Page 14 - 空气污染控制与微粉捕集技术

Air Pollution Control and Micropowder Capture Technology
空气污染控制与微粉捕集技术

出污染物扩散的浓度呈高斯分布。1943 年，美军在澳大利亚一丛林小岛上进行
了芥子气扩散实验，测得毒害剂量分布以及暴露人员和防护人员中毒情况。同年，
英国也进行了芥子气外场扩散实验，测得大致影响范围。当时由于缺乏科学的计
算方法，通常以危害纵深为基线，用扩散角包围的地域来表示危害范围，苏军、

美军的扩散角定为 40°，英军定为 60°，我军 1974 年外场扩散实验测得扩散角
为 36°，表明苏军和美军的标准更接近实际。1947 年，英国气象学家 Sutton 根
据 Fick 扩散方程在简化的大气条件下得到解析解（即高斯方程），给出了污染
物在大气下风向空间分布的萨顿公式，它是假定污染物的水平和垂直方向都是呈

正态（高斯）分布，浓度的数值由正态分布的标准差（或称扩散系数），其大小
通过大气实验中示踪物（例如二氧化硫、硫化锌、六氟化硫等）的浓度分布测量
决定。
同一时期，苏联科学家 Лайхтман 在质量守恒的前提条件下假设气象场恒定、

地形平坦、下垫面均一、湍流扩散与分子扩散相似且分子扩散可以忽略不计，推
导出了另一描述大气污染扩散的典型方法——拉赫特曼方程，用于计算毒云浓度
或毒害剂量的空间分布、危害纵深、危害地域、对不同防护水平人员的杀伤面积（即
威力幅员），用于评价化学弹的设计水平及化学袭击的战斗效能。这两个经典方

程均是根据污染物连续方程定常假设后得出的解析解，只是拉赫特曼对垂直扩散
系数的表达形式更精细，在一定条件下二者可以相互转换。1961 年 Pasquill 把扩
散参数确定为大气边界层中的稳定度函数，扩散系数随传输距离而增加的关系用
图表方式列出。在高斯方程中，扩散系数计算使用了帕斯奎尔公式，而拉赫特曼

方程中扩散系数使用了 Γ 函数，二者均可对地形平坦下垫面均匀的条件下进行扩
散模拟，从而计算毒剂云团危害纵深和危害程度。陈金周等人基于这两种方法建
立了化学武器效能评价方法。
20 世纪 50 年代开始，欧美和苏联陆续建成了大批核反应堆。核工业常规运

行中释放的放射性污染物总量是很小的，但其中某些放射性物质的毒性是工业排
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放物的 3×10 ~2×10 倍，一旦出现泄漏事故其后果是灾难性的，在以后发生的
切尔诺贝利和福岛核电站的事故影响中得以呈现。为此，美国在 20 世纪 50 年代
起开展了多次大规模野外试验，如大草原计划。在 1974—1976 年，中国为了核

反应堆的选址评价，在北京北部开展了一次大型野外实验，得到在山区地面几百
米之内的风、温分布，复杂地形上的水平和垂直扩散系数。

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