙流中清除出來，也能降低大氣中污染物濃度。但是，這種清除速度很慢，在計(jì)算短時(shí)擴(kuò)散時(shí)可不考慮。
濕沉積包括大氣中的水汽凝結(jié)物(云或霧)與降水(雨或雪)對(duì)污染物的凈化作用。放射性衰變是指大氣中含有的放射物質(zhì)可能產(chǎn)生的衰變現(xiàn)象。這些大氣的自凈化作可能減少某種污染物的濃度，但也可能增加新的污染物。由于問題的復(fù)雜性，目前尚未掌握它們對(duì)污染物濃度變化的規(guī)律性。
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