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粉塵對能見度的影響

信息來源: //syjlu.cn　　時間:2018-04-20 11:08:17　

粉(fen)塵(chen)對(dui)能(neng)見(jian)度的(de)影響

當(dang)光(guang)線(xian)通過含塵(chen)(chen)介質時(shi)，由于塵(chen)(chen)粒對光(guang)的吸收、散射等作(zuo)用，光(guang)強會減(jian)弱，出現能見度(du) 降低的情況。在一些污染嚴(yan)重的城市(shi)、工業地(di)(di)區以及一些粉塵作(zuo)業場所能明(ming)顯地(di)(di)察覺(jue)到能見(jian) 度的降低。

1.能見度

能見度即正(zheng)常視力(li)(li)的人(ren)在當時天氣(qi)條件下能夠(gou)識別目標物的最大水平距離，以目力(li)(li)測(ce)定(ding) 用以判定(ding)大氣透明度(du)的一(yi)個氣象要素。一(yi)般來說，能見(jian)度(du)取決于光(guang)的傳(chuan)播和眼(yan)睛從視場背景中區別物體的(de)能力。

光線通(tong)過含塵介質，光強減弱。初始光強為I。(cd)的光束經過距離:r (m)后，光強衰減為I，則：

I = I₀exp( —fxx) (1-1)

式中，^為消(xiao)光系數(shu)，它是波長的函數(shu)，\

在一(yi)定距離(li)外觀(guan)察(cha)一(yi)個孤(gu)立物(wu)體(ti)時(shi)，定義物(wu)體(ti)與背景間的對比度為：

11 —12

式(shi)中(zhong)，A為物體的光強\ cd; J₂為背景(jing)光強，cd。

肉(rou)眼能辨別(bie)的(de)最小對比(bi)度(du)為(wei)C_1Q，相應的能見度為S。如果物體(ti)是理想黑體(ti)，則：

C₁₀ = —exp(—"S) (1-3)

或 S = ——ln( —C₁₀)

根據(ju)觀察，通(tong)常(chang)假設(she)對比度的(de)閾值C_lc)為一(yi)0.02,所以，

。 1 , ? 3. 912

S =——InO. 02 = (1-4)

" /i

大(da)氣總消光(guang)是(shi)氣溶膠(jiao)散(san)射、氣體分子散(san)射和特(te)定波長下某些氣體吸(xi)收的總和。表1-6列出了空(kong)氣分子的散射系數(shu)6。

表1-6 0^DC、0. 1MPa下空(kong)氣(qi)的端利散射系數

A/ptm	b/m~^l	A//nm	b/m-¹
0. 20	952. 4 X I。^-6	0. 55	12. 26X10^-6
0. 25	338. 2X10—⁶	0. 60	8. 604X10*⁶
0.30	152. 5X10-⁶	0, 65	6. 217X10^-6
0.35	79. 29X10^-6	0. 70	4. 605X1CT⁶
0. 40	45. 40X10^-6	0. 75	3. 484X10一⁶
0. 45	27. 89X10—⁶	0. 80	2. 684X10一⁶
0. 50	18. lOXl。-⁶

從表中可見，若(ruo)光(guang)波長為(wei)A =0. 5fxm時，空氣分子散(san)射系數(shu)為18. 10X 10-⁶m-¹，如果不(bu)計及其他的消光因(yin)素可算(suan)出能見(jian)度約為220km。由此可知，大(da)氣能見(jian)度的(de)降(jiang)低，主要是氣溶膠的(de)消光造成的(de)。

含塵氣(qi)流對光強(qiang)的減弱還取(qu)決于濃度的大(da)小(xiao)。當(dang)質量濃度為(wei)0. 115g/m³時(shi)，含(han)塵氣流是透明的，可通過90%的光線。隨著濃度的增(zeng)加，透明度會大大減弱。

能(neng)見度可(ke)以根據(ju)下面經(jing)驗公(gong)式(shi)計算：^ AX10—³~~ (1-5)

式中(zhong)，S為等效能見(jian)度，m; c為粒(li)子質量濃(nong)度，kg/m³; A 為比例系 數(shu)，kg/m²。

比例系數A的數值見(jian)表(biao)1-7。對主要(yao)由

0.1?l/^rn粒徑粒子引(yin)起(qi)的光(guang)散(san)(san)射，用散(san)(san)射系數6來代替消(xiao)光(guang)系數M，則(ze)式S=3.912/" 成(cheng)為S=3.912/6。上兩式(shi)和表1-7、圖1-3能直(zhi)接表明能見度與氣溶膠質量濃度之間的關系(xi)。

表1-7能見度與塵粒濃度間的(de)關系

質量(liang)濃(nong)度c丨(ng/m³)	散(san)射系(xi)數6/m^_1	比(bi)例系數A/(kg/m²)	能見度S/km
10	0. 3X10一(yi)⁴	1. 2	120. 0
30	1.0X10-⁴	1.2	40. 0
75	2. 4X10—⁴	r i.2	16.0
100	3. 3X10—⁴	1. 2	12.0
300	10. 0X10—⁴	1.2	4. 0
1000	33. 0X10—⁴	1. 2	1. 2

2. 能見(jian)度對生產、操作(zuo)的影響

在(zai)作業場所如果(guo)不能清晰地看到周圍的事(shi)(shi)物，很容(rong)易在(zai)行動時發生失誤、造成事(shi)(shi)故(gu)。長時(shi)間地能見度降低還會使視(shi)力疲勞(lao)，造成眼疾。

3. 大(da)氣的吸收作用(yong)

除了由(you)予(yu)顆粒狀的(de)空氣污(wu)染物(wu)造成的(de)能見度下降外(wai)，某些氣體(ti)物(wu)質，因其對輻射的(de)吸收特(te)性，具有引起環境惡(e)化的潛力(li)，在未(wei)來有可(ke)能被列(lie)為污染物(wu)。圖1-4為水蒸氣和二氧(yang)化碳的(de)吸收頻帶。0< 4?0. 75^111是可見光(guang)的波長(chang)范圍，而1?lOO^m是紅外線的(de)波長范圍(wei)。在正常的一晝夜周期(qi)中，太陽輻(fu)射穿過(guo)透(tou)明的大氣(qi)層，被地球表面吸收，由于輻(fu)射出紅外線，變熱(re)的地球表面就失(shi)去(qu)能量。當大氣中含二氧(yang)化(hua)碳和(he)水蒸(zheng)氣的濃度低時，人射的太陽能量與大地(di)(di)輻射發出的(de)能量大致相等(deng)，因此，就形成地(di)(di)球表面(mian)和低(di)層大氣(qi)的(de)平衡溫度(du)。隨著(zhu)水蒸氣(qi)或二氧化碳(tan)濃度的(de)增(zeng)加，大氣對(dui)紅外(wai)線的(de)吸收(shou)也隨之增(zeng)加，但短波輻射(she)的(de)透射(she)率(lv)則不變。它使(shi) 地球表(biao)面和(he)低大氣層的平均溫度升高，這是(shi)因為太陽輻(fu)(fu)射量在白夫將不變，而同(tong)時陸地輻(fu)(fu)射則將下(xia)降。

還有人指出(chu)，隨著大氣中二氧(yang)化(hua)碳濃度的增加，能促進(jin)某(mou)些植物(wu)的生(sheng)長。因為，植物(wu)從(cong) 其(qi)生活圈(quan)的大氣中吸收二氧化碳，所以，植物(wu)的增殖能相應增加對(dui)二氧化碳的吸收，這就會在環境中(zhong)建立起一種(zhong)二氧化(hua)碳含量(liang)的(de)新的(de)靜(jing)態(tai)平衡(heng)。因(yin)此，新的(de)二氧化(hua)碳濃度將不至(zhi)于和目前(qian)的水平發生很大差(cha)別。

影響地球(qiu)平均溫度的(de)另(ling)一個因素是(shi)大氣中顆粒(li)物所引起的(de)對太陽的(de)輻射吸收(shou)(shou)和(he)反(fan)射。某些研究(jiu)結(jie)果認為(wei)，大氣低層(ceng)的(de)平均溫度在(zai)下降，其原因是(shi)到達地表(biao)的(de)太陽能受到顆粒(li)物的(de)吸收(shou)(shou)而減(jian)少(shao)。這也可以證明，空氣污染的(de)加(jia)劇(ju)(ju)不但不會(hui)引起大氣溫度的(de)上(shang)升，相反(fan)，它會(hui)引起溫度下降，甚至會(hui)加(jia)劇(ju)(ju)冰(bing)河時代。

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