《揭秘大气污染》课程针对当前全球面临的空气污染和气候变化问题,以臭氧和气溶胶为核心解析大气污染的关键过程,使学生能够了解目前我国大气污染的现状,成因和控制策略等。主要内容包括大气污染物的来源与去除、臭氧的概念、对流层与平流层的臭氧问题、城市光化学烟雾、大气气溶胶的概念、大气气溶胶的粒径表征及其如何影响能见度、雾霾的形成机制及污染与危害、大气新粒子的形成机制、人类对酸雨的认识、气象条件与污染物的相互作用、大气扩散模型等。可帮助学生在较短时间内了解大气污染相关的知识点。通过学习本课程,学生能对当前热点大气环境问题有清楚的认识和专业的理解,也为将来能从事大气环境质量评价、大气环境保护、空气污染预报等方面相关工作打下理论基础。本课程共32学时。
(1)本课程评价采用百分制计分;
(2)单元测验:均为单项选择题,根椐正确率计算得分;
(3)作业:1)完成数量:40%;2)解题正确(含过程):30%;3)完成质量:过程清晰、说明详细、表述准确、格式严谨:30%;4)作业成绩为作业各计分项去掉最小和最大值后的平均值之和;
(4)作业互评:1)每位同学完成5名同学的作业评价;2)未参与互评的同学作业得分按50%计;3)末完成全部互评任务的学生作业得分按80%计;4)全部完成互评的学生作业得分为100%;
(5)课堂讨论:根据活跃度评价: 在“课堂讨论”中回复的数量不少于10条可获得满分;
(6)期末考试:1)客观题:单项选择题;2)主观题:名词解释、简答题、问答题、计算推导题(仅要求过程推演,不包括具体数值计算);
(7)总评成绩计算方式:单元测验20%,课后作业20%,课堂讨论10%,考试50%;
(8)完成课程学习并考核合格(≥60分)的可获得合格证书,成绩优秀(≥85分)的可获得优秀证书。
第1章 绪论 (2学时)
1.1 大气中有什么?
1.2 我们面临的挑战
1.3 大气污染的源汇和气象条件的影响
重点:大气组成成分、主要污染物(污染气体与气溶胶)的来源与寿命;气象要素、边界层结构、天气型、季风、气候对污染的影响,大气污染类型(臭氧污染、臭氧洞、气溶胶污染、酸雨、复合污染)
难点:大气成分、主要污染物的来源及寿命
第2章 臭氧的故事(6学时)
2.1 什么是臭氧?
2.2 平流层高浓度臭氧是如何形成的?
2.3 “臭氧洞”为什么出现在南极?
2.4 城市中为什么会发生光化学烟雾?
2.5 如何衡量臭氧的收支?
重点:臭氧的概念及分布,臭氧研究的历史,平流层臭氧形成的化学和物理过程,南极“臭氧洞”的概念及形成原因,城市光化学烟雾的概念及其形成原因,区域至全球尺度内臭氧的收支方式及收支量
难点:平流层臭氧的形成及去除机制,南极臭氧洞的形成原因,城市光化学烟雾的形成原因
第3章 看清雾与霾 (4学时)
3.1 分辨雾与霾
3.2 雾与霾的形成
4.3 霾污染程度
4.4 雾与霾的危害
重点:雾与霾的定义、判定方法;柯拉曲线方程,根据柯拉曲线识别雾与霾;气象条件对雾与霾的影响;当前国内外雾与霾天气的状况及比例,未来发展趋势;雾与霾对人体健康及生活的危害。
难点:雾与霾的判定,柯拉曲线
第4章 酸雨 (4学时)
4.1 什么是酸雨?
4.2 酸雨是如何形成的?
4.3 北方降水与南方降水一样吗?
4.4 酸雨对环境的影响
重点:酸雨的定义、判别标准;酸雨的形成机制;气溶胶在降水中的作用,南北方大气降水的差异,我国酸雨的分布;酸雨的生态环境效应。
难点:酸雨的判别标准及其形成机制
第5章 我国大气的首要污染物——气溶胶 (4学时)
5.1 如何认识气溶胶?
5.2 为什么用粒径表征气溶胶粒子?
5.3 气溶胶会长大么?
5.4 气溶胶粒子是怎样影响能见度的?
重点从气溶胶的健康效应、吸湿特性和光学性质角度讨论气溶胶对大气污染的影响。重点介绍气溶胶的定义、气溶胶的粒径分布特征、气溶胶的吸湿性、气溶胶的光学特性
难点:粒径分布函数、吸湿增长因子、米散射理论
第6章 小粒子,大能量-大气新粒子形成(2课时)
6.1 大气新粒子形成事件定义及其在大气中的作用
6.2 新粒子形成机制
重点:新粒子的定义,新粒子生成事件的判断标准,新粒子对雾霾的影响,新粒子对CCN的影响,发生条件,新粒子生成事件常用参数定义及其意义,形成机制分类,增长特征
难点: 新粒子生成事件常用参数的计算及其物理意义,主要形成机制特征
第7章 大气环境观测技术及其应用介绍 (2课时)
7.1 气溶胶观测技术及应用
7.2 污染气体观测技术及应用
重点:气溶胶数浓度观测技术,气溶胶光学特性观测,气溶胶化学组分观测技术,常规污染气体观测技术,VOCs观测技术,大气环境综合观测技术应用(大气成分观测超级站、系留汽艇及无人机观测平台)
难点:大气环境观测技术种类差异
第8章 气象条件与污染物的相互作用 (4课时)
8.1 风对污染扩散有什么影响?
8.2 为什么烟囱排出的烟气形态各异?
8.3 天气和地形怎样影响污染扩散?
8.4 污染物和边界层怎样相互影响?
重点:大气边界层结构;风、湍流、温度层结、大气稳定度、天气形势、边界层特征对污染物散布的影响;不同稳定度下烟流形态及对下风方的影响;污染物与边界层的相互作用
难点:影响因子的讨论;污染物与边界层的相互作用
第9章 大气污染模型 (4课时)
9.1 如何描述大气污染的输送扩散?
9.2 什么是高斯扩散模型?
9.3 如何确定大气扩散参数?
9.4 如何根据模型估算污染物浓度?
重点:欧拉方法和拉格朗日方法介绍,源强、有效源高、大气扩散参数的概念,高架连续点源扩散模式,地面最大浓度qm及距离xm 的估算方法,P-G-T方法确定大气扩散参数,根据确定的大气扩散参数计算点源扩散导致的污染物浓度分布
难点:高架连续点源扩散模式,计算点源扩散导致的污染物浓度分布