Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
сии (отклонение от адиабатности). Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного потолка. В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы [12]. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии - повторяемость высот нижней границы.
Сочетание природных факторов, определяющих возможный уровень загрязнения атмосферы, характеризуется метеорологическим и климатическим потенциалом загрязнения атмосферы, а также высотой слоя перемешивания, повторяемостью приземных и приподнятых инверсий, их мощностью, интенсивностью, повторяемостью застоев воздуха, штилевых слоев до различных высот [13].
Уменьшение концентраций вредных веществ в атмосфере происходит не только вследствие разбавления выбросов воздухом, но и из-за постепенного самоочищения атмосферы. Явление самоочищения сопровождается следующими основными процессами
- седиментация, т.е. выпадение выбросов с низкой реакционной способностью (твердых частиц, аэрозолей) под действием силы тяжести;
- нейтрализация и связывание газообразных выбросов в открытой атмосфере под действием солнечной радиации
Определенный потенциал самовосстановления свойств окружающей среды, в том числе и очищения атмосферы, связан с поглощением водными поверхностями до 50% природных и техногенных выбросов СО2. В водоемах растворяются и другие газообразные загрязнители воздуха. То же происходит на поверхности зеленых насаждений: 1 га городских зеленых насаждений поглощает в течение часа такое же количество CО2, которое выдыхают 200 человек.
Химические элементы и соединения, содержащиеся в атмосфере, поглощают часть соединений серы, азота, углерода. Гнилостные бактерии, содержащиеся в почве, разлагают органические остатки, возвращая CО2 в атмосферу.
1.3 Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Особенности атмосферной циркуляции
Загрязняющие вещества поступающие в атмосферу, подвержены следующим изменениям: 1) переносу атмосферными течениями (движения ми); 2) захвату каплями облаков и туманов и последующему их вымыванию осадками; З) радиоактивному распаду (если примесь радиоактивна) и вступлению в химические реакции с другими примесями и атмосферой (если примесь химически активна) [14].
Атмосферные течения могут находиться в двух режимах: ламинарном и турбулентном. Режим движения атмосферы, при котором малые объемы воздуха перемещаются по параллельным (возможно слегка искривленным) траекториям, называется ламинарным: режим, при котором малые объемы совершают неупорядоченные, хаотические движения, принято называть турбулентным [6].
Характер режима (движения) жидкости или газа определяется двумя безразмерными числами (параметрами): 1)числом Рейнольдса
где - скорость течения жидкости или газа, - характерный масштаб длин (средний размер тел, обтекаемых потоком, расстояние между твердыми стенками-границами и т.д.), - кинематический коэффициент молекулярной вязкости. [26] При малых значениях числа Re движение жидкости или газа носит ламинарный характер; при числе Re равным критическому значению Reкр, наблюдается переход ламинарного течения в турбулентное, пи больших значениях числа Re движение полностью становится турбулентным. [14]: 2) числом Ричардсона
где g - ускорение свободного падения, Т - температура (жидкости, газа) в К,
- вертикальный градиент температуры жидкости (газа), - сухоадиабатический градиент, - вертикальный градиент скорости ветра. Если число Ri меньше некоторого критического значения Riкр, то интенсивность турбулентного движения (кинетическая энергия турбулентных частиц) увеличивается, если Ri>Riкр - ослабевает. (Семенчин) "ияние ветра на распространение атмосферных загрязнений.
Примесь, попадающая в турбулентную среду, под влиянием пульсаций скорости потока начинает распространяться в ней, образуя загрязненную область. Выбор способа описания этого процесса зависит от способа поступления примеси в среду и от конечного результата, который требуется получить. Следует различать два типа диффузии в турбулентной среде [6]
В первом случае рассматривается рассеяние примеси относительно фиксированной точки - положения фиксированного (или движущегося с известной скоростью) длительно действующего бесконечно малого (точечного) источника, причем требуется определить всю область, в которой в то или иное время примесь могла находиться. В другом случае вся примесь сразу занимает некоторый начальный объем и образует облако, которое под действием турбулентных пульсаций рассеивается [10].
1.4 "ияние ветра на распространение загрязняющих веществ
В пограничном слое атмосферы скорость и направление ветра меняются с высотой, что в дополнение к действию пульсаций скорости также приводит к рассеянию облака примеси.
Огромные медленно перемещающиеся в пространстве системы высокого давления часто характеризуются такими сочетаниями значений стабильности атмосферы, ветра и ветрового сдвига, которые способствуют устойчивому состоянию загрязнения внутри этой воздушной массы. "ияние метеорологических параметров может обусловливать накопление относительно высоких концентраций загрязняющих соединений внутри системы в?/p>