Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
?сокого давления. Высокий уровень загрязнения воздуха может регистрироваться в такой воздушной массе в течение значительного промежутка времени (около недели) [12].
Например, внутри системы высокого давления имеются области с температурной инверсией, которые расположены на некотором расстоянии от поверхности Земли и препятствуют поступлению загрязнения в приземный слой, обусловливая, таким образом, накопление загрязнения, поступающего от источников, в самой воздушной массе [6]. Многие системы высокого давления характеризуются и низкой скоростью ветра, что также способствует накоплению загрязнения вследствие незначительного горизонтального рассеивания выбросов загрязняющих веществ, попадающих в такую систему.
Системам высокого давления свойственна также и незначительная облачность. Это увеличивает поступление солнечной радиации к земной поверхности и создает благоприятные условия для образования фотохимического загрязнения воздуха, которое в свою очередь оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Системы высокого давления и безоблачное небо не способствуют также выпадению дождей, являющихся одним из важных процессов выведения загрязняющих веществ из атмосферы [2]. По этим причинам и в связи с тем, что системы высокого давления медленно перемещаются в атмосфере, в них в течение длительного времени могут сохраняться высокие концентрации загрязняющих веществ.
Ветровой сдвиг, или изменение направления ветра с высотой, становится важным фактором при дальнем переносе загрязняющих веществ, так как он обусловливает разбавление воздушной массы, в которой содержатся загрязняющие примеси. Поскольку верхние и нижние слои воздушных масс, содержащих загрязнение, перемещаются в различных направлениях с разной скоростью, наличие ветрового сдвига способствует значительному рассеиванию загрязняющих компонентов атмосферы за время их переноса [26]
1.5 Гауссова модель распространения примеси для различных источников загрязнения
Загрязняющий воздух промышленный выброс воздушными потоками выносится из района расположения источника на значительное расстояние. Скорость и дальность переноса загрязнения зависит от турбулентности воздуха и существующего во время эмиссии загрязнения ветрового поля. Перенос выброса в атмосферном воздухе, как правило, относится к гауссову типу переноса, поскольку среднее сечение выброса (факела) очень сходно с видом распределения Гаусса, имеющего форму колокола. На рисунке приведен идеализированный вид факела гауссова типа.
Здесь Ф - сечение выброса перпендикулярно направлению движения, h - высота трубы, H - общая высота выброса, которая является суммой высоты трубы и добавочной высоты, на которую поднимается выброс.
Для расчета средних значений концентрации примеси в экологически значимой зоне часто используют [10,6,25,29] гауссову модель распространения примеси.
Согласно этой модели, изменения концентрации примеси от мгновенного точечного источника примеси подчиняется нормальному закону распределения:
(1)
Где - координаты источника примеси;
Q - мощность источника;
- средние квадратичные отклонения частиц примеси в момент времени t соответственно вдоль координатных осей OX, OY, OZ [15,75]:
, , (2)
Vx - коэффициент, характеризующий скорость ветра;
h - высота приземного слоя.
Используя принцип суперпозиции, из (1) легко получить формулы для расчета концентрации примеси от точечного источника непрерывного действия, мгновенного линейного источника, линейного источника непрерывного действия, мгновенного площадного источника, площадного источника непрерывного действия, мгновенного объемного источника, объемного источника непрерывного действия:
) если источник является точечным непрерывного действия, то:
, (3)
) если источник является мгновенным линейным, то
, (4)
) если источник является линейным непрерывного действия, то
, (5)
) если источник является мгновенным площадным, то
, (6)
) если источник является площадным непрерывного действия, то
(7)
) если источник является мгновенным объемным, то
(8)
) если источник является объемным непрерывного действия, то
(9)
где
- координаты источника примеси;
Q - мощность источника примеси;
Vx - коэффициент, характеризующий скорость ветра в предположении, что система координат сориентирована таким образом, что OX совпадает с направлением ветра.
Если источник представляет собой более сложное чем точка тело, то и и - абiиссы начала и конца источника соответственно;
и - ординаты начала и конца источника соответственно;
и - аппликаты начала и конца источника соответственно.
При рассмотрении источников примеси непрерывного действия вводится параметр - время действия источника (предполагается, что источник примеси начал свою работу в момент времени (t = 0).
Расстояние, на котором регистрируется максимальная концентрация загрязнения в приземном воздухе, зависит и от условий турбулентного обмена в атмосфере. Анализируя отдельные выражения, входящие в уравнение, т.е. можно оценить воздействие турбулентности воздуха на размывание (рассеяние) выброса загрязнения. Скорость ветра в значительной мере влияет на значения этих стандартных отклонений. Такой вывод следует из т?/p>