Các chất khí thường trực trong khí quyển:O2,N2, Ar,Ne, He, Kr , thời giantồnlưu trong khoảng 103-107
năm;
Các chất khí biến thiên: CO2, CH4,H2,N2O, thời gian
tồnlưu trong khoảng 5-100năm;
Các chất khí biến thiênmạnh:H2O, CO,O3, NO2, NH3,SO2, DMS, thời giantồnlưu trong vài ngày
22 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 1863 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chương 3 Mô hình hóa môi trường không khí, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
10-May-11
1
LOGO
MÔ HÌNH HÓA
MÔI TRƯỜNG
KHÔNG KHÍ
Bài 3
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
NỘI DUNG BÀI 3
1
2
ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN VỀ THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC
CỦA KHÍ QUYỂN
CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG LIÊN QUAN ĐẾN SỰ
KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN
4 MÔ HÌNH GAUSS TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN
CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ
3 QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM
TRONG KHÍ QUYỂN
5 MÔ HÌNH BERLIAND TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN
CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
1. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN VỀ THÀNH PHẦN VÀ CẤU
TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN
78% NI TƠ
LỚP KQ
BAO BỌC
TRÁI ĐẤT
21% OXY
Thành phần
các loại khí
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Các chất khí thường trực trong khí quyển: O2, N2, Ar,
Ne, He, Kr, thời gian tồn lưu trong khoảng 103-
107năm;
Các chất khí biến thiên: CO2, CH4, H2, N2O, thời gian
tồn lưu trong khoảng 5-100 năm;
Các chất khí biến thiên mạnh: H2O, CO, O3, NO2, NH3,
SO2, DMS, thời gian tồn lưu trong vài ngày
Cấu tạo của khí quyển
10-May-11
2
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Tầng đối lưu
Tầng bình lưu
Tầng trung bình
(Tầng giữa)
Tầng nhiệt
quyển
Tầng bên
ngoài trái đất
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
TÂNG ĐỐI LƯU
là lớp tiếp giáp
với mặt đất; dày
10-12km ở các vĩ
độ trung bình và
16-18km ở các cực
TẦNG BÌNH LƯU
Độ cao 12-15km
trên mặt đất,
tầng bình lưu
chứa ozon
TẦNG GIỮA
của khí quyển
trải rộng ở độ
cao 50-55km
đến 85km,
Là nơi phát sinh sự
xáo trộn không khí
theo chiều đứng,
Nhiệt độ giảm theo
chiều cao khoảng
0,5 – 0,6 ºC/100 m
Có chứa một lượng nhỏ
khí O3,
Nhiệt độ không khí dừng
lại không giảm nữa và
đến độ cao 20-25km lại
bắt đầu tăng,
Tại độ cao 55 km đạt 00C
Nhiệt độ giảm từ
00C tới - 900C
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
TẦNG NHIỆT QUYỂN
Là tầng trên cùng của khí quyển có lớp không
khí loãng
Nhiệt độ khí quyển tăng theo chiều cao và đạt
1200 ºC ở độ cao 700 km,
Lớp khí rất loãng với mật độ phân tử khoảng
1013 phân tử/cm3;
TẦNG BÊN NGOÀI TRÁI ĐẤT:
trong phạm vi 10,000 km
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
2. CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG LIÊN QUAN ĐẾN SỰ
KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN
2.1. Nhiệt động học quá trình chuyển
động thẳng đứng của một khối khí
Một khối không khí bổ
sung bốc lên cao trong
khí quyển theo phương
thẳng đứng sẽ chịu tác
động của một áp suất có
xu hướng giảm dần, khối
khí sẽ dãn nở và nhiệt độ
của nó hạ thấp,
Ngược lại, khi khối lượng
không khí đó hạ dần độ
cao thì nó sẽ bị nén ép,
áp suất tăng và kéo theo
là nhiệt độ cũng tăng cao,
10-May-11
3
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Adiabatic (đoạn nhiệt): chỉ tính chất của môi trường
không khí khi sự trao đổi nhiệt của khối khí với môi
trường không đủ lớn để diễn ra sự cân bằng nhiệt
nên có thể bỏ qua;
Trong khí quyển người ta xem các quá trình dãn nở
hoặc nén ép đều xảy ra theo tính chất đoạn nhiệt
(adiabatic)
Gradient nhiệt độ đoạn nhiệt là độ hạ hoặc tăng
nhiệt độ của một khối không khí khi lên cao hoặc
xuống thấp
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Đối với không khí khô
Định luật thứ nhất của nhiệt động học về bảo toàn năng
lượng được thể hiện bằng biểu thức:
dQ = CvdT + pdv
Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, lấy đạo
hàm của v và thay vào phương trình trên ta có:
( )
p
RTdpdTRCdQ v -+=
Tỷ nhiệt của chất khí ở áp suất bằng hằng số Cp = (dQ/dT)p=const
tức dp = 0 có thể rút ra được từ phương trình trên: Cp =Cv +R
p
RTdpdTCdQ p -= (*)
Trong ác công thức trên:
− Q - lượng nhiệt, J;
− T - nhiệt độ tuyệt đối, K;
− P - áp suất, Pa;
− V - thể tích riêng, thể tích của 1 đơn vị khối lượng chất khí ở điều kiện
áp suất, nhiệt độ đã cho, m3/kg,
− Cv,Cp - tỷ nhiệt của chất khí ở điều kiện đẳng tích và đẳng áp, J/kg,K,
− R – hằng số chất khí, Pa,m3/kg,K,
− Đối với không khí khô ta có: Cv = 718 J/kg,K; Cp = 1005 J/kg,K và
R = 287 Pa,m3/kg,K = 287 J/kg,K,
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Trong trường hợp khối không khí được vận chuyển theo phương thẳng
đứng thì hiệu quả của quá trình thay đổi áp suất và nhiệt độ là chiếm ưu thế,
còn quá trình truyền nhiệt với môi trường xung quanh bằng dẫn nhiệt và bức
xạ là thứ yếu, Điều đó có nghĩa là khối không khí không được nung nóng
hoặc làm nguội từ các nguồn nhiệt bên ngoài, tức dQ = 0,
Từ đó phương trình (*) sẽ trở thành phương trình đoạn nhiệt khi cho dQ triệt
tiêu:
p
dp
p
dp
C
R
T
dT
p
286,0»=
PT thể hiện mối quan hệ
giữa áp suất và nhiệt độ
của chất khí khô trong
quá trình đoạn nhiệt
286,0
1
2
1
2
1
2
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
»÷÷
ø
ö
çç
è
æ
=
P
P
P
P
T
T pC
R
PT trên cho phép ta xác định trị số thế năng
nhiệt θ của không khí khô như là trị số
nhiệt độ mà khối không khí sẽ nhận được
khi nó chuyển động một cách đoạn nhiệt từ
mức có áp suất p và nhiệt độ T đến mức áp
suất tiêu chuẩn pTC =1000 mbar:
286,0
1000
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
=÷÷
ø
ö
çç
è
æ
=
mbar
C
R
TC
p
T
p
pT
p
q
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
p
dp
C
R
p
dpR
CC
MM
T
dT
ppp
=÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+
+
=
w
w
w
w /1
Đối với khối không khí ẩm chưa bão hòa
Ta có phương trình về mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của
chất khí ẩm trong quá trình đoạn nhiệt
ω-là dung ẩm, Đó là lượng hơi nước tính bằng kilogam chứa trong khối không khí
ẩm có phần khô là 1 kg, kg/kg,K khô,
Cωp - tỷ nhiệt của hơi nước ở điều kiện đẳng áp: Cωp = 1,84 kJ/kg,K;
Rω - hằng số chất khí của hơi nước: R - hằng số chất khí vạn năng của không khí
khô
M và Mω lần lượt là trọng lượng phân tử của không khí khô và của hơi nước: M
= 29 và Mω = 18 kg/kmol,
e - áp suất riêng (sức trương) của hơi nước trong khối khí ẩm,
e- P
e
0,622=w
Có thể xem số đảo ngược của thành phần trong dấu ngoặc là tỷ
nhiệt đẳng áp của không khí ẩm C’
ppp C1,611
1,831 C C'
w
w
+
+
==
10-May-11
4
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Thông thường ω ≤(1÷2)10−2 nên C’p ≈ Cp
Đối với khối không khí ẩm bão hòa
Mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của chất khí ẩm bão hòa trong quá
trình đoạn nhiệt
'
pdT
de
47.10 5, 1
pT
e
418.10 5, 1
s3
s3
b
p
dp
C
R
p
dp
C
R
T
dT
pp
=
ú
ú
ú
ú
û
ù
ê
ê
ê
ê
ë
é
+
+
=
Đó là phương trình dãn nở đoạn nhiệt
của không khí bão hòa, Phương trình này
chỉ khác với phương trình đoạn nhiệt của
không khí khô bởi hệ số β’ mà β’ là hàm
số của áp suất và nhiệt độ, β’ có trị số
nhỏ hơn đơn vị,
ú
ú
ú
ú
û
ù
ê
ê
ê
ê
ë
é
+
+
=
pdT
de
47.10 5, 1
pT
e
418.10 5, 1
'
s3
s3
b
s
s
e- p
e
0,622=w
-ωs - dung ẩm của không khí ứng
với trạng thái bão hòa
-r - nhiệt ẩn ngưng tụ (hoặc hóa
hơi), Ở nhiệt độ 00C r = 2500
kJ/kg,
-es - áp suất hơi nước bão hòa:
kg/kg,K khô
Trong quá trình đoạn nhiệt ứng với một sự thay đổi nhất định nào đó của
áp suất tương đối dp/p thì sự thay đổi tương đối dT/T của trường hợp
khí bão hòa nhỏ hơn với trường hợp khí khô, w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
2.2. Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều cao của khối
khí trong quá trình dãn nở hoặc nén đoạn nhiệt
Xét phương trình cơ bản của cơ học thủy tĩnh:
g
dz
dp
r-= r - Khối lượng đơn vị khíg – gia tốc trọng trường
Đẳng thức này có nghĩa là khi lên cao thêm một đoạn
dz thì áp suất sẽ giảm đi một đại lượng dp đúng bằng
trọng lượng của khối khí (chất lỏng, chất rắn) có đáy là
1 đơn vị diện tích (1m2) và chiều cao là dz
Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng pv = RT Þ
RT
p
v
==
1
r
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
p
dp
p
dp
C
R
T
dT
p
286,0»= g
dz
dp
r-=
RT
p
v
==
1
r
1K/100mK/m 109,76
/0.00976
/kg.m
1J
1005J/kg
)/9.81(m
3-
0
20
2
»´=
===-=G mC
sC
s
C
g
dz
dT
p
G- Gradian nhiệt độ hay độ giảm nhiệt độ của khối không
khí khô khi bốc lên cao trong điều kiện đoạn nhiệt (Dry
Adiabatic Lapse Rate), Lấy gần đúng Γ≈1ºC/100m,
Đối với không khí ẩm chưa bão hòa cũng được tính xấp xỉ
như trên
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
'b
p
dp
C
R
T
dT
p
= g
dz
dp
r-=
RT
p
v
==
1
r
210'..' b
pC
g
dz
dT
==G , K/100m, 0 < Γ’ <1
Γ’ cũng là hàm số của áp suất và nhiệt độ giống như β’
Khi một khối không khí bão hòa bốc lên cao, xét các
phương trình:
10-May-11
5
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Trị số Γ’ ứng với áp suất và nhiệt độ khác nhau, oK/100m
Nhiệt
độ
Áp suất
-30
(oC)
-20
(oC)
-10
(oC)
0
(oC)
10
(oC)
20
(oC)
30
(oC)
1000 (mbar) 0,9 0,9 0,7 0,6 0,5 0,4 0,4
500 (mbar) 0,9 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 0,3
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
2.3. Sự phân bố nhiệt độ theo chiều
cao của lớp không khí sát mặt đất
Trong lớp khí quyển sát mặt đất sự thay đổi nhiệt độ theo chiều
cao thường diễn ra theo qui luật hàm số bậc nhất, tức là :
T2, T1 - nhiệt độ ở độ cao z1, z2
β - gradien nhiệt độ, K/m
dz
RT
g
p
dp -=
g
dz
dp
r-=
RT
p
v
==
1
r
(1)
( )1212 zzTT --= b dzdT b-= (2)
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
(1) + (2)
bR
g
T
T
p
p
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
=
2
1
2
1
• Khi nhiệt độ đột ngột tăng theo độ cao ta có β<0 Þ hiện
tượng nghịch nhiệt
• Γ’ = const hay Γ’ = 0,3 ÷ 0,9 K/100m, β có thể thay đổi trong
một phạm vi rất lớn: từ giá trị âm tới giá trị dương lớn hơn 1
K/100m
Nếu β vượt quá giới hạn trên, tức là nếu khối lượng đơn vị ρ
tăng theo chiều cao thì sự phân tầng của khí quyển sẽ chuyển
động ngược trở lại mà không cần một động lực xáo trộn nào từ
bên ngoài.
Người ta gọi hiện tượng đó là đối lưu tự động (autoconvection),
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Như vậy, tùy theo sự phân bố nhiệt độ thực tế của không khí theo chiều
cao mà β có những giá trị khác nhau và dẫn đến độ ổn định của khí quyển
khác nhau như sau:
Khí quyển không ổn định khi b> G
Khi một khối không khí bị một lực tác
động đẩy lên cao, nhiệt độ của nó
giảm theo quá trình đoạn nhiệt Γ< β
nên nhiệt độ của nó trở nên lớn hơn
nhiệt độ xung quanh do đó, nó nhẹ
hơn và sẽ tiếp tục bị đẩy lên cao.
Nếu lực tác động ban đầu đẩy khối
không khí xuống dưới thì nhiệt độ
của nó sẽ nhỏ hơn, tức nặng hơn
so với không khí xung quanh, và
như vậy nó sẽ tiếp tục chuyển
động xuống dưới.
10-May-11
6
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Như vậy, nếu sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao có β > Γ tức
là độ giảm nhiệt độ theo chiều cao mạnh hơn so với độ giảm
nhiệt độ theo quá trình đoạn nhiệt Þ người ta gọi đó là phân bố
nhiệt độ “siêu đoạn nhiệt”
Trong điều kiện siêu đoạn nhiệt (β > Γ) mọi chuyển động thẳng
đứng của một bộ phận không khí luôn luôn có kèm theo gia tốc
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Khí quyển trung tính khi b= G
Nếu một khối không khí ở vị trí ban đầu bất kỳ bị đẩy lên cao hoặc
xuống thấp, nhiệt độ của nó sẽ nhanh chóng thay đổi theo quá trình
đoạn nhiệt và luôn luôn cân bằng với nhiệt độ môi trường xung quanh,
khối lượng đơn vị của nó không nặng cũng không nhẹ hơn so với
không khí xung quanh và do đó, nó sẽ chiếm vị trí cân bằng mới mà
không tiếp tục chuyển động theo lực đẩy ban đầu.
Khí quyển ổn định hoặc “dưới đoạn nhiệt”
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Khí quyển trung tính khi b= G (tt)
Sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao trùng với đường đoạn nhiệt.
Trong trường hợp này, khối lượng của khối khí cân bằng với
không khí xung quanh và nó chiếm vị trí cân bằng mới.
Trong điều kiện
trung tính sự
khuếch tán các
chất ô nhiễm
không thuận lợi
bằng điều kiện
không ổn định.
Trường hợp phân bố nhiệt độ theo chiều cao trùng với đoạn
nhiệt (β = Γ) ta có điều kiện khí quyển trung tính.
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Khí quyển ổn định khi 0 < b< G
Khi nhiệt độ giảm theo chiều cao dương nhưng nhỏ hơn so với
gradian nhiệt độ của quá trình đoạn nhiệt khô;
Nếu khối khi bị đẩy
lên cao (hoặc xuống
thấp) thì nhiệt độ của
nó theo quá trình
đoạn nhiệt sẽ nhỏ
hơn (hoặc lớn hơn)
so với nhiệt độ xung
quanh tức khối lượng
của nó nặng hơn
(hoặc nhẹ hơn) so với
không khi xung quanh
có xu hướng kéo khối
không khí trở lại vị trí
ban đầu.
10-May-11
7
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Khí quyển ổn định khi b < 0 < G
Giống như trường hợp trên nhưng độ ổn định của
khí quyển còn cao hơn (lực kéo trở lại vị trí ban đầu
mạnh hơn)
AB: đường
đoạn nhiệt khô
CD: phân bố
nhiệt độ không
khí theo đường
nghịch nhiệt;
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
β>Γ : khí quyển không ổn định;
β= Γ : khí quyển trung tính;
β< Γ: khí quyển ổn định từ vừa đến mạnh
(kể cả khi β > 0 hoặc β< 0);
Tóm lại
Γ’ thay cho Γ khi không khí bão hòa.
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Hình dạng của
luồng khói
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
• Fanning – Luồng khói
hình quạt;
• Fumigation– luồng
khói “xông khói”;
•Looping – luồng khói
uốn lượn;
• Coning – luồng khói
hình nón;
•Lofting – luồng khói
khuếch tán mạng ở
biên trên
•Trapping –luồng khói
mắc kẹt;
10-May-11
8
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Hình dạng của luồng khói phụ thuộc vào
các cấp ổn định khác nhau của khí quyển
Thường xảy ra vào ban ngày khi mặt trời đốt
nóng mặt đất với cường độ bức xạ lớn
Hình dạng và sự phân bố
nồng độ của luồng khói
phụ thuộc vào đặc tính
phân tầng của khí quyển.
Khi khí quyển không ổn
định mạnh, nghĩa là khi
sự phân bố nhiệt độ theo
chiều cao có dạng siêu
đoạn nhiệt, luồng khói sẽ
có dạng uốn lượn
Hình thành trong điều
kiện trung tính hoặc
gần trung tính, khi trời
có mây che phủ làm
cho BXMT hướng vào
trái đất vào ban ngày
hay bức xạ hồng ngoại
từ mặt đất vào ban đêm
đều bị giảm; ww
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Thường xảy ra trong điều kiện
khí quyển ổn định với sự phân
bố chiều cao nghịch nhiệt kết
hợp với gió nhẹ.
Rối theo chiều đứng bị triệt tiêu,
chỉ có phát triển theo chiều
ngang.
• Chất ô nhiễm sẽ tích tụ ở
gần mép trên của lớp nghịch
nhiệt;
• Trường hợp này có lợi về
mặt môi trường vì nồng độ ở
mặt đất được hạn chế ở
mức thấp nhất.
•Xảy ra khi nghịch nhiệt từ miệng ống khói xuống mặt đất còn phía
trên ống khói vẫn có phân bố nhiệt độ bình thường (đoạn nhiệt, siêu
đoạn nhiệt);
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
•Ngược lại với TH trên:lớp
nghịch nhiệt ở bên trên
lớp siêu đoạn nhiệt
• Luồng khói khuếch tán
mạnhở phía dưới
• Thường xảy ra vào buổi
sáng sớm
Trường hợp luồng khói bị mắc kẹt giữa hai lớp nghịch nhiệt nằm
phía trên và phía dưới ống khói.
Trong trường
hợp này chất ô
nhiễm rất khó
khuếch tán lên
phía trên hay
phia dưới.
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
3. QUÁ TRÌNH PHÁT TÁN CỦA CHẤT Ô NHIỄM
TRONG KHÍ QUYỂN
Định nghĩa
v Quá trình phát tán (phát thải) chất ô nhiễm là sự lan toả vào
khí quyển của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải khác nhau
Phân loại nguồn thải
Cách 1:
v Phát thải bề mặt (area source): đám cháy, bãi rác
v Nguồn thải đường (line source): đường giao thông
v Nguồn điểm ( point source) : ống khói,
Cách 2:
v Nguồn thải cao: là nguồn thải qua ống khói cao có đường kính
nhất định
v Nguồn thải thấp: là nguồn thải qua cửa mái, lỗ thông gió…hay
thải trực tiếp ra không khí từ các thiết bị ( sàng, cán…)
10-May-11
9
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Phát thải (emission)
• Trong giai đoạn đầu tiên này, các chất ô nhiễm tỏa vào khí quyển từ
các nguồn thải khác nhau.
• Phát thải bề mặt (area source): các nguồn thải thấp, đám cháy.
• Nguồn thải đường (line source): đường giao thông
• Các nguồn điểm (pointsource):ống khói.
• Chuyển động tả là sự di chuyển của khối khí trong khí quyển theo 1
dòng và đi từ điểm này đến điểm khác.
• Đối với một tạp chất di chuyển trong một khí quyển, sự tải là sản phẩm
của vận tốc khối thể tích khí.
• Tác nhân gây ra hiện tượng tải là gió.
Quá trình tải - Advection
Sự phân tán (dispersion)
• Sự tương tác giữa khuếch tán rối với gradient vận tốc do lực dịch
chuyển trong khối khí tạo ra sự phân tán.
• Sự di chuyển các tạp chất khí trong khí quyển trong trường hợp có gió
(trên 1 m/s) chủ yếu bởi quá trình tải, nhưng sự di chuyển của tạp chất
khí trong trường hợp gió lặng thường là do sự phân tán. w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
LẮNG ĐỌNG ƯỚT (WET DEPOSITION)
• Lắng đọng ướt là một trong những cơ chế làm sạch khí
quyển hiệu quả nhất.
• Tuy nhiên, trong khi khí quyển được làm sạch, đất có thể bị
axit hoá do một số chất ô nhiễm và điều này có thể rất có hại
đối với một số khu vực nhạy cảm
LẮNG ĐỌNG KHÔ (DRY DEPOSITION)
Lắng đọng khô của các chất ô nhiễm không khí (khí và các hạt)
là quá trình diễn ra trong quá trình lan truyền chất ô nhiễm
không khí;
Cơ chế gây ra quá trình lắng đọng khô:
• Đối với các phân tử lớn:do lắng đọng của lực trọng trường;
• Cây cối;
• Quá trình hút hoặc phản ứng trên bề mặt trái đất
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN (tt)
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát tán
Yếu tố về nguồn Yếu tố khí tượng
thủy văn
Yếu tố về
địa hình
Tải lượng chất ô
nhiễm
Tốc độ khí thải
Nhiệt độ của khí
thải
Chiều cao của
nguồn thải
Đường kính đỉnh
của nguồn
Bản chất khí thải
Tốc độ gió
Nhiệt độ của không
khí
Độ ẩm của không
khí
Bức xạ mặt trời
Độ mây che phủ
Thung lũng
Núi đồi
Sườn dốc
Cây cối
…
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát tán (tt)
10-May-11
10
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Đường đi từ ống khói tới nơi tiếp nhận
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Định luật Fick 1: Định luật Fick 2:
Lượng vật
chất tích tụ
trong khối
hình hộp
= Σ
Lượng
vật chất
đi vào
- Σ
Lượng
vật chất
đi ra
2
2
x
CD
t
C
¶
¶
=
¶
¶
Quá trình khuếch tán
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Phương trình vi phân của quá trình khuếch tán
Trong trường hợp xem xét một dòng khí chảy rối, phương
trình biểu diễn nồng độ chất ô nhiễm (khối lượng của chất
đó trên đơn vị thể tích), tại một điểm có tọa độ x, y, z có
dạng như sau:
Trong đó: C- nồng độ chất ô nhiễm (g/m3); t - thời gian (s); kx, ky, kz:
lần lượt là hệ số khuếch tán theo phương x, y, z
÷
ø
ö
ç
è
æ
¶
¶
¶
¶
+÷÷
ø
ö
çç
è
æ
¶
¶
¶
¶
+÷
ø
ö
ç
è
æ
¶
¶
¶
¶
=
¶
¶
z
Ck
zy
Ck
yx
Ck
x
C
zyxt
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
(Trục x trùng với hướng gió)
z
yH
∆h
h
x x + ∆x x
∆x ∆y
∆z
Diễn giải phương trình vi phân trên, đầu tiên ta chọn điểm
quan sát di động theo trục của luồng khói, đó là phương
pháp điểm quan sát Lagrange. Từ điểm quan sát này ta có
cảm giác mặt đất chuyển động về phía ngược chiều gió.
Phương trình vi phân của quá trình khuếch tán (tt)
10-May-11
11
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Quan sát đầu gió của nguồn phát thải (ống khói) ta có thể giả
thuyết rằng: nồng độ ban đầu của chất ô nhiễm Co= 0
Quan sát ngay bên trên ống khói ta thấy nồng độ ở đó là cực đại,
sau đó càng ra xa ống khói theo chiều gió, luồng khói càng nở
rộng và nồng độ chất ô nhiễm càng giảm dần do có hiện tượng
hòa trộn bởi khuếch tán rối
Ta xét một khối nhỏ hình hộp có cạnh là ∆x, ∆y, ∆z ở gần trục của luồng
khói và thiết lập sự cân bằng vật chất xảy ra trong khối hình hộp này
Phương trình vi phân của quá trình khuếch tán (tt)
w
w
w
,t
h
em
eg
al
le
ry
,c
om
Company Logo
Lượng vật chất tích tụ trong đơn vị thời gian là vi phân theo thời
gian của lượng tích tụ, tức tích số