單結電晶體

[拼音]：daqi wuran moshi

[英文]：atmospheric pollution model

汙染物在大氣中遷移和擴散規律的數學描述，是環境數學模式的一種。利用這種模式可以預報在給定的汙染源強度（單位時間排放量）和氣象條件下某種汙染物的時間和空間分佈。

進行大氣汙染調查一般只能知道汙染物在大氣中分佈的當前狀況和歷史變化情況，很難知道不同型別汙染源和新汙染源在大氣汙染中所起的作用。大氣汙染的數學模式不僅能提供這方面的資訊，而且還能預報區域性或全球性的大氣質量。許多例子表明，大氣汙染數學模式可以比監測網更迅速、更經濟地提供汙染物分佈的近似情況。這種模式可用物質連續方程的數值求解模擬汙染物的擴散、遷移和反應過程。

大氣汙染模式有兩種常用的積分求解方法：運動氣室法(拉格朗日運算元)和固定座標法（尤拉運算元）。運動氣室可以看作是通過瞬時風向量移動的垂直空氣柱，這樣在所研究的範圍內可以劃出一個特定的表面軌跡。由於空氣有固定的質量，可以忽略水平擴散，在化學動力學上把這種氣柱看作一個運動的煙霧室。一般來說，運動氣室法避免了關於具有三維空間座標和時間的支配方程的冗長的積分運算，還可以通過追蹤從汙染源出來的某一氣包來核實汙染物的分佈。固定座標模式一般涉及具有三維尤拉運算元的耦合物類濃度方程的積分運算。它們通常受大型計算機存貯要求和大量計算時間的限制。但是我們可以獲得每一個網路點和每一個時間的解，而不是隻有沿著特定風軌跡的解。解這種支配方程的技術已經成熟。原則上，固定座標模式可以考慮地面吸收，汙染源的任意分佈，逆溫層的上升和下降，以及光化學煙霧過程任意描述的影響。

大多數大氣汙染問題的基本擴散數學模式，可以寫成如下的形式：

(1)

式中C為汙染物的濃度;V為風速向量；Kx、Ky和Kz分別為在x、y和z方向上汙染物擴散度的分量；S為汙染物的來源和丟失是濃度座標和時間的函式；墷為拉普拉斯算符，即：

(2)

使用數值解（有限差分法）和解析解技術可以得到方程(1)的解。如果汙染物是連續排放的，其近似的穩定態解是：

(3)

式中C(x，y)為地面上某一點汙染物的濃度;Q為汙染物單位時間排放量；u為在高度H的平均風速；σy為側風方向上的標準離差，是x的函式；σz為垂直卷流標準離差，是x的函式；H為汙染源的有效高度；x是順風向座標；y為側風向座標;z為垂直於風向座標;L為對流層的高度（此方程對於H ＞L的情形是無效的）。

這裡假定在地面上沒有汙染物的垂直通量，在對流層及其上方，垂直通量也為零。同時還假定沒有汙染物的丟失。例如，在地面由於吸收或化學轉化所產生的效應可以近似地通過將方程(3)乘以exp(-t/τ)來表示，式中t為汙染物在空氣中傳播的時間；τ為汙染物的壽命。根據所採用的σy和σz值，方程(3)對於平均時間在3分鐘到1小時範圍內通常是可以應用的。

家庭、商業和比較小的工業汙染源，可以用一個簡單的模式來計算它們在大氣汙染中所起的平均貢獻，這裡假定汙染物在所考慮的範圍內是均勻分佈的，其方程式是：