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粉塵對能見度的影響
信息來源: http://www.goebeltfamily.com 時間:2018-04-20 11:08:17
粉塵對能見度的影響
當光線通過含塵介質時，由于塵粒對光的吸收、散射等作用，光強會減弱，出現能見度 降低的情況。在一些污染嚴重的城市、工業地區以及一些粉塵作業場所能明顯地察覺到能見 度的降低。
1.能見度
能見度即正常視力的人在當時天氣條件下能夠識別目標物的最大水平距離，以目力測定 用以判定大氣透明度的一個氣象要素。一般來說，能見度取決于光的傳播和眼睛從視場背景 中區別物體的能力。
光線通過含塵介質，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，^為消光系數，它是波長的函數，\
在一定距離外觀察一個孤立物體時，定義物體與背景間的對比度為：
11 —12
式中，A為物體的光強\ cd; J2為背景光強，cd。
肉眼能辨別的最小對比度為C1Q，相應的能見度為S。如果物體是理想黑體，則：
C10 = —exp(—"S) (1-3)
或 S = ——ln( —C10)
根據觀察，通常假設對比度的閾值Clc)為一0.02,所以，
。 1 , ? 3. 912
S =——InO. 02 = (1-4)
" /i
大氣總消光是氣溶膠散射、氣體分子散射和特定波長下某些氣體吸收的總和。表1-6列 出了空氣分子的散射系數6。
表1-6 0DC、0. 1MPa下空氣的端利散射系數
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，若光波長為A =0. 5fxm時，空氣分子散射系數為18. 10X 10-6m-1，如果 不計及其他的消光因素可算出能見度約為220km。由此可知，大氣能見度的降低，主要是 氣溶膠的消光造成的。
含塵氣流對光強的減弱還取決于濃度的大小。當質量濃度為0. 115g/m3時，含塵氣流是透明的，可通過90%的光線。隨著濃度的增加，透明度會大大減弱。
能見度可以根據下面經驗公式計算：^ AX10—3~~ (1-5)
式中，S為等效能見度，m; c為粒子 質量濃度，kg/m3; A 為比例系 數，kg/m2。
比例系數A的數值見表1-7。對主要由
0.1?l/^rn粒徑粒子引起的光散射，用散射 系數6來代替消光系數M，則式S=3.912/" 成為S=3.912/6。上兩式和表1-7、圖1-3能直接表明能見度與氣溶膠質量濃度之間的關系。
表1-7能見度與塵粒濃度間的關系
質量濃度c丨(ng/m3) | 散射系數6/m_1 | 比例系數A/(kg/m2) | 能見度S/km |
10 | 0. 3X10一4 | 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. 能見度對生產、操作的影響
在作業場所如果不能清晰地看到周圍的事物，很容易在行動時發生失誤、造成事故。長 時間地能見度降低還會使視力疲勞，造成眼疾。
3. 大氣的吸收作用
除了由予顆粒狀的空氣污染物造成的能見度下降外，某些氣體物質，因其對輻射的吸收 特性，具有引起環境惡化的潛力，在未來有可能被列為污染物。圖1-4為水蒸氣和二氧化碳 的吸收頻帶。0< 4?0. 75^111是可見光的波長范圍，而1?lOO^m是紅外線的波長范圍。在正 常的一晝夜周期中，太陽輻射穿過透明的大氣層，被地球表面吸收，由于輻射出紅外線，變 熱的地球表面就失去能量。當大氣中含二氧化碳和水蒸氣的濃度低時，人射的太陽能量與大 地輻射發出的能量大致相等，因此，就形成地球表面和低層大氣的平衡溫度。隨著水蒸氣或 二氧化碳濃度的增加，大氣對紅外線的吸收也隨之增加，但短波輻射的透射率則不變。它使 地球表面和低大氣層的平均溫度升高，這是因為太陽輻射量在白夫將不變，而同時陸地輻射 則將下降。
還有人指出，隨著大氣中二氧化碳濃度的增加，能促進某些植物的生長。因為，植物從 其生活圈的大氣中吸收二氧化碳，所以，植物的增殖能相應增加對二氧化碳的吸收，這就會 在環境中建立起一種二氧化碳含量的新的靜態平衡。因此，新的二氧化碳濃度將不至于和目 前的水平發生很大差別。
影響地球平均溫度的另一個因素是大氣中顆粒物所引起的對太陽的輻射吸收和反射。某 些研究結果認為，大氣低層的平均溫度在下降，其原因是到達地表的太陽能受到顆粒物的吸 收而減少。這也可以證明，空氣污染的加劇不但不會引起大氣溫度的上升，相反，它會引起 溫度下降，甚至會加劇冰河時代。
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