مهندسی آلودگی هوا

نویسنده: مصطفی کلهر - جمعه ٤ تیر ۱۳۸٩

منواکسیدکربن گازی بی رنگ و بی‌بوست. این گاز بسیار پایدار و در جو دارای نیمه عمری از 2 تا 4 ماه است. جزء کوچکی از تروپوسفر را تشکیل می‌دهد و از فرآیندهای طبیعی و منابع انسانی تولید می‌شود. اطلاعات به دست آمده نشان می‌دهند که در چند دهه اخیر میزان CO به طور سالیانه 1 تا 2 درصد افزایش یافته ، در حالی که غلظت اولیه آن در آتمسفر ppb 120-50 بوده است. میانگین غلظت آن به صورت فصلی تغییر می‌کند به طوری که بالاترین غلظت در فصل زمستان و پایین‌ترین غلظت در ماه‌های تابستان دیده می‌شود. تقریباً 70 درصد CO منتشره از منابع انسانی در ایالات متحده در طول دوره 1970 تا1980 از خودروهای در حال تردد در بزرگراهها بوده است. این درصد در سال 1991 با نصب سیستم‌های کنترل در خودروهای جدید به 58 درصد کاهش یافت. با وجود آنکه CO منتشره از خودروهای شخصی کاهش یافته است، بخشی از میزان کاهش مربوط به ازدیاد مسافت طی شده توسط خودروها بوده است. قارچ‌های خاک می‌توانند بخش قابل توجهی از CO آزاد شده را حذف کنند، همچنین در جو عموماً CO به2CO اکسید می‌شود، اما سرعت تبدیل کاملاً آهسته است. منواکسید کربن مشارکت ناچیزی نیز در واکنش‌های فتوشیمیایی دارد که منجر به تشکیل ازون می‌شود.




نویسنده: مصطفی کلهر - سه‌شنبه ۱ تیر ۱۳۸٩

یک مدل ریاضی پخش آتمسفری باید رفتار ستونهای دود منتشره از منابع سطح زمین و دودکشهایی که در ارتفاع قرار دارند را شبیهسازی نماید. گرچه ستون دود در بالای ارتفاع فیزیکی دودکش hS ظاهر میشود ولی میتواند تا ارتفاع اضافی Dh صعود نماید که بهدلیل نیروی شناوری گازهای داغ و نیروی جنبشی‌‌گازهای خروجی با سرعت عمودی VSمیباشد. در نتیجه ستون دودی که از یک منبع نقطهای خارج میشود در ارتفاع معادل یا موثر دودکش  H= hS+Dh است. منبع نقطهای مجازی ( با در نظر گرفتن خیزش ستون دود) میتواند گاهی در جهت باد بالاتر از خط مرکزی موقعیت دودکش قرار گیرد، ولی در بیشتر موارد فرض میشودکه آن نقطه دقیقاً بالای دودکش باشد. در مواردی که منابع، سطح انتشار نسبتاً وسیعی دارند، ممکن است استفاده از یک نقطه مجازی در فاصلهای دورتراز منبع واقعی و در جهت باد برای تعیین گسترش  اولیه منبع ، ضروری باشد.




نویسنده: مصطفی کلهر - یکشنبه ۳٠ خرداد ۱۳۸٩

پخش آتمسفری مواد خروجی از مجاری تهویه، دودکش‌ها منابع سطحی و منابع متحرک بستگی به بسیاری از فاکتورهای مرتبط با یکدیگر دارد. برای مثال: طبیعت فیزیکی، شیمیایی مواد منتشره، خصوصیات آب و هوایی محیط، محل دودکش در رابطه با جلوگیری از حرکت هوا و طبیعت و عوارض سطحی زمین در پایین دست باد از دودکش. روشهای سنجش متعددی در رابطه با نحوه پخش آلاینده‌های منتشره بر‌حسب تعدادی پارامترهای منتخب ابداع شده است اما  هیچکدام از این روش‌ها کلیه عوامل موثر را در بر نمی‌گیرد. مواد منتشره از دودکش می‌تواند شامل گازها به تنهایی یا مخلوطی از گازها و ذرات باشد. اگر ابعاد ذرات 20 میکرون یا کمتر باشد، سرعت ته‌نشینی به حدی کم است که حرکت آنها ضرورتاً نظیر گازهایی است که در آن غوطه‌ور هستند. روش‌های سنجش پیشرفته  تعیین نحوه پراکنش گازها، می‌توانند برای ذرات ریز هم به کار روند. با این وجود، ذرات بزرگ را نمی‌توان به همان روش‌ها مورد آنالیز قرار داد، این ذرات به دلیل سرعت ته‌نشینی قابل توجه، باعث می‌شوند غلظت‌های بالایی از آلاینده‌های ذره‌ای جامد نسبت به گازها نزدیک دودکش و در سطح زمین مشاهده ‌شوند (رسوب ذرات معلق در فصل 5 شرح داده خواهد شد). برای رسیدن به حداکثر پراکندگی، مواد منتشره باید با نیروی شناوری و جنبشی کافی دودکش را ترک نمایند تا ستون دود هنگام خروج از دودکش به بالا رفتن ادامه دهد. هنگامی که باد سرعت کمی داشته باشد، ستون دود با دانسیته پایین تمایل به صعود داشته  و غلظت آلودگی در سطح زمین پایین خواهد بود‌. ‌ذرات بزرگ و ستون دود با دانسیته بالا در نزدیکی دودکش ریزش می‌کنند. باد با سرعت بالا فرآیند رقیق‌سازی را در جو افزایش داده، صعود ستون دود باعث کاهش غلظت آلاینده در پایین دست باد از دودکش، در سطح زمین خواهد شد. ستون‌های دود با دمای بالا تقریباً توسط نیروی شناوری ناشی از دمای بالای گاز، صعود می‌کنند. هنگامی که ستون دود در سمت باد خم می‌شود، در جهت محور خود متناسب با میانگین سرعت باد در ارتفاع دودکش، u، رقیق می‌گردد. در هوای لایه‌‌بندی شده، شناوری ستون دود بسته به پایداری آتمسفر اطراف‌، باعث پراکندگی ستون دود می‌شود‌. هنگامی که شرایط خنثی درجو حاکم است، ستون دود با مکانیسم تلاطم نفوذ می‌کند و شدت آن تابعی از پستی و بلندی سطح زمین، ارتفاع و مهمتر از همه سرعت باد است. در صورتی که علی رغم رشد شهرنشینی و ایجاد صنایع جدید، دست یافتن به استانداردهای کیفی هوا و حفظ آنها مورد نظر باشد، داشتن توان پیش‌بینی غلظت محیطی آلاینده‌ها در مناطق شهری براساس پخش آنها از منابع یک ناحیه، ضروری است. از اینرو مدل‌های ریاضی برای پیش‌بینی نحوه پراکنش آلاینده‌ها از منابع مرتفع و سطح زمین،  منفرد یا جمعی، باید توسعه یافته و برای شبیه‌سازی فرآیندهای جوی به کار گرفته شوند.