云下污染物湿清除地研究.pdfVIP

云下污染物湿清除的研究+ 姚克亚 石春娥 郭俊 中国科学技术大学地球和空间科学系合肥230026 摘要讨论了雨滴在云下对气溶胶粒子和s02气体的清除。考虑了气溶胶粒子和雨滴之间的碰并系数， 雨滴谱以及气溶胶粒子谱对清除系数的影响，雨滴谱用Marshall—Palmer分布，气溶胶粒子用Junge分布， 算得降雨对气溶胶粒子的总质量清除系数与雨强的关系为A=0．5110”，若气溶胶粒子谱改用三参数分布 我国西南地区观测资料进行的，计算分析雨强、雨滴谱以及SO,、N地气体浓度等因子对清除系数的影响。 关键词降雨，气溶胶粒子，S02，清除系数 1 引言 随着我国工业化和都市化发展，污染物排放总量不断增加，污染范围不断扩大…，以 二氧化硫、氮氧化物和颗粒物为主的大气污染问题越来越引起人们关注，开展区域和城 市空气质量报告和预报工作十分必要，在作区域或城市空气质量预报时，常将某些参与 过程，如降雨对云下污染物(污染气体和颗粒物)的清除作参数化处理，以简化计算。最 常用的方法之一是将物种浓度c随时间的变化用准一级反应的形式表示，即 罂：一Ac (1)’‘ 西 式中A是清除系数(时间。)，A受污染物的物理和化学特性，以及气象条件的影响。研究表 明”1 A可以用雨强I(mmh“)参数化，即， A=a16 (2) 式中参数a和b取决于污染物和降水的类型。 McMahon和Deniso”1曾报导了几个野外试验测定气溶胶粒子的雨清除系数A，给出人的 中值：1．5×10。秒～，以及它的变化范围：0．4×t0一～3×104秒一；SO：的雨清除系数中 值：2×10 5秒～，变化范围：10一～101秒～；有一个实验室的实验表明： A=0．61I”(h‘1) (3) 本文讨论了降雨对云下气溶胶粒子和S02气体的清除。 2气溶胶粒子的降雨清除 2．1清除系数 中国科学院“九五”重大AN目KZ951-A1-403-01-叭专题资助 ——16—— 气溶胶粒子的降雨清除是指雨滴在降落过程中，主要通过惯性碰并和布朗扩散作用， 捕获气溶胶粒子，使之从大气中清除的过程。考虑到气溶胶粒子的粒径很小，在相对静 止的大气中其降落末速度可以忽略，作为一种近似，降雨清除系数A(S‘)可以表示为”1， 人=J根2V(R)E(r，R)N(R)dR (4) 式中r和R分别为气溶胶粒子和雨滴的半径，N(R)是半径为R的雨滴数密度，v(R)是雨滴下 落末速度，E(r，R)是雨滴和气溶胶粒子的碰并系数。 若考虑多分散气溶胶，则降雨对气溶胶的总质量清除系数A为 人：魁＆唑嘤掣巡型堕咝 (5) J■m(，)毋 可见A取决于雨滴和气溶胶粒子谱分布N(R)和n(r)、雨滴下落末速度V(R)以及雨滴和气溶 胶粒子碰并系数E(r，R)。 22雨滴谱 Marshal卜Palmer公式被广泛用以描述雨滴数密度随尺度的分布： N-(D)=Noexp(一柚) (6) 不是确定的常数，Joss等”1发现，0．03≤N0≤1．Ocm一。为了考察雨滴谱对清除系数的影 响，按公式(6)的形式变换No和X，取 N2(D)=Noexp(一LD) (7) 式中：L=35I柚”(cm“)，No=lcm‘‘和 N3(D)=Noexp(-XD) (8) 式中：L=27I‘0”(cm‘。)，No=O．03cm一。 23