АТМОСФЕРА
Рассеивание
ЗВ в атмосфере
Рассеивание в атмосфере
выбрасываемых из дымовых труб и вентиляционных устройств загрязняющих веществ
подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс их рассеивания существенное влияние
оказывают следующие факторы: состояние атмосферы, физические и химические
свойства выбрасываемых веществ, высота и диаметр источника выбросов, расположение источников, рельеф местности.
Распределение концентрации загрязняющих веществ в атмосфере под факелом
точечного источника показано на рисунке
ниже. Рис. 4.4. Распределение концентрации
загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы под факелом точечного источника: а – зона переброса
факела; в – зона
задымления; с – зона
постепенного снижения уровня загрязнения; d – зона загрязнения неорганизованными выбросами Зона задымления является
наиболее опасной и не должна попадать на территорию селитебной застройки.
Размеры зоны задымления в зависимости от метеоусловий находятся в пределах
10–50 высот дымовой трубы. Внутри зоны переброса факела высокие концентрации загрязняющих веществ имеют место
за счет неорганизованных выбросов. Рассеивание в атмосфере
газообразных примесей и мелкодисперсных твердых частиц (диаметром
менее 10 мкм), имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется
одним и тем же закономерностям. Для более крупных частиц пыли эта
закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под
действием силы тяжести возрастает. Поскольку в пылегазоочистных аппаратах крупные частицы улавливаются
более эффективно, чем мелкие, в выбросах, прошедших очистку, остаются только мелкие частицы. Их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и рассеивание
газообразных примесей. Влияние
климатических условий на рассеивание примесей в атмосфере Метеоусловия оказывают существенное влияние на перенос и рассеивание примесей
в атмосфере. Наибольшее влияние оказывает режим ветра и температуры (температурная стратификация), осадки, туманы, солнечная радиация. Ветер может оказывать различное влияние на процесс
рассеивания примесей в зависимости от типа источника и характеристики
выбросов. Если отходящие газы перегреты относительно
окружающего воздуха, то они обладают начальной высотой подъема. В связи с этим
вблизи источника создается поле вертикальных скоростей, способствующих
подъему факела и уносу примесей вверх. Этот подъем обусловливает уменьшение концентраций
примесей у земли. Эта концентрация убывает
и при очень сильных ветрах, однако это
происходит за счет быстрого переноса примесей в горизонтальном направлении. В результате наибольшие концентрации
примесей в приземном слое формируются
при некоторой скорости, которую называют "опасная". При низких или холодных источниках выбросов
повышенный уровень загрязнения воздуха наблюдается при слабых ветрах (w = 0–1 м/с) вследствие
скопления примесей в приземном слое. Прямое влияние на загрязнение воздуха в городе оказывает направление ветра.
Существенное увеличение концентрации
примеси наблюдается тогда, когда преобладают ветры со стороны промышленных объектов. Если температура
окружающего воздуха понижается с высотой, нагретые струи воздуха поднимаются вверх (конвекция), а взамен их опускаются холодные. Такие условия называются конвективными. Если вертикальный градиент
температуры будет отрицательным (температура возрастает с высотой), то вертикально поднимающийся поток становится холоднее окружающих масс и его движение затухает. Такие условия называются инверсионными. Если повышение температуры
начинается непосредственно от поверхности земли, инверсию
называют приземной, если же с некоторой высоты над поверхностью земли –
приподнятой. Инверсии затрудняют вертикальный воздухообмен и рассеивание примесей в атмосфере. Для состояния атмосферы в
городах наибольшую опасность представляет приземная инверсия в сочетании со слабыми
ветрами, т.е. ситуация "застоя воздуха". Туманы на содержание
загрязняющих веществ в атмосфере влияют следующим образом. Капли
тумана поглощают примесь, причем не только вблизи подстилающей поверхности, но и из вышележащих, наиболее загрязненных слоев воздуха. Вследствие этого концентрация примесей сильно возрастает
в слое тумана и уменьшается над ним. Растворение сернистого
газа в каплях тумана приводит к образованию серной кислоты. Осадки очищают воздух от примесей. После длительных
интенсивных осадков высокие
концентрации примесей в атмосфере практически не наблюдаются. Солнечная радиация
обусловливает фотохимические реакции в атмосфере с образованием различных
вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем
вещества, поступающие от источников выбросов. Таким образом, происходит
окисление сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей. В крупных городах
формируется свой микроклимат, существенно меняются аэродинамические,
радиационные, термические и влажностные характеристики атмосферы. Выделение в
городах большого количества тепла, изменение газового и аэрозольного состава
воздуха приводят к повышению температуры воздуха и образованию так
называемых "островов тепла". Повышение температуры над крупным городом по сравнению с температурой окружающей местности
может наблюдаться до высоты в несколько сотен метров. |
| |