Bài giảng Ô nhiễm không khí và tiếng ồn - Sự phát tán chất thải vào khí quyển

SỰ PHÁT TÁN CHẤT THẢI VÀO KHÍ QUYỂN - Huỳnh Ngọc Anh Tuấn - CÁC VẤN ĐỀ Ảnh hưởng của các yếu tố khí quyển lên sự phát tán. Khuếch tán rối của khí quyển và sự phân bố của chất ô nhiễm. Chuyển động của không khí sát mặt đất. Phân loại các nguồn gây ô nhiễm lớp không khí sát mặt đất. Độ nâng cao của luồng khói. 1 - Các yếu tố khí quyển Gió Yếu tố cơ bản gây nên sự phân bố chất ô nhiễm trong môi trường không khí. Hướng gió chủ đạo, sự phân bố và vận tốc gió phụ thuộc vào sự tuần hoàn của không khí trong khí quyển. Gió chuyển động từ vùng áp cao  áp thấp. Tốc độ gió phụ thuộc vào chênh lệch áp suất khí quyển. Tầng không khí sát mặt đất có tốc độ gió ban ngày lớn hơn ban đêm, còn ở trên cao thì ngược lại – tốc độ gió ban đêm lớn hơn ban ngày. Gió biển Gió đất Giải thích Ban ngày nhiệt độ ở đất liền lớn hơn biển, tạo thành hạ áp. Trong khi đó mặt biển lạnh hơn  không khí sẽ di chuyển từ biển vào lục địa. Ban đêm hiện tượng ngược với ban ngày, nước có nhiệt dung lớn và bức xạ kém hơn so với mặt đất. Do đó ở mặt biển nóng hơn tạo thành cao áp và lục địa lạnh hơn tạo thành hạ áp  gió thổi từ lục địa ra biển. Ở trên cao gió có hướng ngược lại. Hướng & vận tốc gió Hướng gió chủ đạo của 1 địa phương tại lớp không khí bên trên và tại mặt đất không trùng nhau. Trong phạm vi đến vài km, hướng và vận tốc gió không cố định mà thay đổi. Đối với sự khuếch tán chất ô nhiễm trong khí quyển thì vận tốc gió nguy hiểm là lặng gió và gió rất nhẹ. Biến thiên nhiệt độ theo chiều đứng Gradien nhiệt độ = độ giảm nhiệt độ (lapse rate) theo chiều đứng : Sự thay đổi nhiệt độ của không khí trên mỗi 100m độ cao. Gradien nhiệt độ đẳng nhiệt: nhiệt độ không thay đổi trên tất cả các độ cao. Gradien đoạn nhiệt = gradien đoạn nhiệt khô: sự thay đổi trạng thái (nhiệt độ, áp suất và mật độ không khí) không có sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Gradien nhiệt độ trên đoạn nhiệt: độ giảm nhiệt độ > 1oC/100m độ cao  khí quyển không ổn định. Tính ổn định đứng của khí quyển Tính ổn định đứng của khí quyển (tt) Khí quyển không ổn định (khí quyển trên đoạn nhiệt):  > k  không khí và chất ô nhiễm bốc lên cao  chất ô nhiễm được khuếch tán, pha loãng trong khí quyển được thuận lợi. Khí quyển trung tính:  = k  khối không khí chiếm vị trí cân bằng mới mà không tiếp tục chuyển động  sự khuếch tán (pha loãng) chất ô nhiễm không thuận lợi. Khí quyển ổn định (khí quyển dưới đoạn nhiệt): 0 k  cường độ khuếch tán mạnh. Luồng hình nón:  = k  cường độ khuếch tán vừa. Luồng hình quạt:  2,5h Tòa nhà dài: l > 10h Tòa nhà ngắn: l ≤ 10h Khoảng cách các nhà trong công trình: nếu 2 nhà cách nhau x > 8h10h  các nhà độc lập nhau b - chiều rộng tòa nhà h - chiều cao tòa nhà l - chiều dài nhà (trực giao với hướng gió) 3.1 - Chuyển động của không khí xung quanh tòa nhà hẹp 3.2 - Chuyển động của không khí xung quanh tòa nhà rộng 3.3 - Vùng bóng rợp khí động và sự phân bố chất ô nhiễm Vùng bóng rợp khí động: là không gian tuần hoàn khép kín của không khí trên và sau tòa nhà khi gió chuyển động xung quanh nhà. Ranh giới vùng bóng rợp khí động: (dài, rộng, cao) phụ thuộc vào vị trí tương đối của nhà có nguồn thải và các nhà, công trình lân cận, vào hướng gió, kích thước hình học và vị trí của các nhà, công trình theo phương gió thổi. Kích thước vùng bóng rợp khí động khi gió chuyển động xung quanh: hình 3.15 tr 107. 3.4 – Chiều cao giới hạn a. Trong vùng tuần hoàn khuất gió và trên mái của tòa nhà rộng đứng riêng biệt 3.4 – Chiều cao giới hạn (tt) b. Trong vùng tuần hoàn duy nhất trên mái của tòa nhà hẹp đứng riêng biệt 3.4 – Chiều cao giới hạn (tt) c. Trong vùng tuần hoàn giữa 2 tòa nhà hay trên mái của tòa nhà đầu – theo hướng gió (nhà rộng) 3.4 – Chiều cao giới hạn (tt) d. Trong vùng tuần hoàn giữa 2 tòa nhà hay trên mái của tòa nhà đầu – theo hướng gió (nhà hẹp) 4 - Phân loại nguồn gây ô nhiễm lớp không khí sát mặt đất Phân biệt nguồn thấp và nguồn cao dựa vào độ cao của nguồn thải so với độ cao của vùng bóng rợp khí động. Những nguồn có chiều cao Hhq > Hgh được gọi là nguồn cao, ngược lại Hhq < Hgh gọi là nguồn thấp. Đối với nguồn thấp, nguồn thải gây ô nhiễm trước hết là vùng bóng rợp khí động, và nồng độ chất ô nhiễm đạt trị số cực đại cũng trong phạm vi vùng bóng rợp khí động. Chiều cao hiệu quả Hhq: Hô: Độ cao thực của ống khói H: Độ cao nâng của luồng khói (do lực khí động và lực nổi do mật độ) 1- Vùng ô nhiễm do phát thải từ nguồn cao 2- Giới hạn của nguồn thấp 4 - Phân loại nguồn gây ô nhiễm lớp không khí sát mặt đất (tt) Nguồn không liên hợp Nguồn liên hợp Theo nhiệt độ hỗn hợp khí – không khí thải 4 - Phân loại nguồn gây ô nhiễm lớp không khí sát mặt đất (tt) 5 - Độ nâng cao của luồng khói H H chịu ảnh hưởng của 2 lực: Lực xung ban đầu của luồng khói bốc lên trên (lực khí động) Lực nổi do mật độ hỗn hợp khí – không khí trong luồng nhỏ hơn mật độ môi trường xung quanh Công thức tính H: tr 115  119 g/m3; mg/l; mg/m3; g/m3 ; ppm; ppb, %(v) Ở 25oC, 1 atm (760mmHg) Ở ToK, P atm Nồng độ chất ô nhiễm không khí Tiêu chuẩn chất lượng không khí Thanks !