Giáo trình ô nhiễm không khí part 5 pps

134 Bảng 4.12. Trò số cực đại của hệ số η M Thung lũng Sườn dốc Đồi núi n 2 N 1 6 - 9 10 – 15 16 – 20 6 – 9 10 – 15 16 – 20 6 – 9 10 – 15 16 – 20 < 0,5 0,6 – 1 > 1 2,0 1,6 1,5 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,8 1,5 1,4 1,5 1,3 1,2 1,2 1,2 1,1 1,5 1,4 1,3 1,4 1,3 1,2 1,4 1,2 1,0 Hệ số η được xác đònh theo công thức. η = 1 + f 1 (η M - 1 ) (4.120) Hệ số f 1 phụ thuộc vào tỷ số a x 0 được cho dưới dạng biểu đồ ứng với các dạng vật cản khác nhau (hình 4.36). Trong công thức trên cũng như trên hình vẽ: x 0 – khoảng cách tính từ đỉnh đồi (hoặc đáy thung lũng) đến vò trí nguồn thải. Trường hợp sườn dốc (hình 4.36c), khoảng cách x 0 tính từ mép cao của sườn dốc. Khoảng cách từ nguồn thải đến điểm có nồng độ cực đại trên mặt đất cũng được tính như trường hợp đòa hình bằng phẳng nhân với hệ số hiệu chỉnh d: d = 1,1 ( 0,2 + η ) –1/2 (4. 121 ) Kết quả khảo sát thực tế và thực nghiệm trên mô hình của nhiều tác giả, trong đó có kết quả nghiên cứu hợp tác giữa những nhà khoa học của các nước hệ thống xã hội chủ nghóa (cũ) ở Trung Đông Âu tiến hành ở Varna (Hungari) và Tixôvô (Tiệp Khắc) cho thấy phương pháp tính toán nêu trên cho kết quả rất phù hợp với thực tế, sai số không quá 10%. Kết quả thực nghiệm trên ống khí động của Tổ chức bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA – Environmental protection Agency) do các nhà nghiên cứu Mỹ và Liên Xô (cũ) phối hợp tiến hành năm 1982 cũng cho kết luận tương tự. 135 Hình 4.36. Biểu đồ xác đònh hệ số f 1 phụ thuộc vào tỷ số a x 0 ứng với các dạng vật cản khác nhau a) Đồi núi; b) Thung lũng; c) Sườn dốc Cần lưu ý là các hệ số và biểu đồ nêu trên chỉ áp dụng cho trường hợp nguồn thải nằm ở phía đầu gió so với vật cản vì ở hình 4.36a và ta có biểu đồ hoàn toàn đối xứng qua trục đứng, ngược lại ở hình 4.36c biểu đồ f 1 không đối xứng. 4.10. TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ TRUNG BÌNH CỦA CHẤT Ô NHIỄM TRÊN MẶT ĐẤT DO CÁC NGUỒN THẢI GÂY RA 4.10.1. Nguyên tắc chung Khi tính toán dự báo mức độ ô nhiễm tại một đòa điểm nào đó do các nguồn thải khác nhau gây ra, ngoài việc xác đònh nồng độ ô nhiễm tức thời, ta còn cần phải biết và dự báo được sự phân bố nồng độ trung bình ngày đêm, trung bình tháng hoặc trung bình năm của chất ô nhiễm tại đòa điểm xem xét. 136 Quy tắc chung để xác đònh nồng độ trung bình năm. Theo Noel de nevers “Air pollution control Engineering” , có thể được biểu diễn bằng biểu thức: () . cáccấp các cáp tấtcả các ổn đònh của vận tốc gió nguồnthải 816 khí quyển hướng gió nồng độ trung bình năm của chất ô nhiễm P C tại điểm tính toán ÷ ⎛⎞ ⎜⎟ = ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ ∑∑∑∑ trong đó : P – tần suất xuất hiện của các thông số như: vận tốc gió, hướng gió và cấp ổn đònh của khí quyển. C – nồng độ tức thời của chất ô nhiễm tại điểm xem xét do một nguồn nhất đònh trong điều kiện thời tiết nhất đònh (vận tốc gió, hướng gió, độ ổn đònh) gây ra. Nồng độ tức thời C chính là nồng độ độ tính toán được theo các phương pháp khác nhau đã giới thiệu ở các mục đề trước đây. Để thực hiện qui tắc tính toán theo biểu thức tổng quát nêu phần đầu của chương này đòi hỏi phải có đầy đủ rất nhiều thông số đầu vào và khối lượng tính toán sẽ rất lớn. Trường hợp tính toán nồng độ trung bình cho thời gian ngắn, như trung bình ngày đêm chẳng hạn, ta có thể đơn giản hoá vấn đề bằng cách giả thiết rằng trong từng mùa nhất đònh (hè hoặc đông), cấp ổn đònh của khí quyển có thể thay đổi trong ngày đêm chung quanh một cấp trung bình nào đó và ta chỉ tính toán đối với cấp ổn đònh trung bình ấy. Ngoài ra, các cấp vận tốc gió có thể được thay thế bằng một trò số vận tốc gió trung bình U TB (∝) trên một hướng α nào đó cùng với tần suất xuất hiện của gió P(∝) trên hướng ∝ ấy. Một điều quan trọng khác cần lưu ý là trên thực tế cũng như số liệu quan trắc khí tượng đều chỉ rõ, ngoài tần suất gió trên các hướng khác nhau P( ∝) còn có tần suất lặng gió P lặng . Đó là tỷ lệ thời gian không có gió trên bất kỳ hướng nào, nói cách khác là u = 0. Trường hợp này khác với trường hợp không có gió trên một hướng α i xem xét, tức là nồng độ tức thời trên hướng đó không bằng không mà có một giá trò nhất đònh nào đó tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau trong đó có bán kính tính từ điểm xem xét đến chân nguồn thải. Như đã đề cập đến trước đây, các phương pháp tính toán của Bosanquet, Pearson, Sutton hoặc “mô hình Gauss“ của Pasquill – Gifford đều chỉ áp dụng cho trường hợp vận tốc gió khác không (u # 0 – non zero wind speed) vì khi u = 0 thì các 137 công thức tính toán của các phương pháp nêu trên đều trở nên không xác đònh (division by zero) Do vậy, để tính toán nồng độ trung bình chỉ có thể áp dụng phối hợp giữa các phương pháp tính toán vừa nêu trên đối với trường hợp lặng gió của Berliand hoặc dựa hẳn vào phương pháp Berliand ứng với cả hai trường hợp: có gió và lặng gió. 4.10.2. Về hệ số trung bình ứng với số liệu tần suất gió và tần suất lặng gió Có thể có nhiều phương pháp gia công số liệu khí hậu về gió khác nhau. Ta quy ước gọi: τgió – thời gian có gió trên tất cả các hướng. τlặng – thời gian lặng gió. τ0 = τgió + τlặng – Tổng thời gian quan trắc (ngày đêm, tháng hoặc năm) τα - Thời gian có gió trên hướng α Phương pháp thứ 1 - Tần suất lặng gió: P lặng = τ τ lặng o (4.122) (Để đơn giản trong tính toán, ở đây tần suất được thể hiện bằng số thập phân, không dùng %) - Tần suất gió trên hướng ∝ αα α == − ττ τττ lặng lặng P (4.123) Trường hợp này ta có: ∑ = =< m lặng PvàP 1 11 α α - Hệ số trung bình K ∝ của hướng gió α trong trường hợp này sẽ là: α αα α α τ τ−τ ττ τ == ⋅ = ⋅ ττ τ τ τ gió lặng ogióo gió o K (4.124) K α = P α ( 1 – P lặng ) Phương pháp thứ 2 - Tần suất lặng gió: τ = τ lặng lặng o P (như phương pháp 1) 138 - Tần suất gió trên hướng α: α α τ = τ l 0 P (4.125) Trường hợp này ta có: ; αα α= α= << += ∑∑ mm lặng lặng 11 P1 P1 P P1 nhưng Và lúc đó hệ số trung bình K α chính là P α : K α = P α : (4.126) Phương pháp thứ 3 - Tần suất lặng gió: τ = τ lặng lặng gióù P (4.127) - Tần suất gió trên hướng α: α α τ = τ gió P (như phương pháp 2) Trường hợp này ta vẫn có: ∑ = = m P 1 1 α α , nhưng hệ số trung bình α K sẽ là () . αα α α α ττ τ τ == = = ττ+τ τ+ τ τ+ o gió lặng gió lặng gió gió lặng K P 1P Và do đó : lặng P P K + = 1 α α (4.128) Trong ba phương pháp xử lý số liệu quan trắc tần suất gió nếu tính thì phương pháp 1 được áp dụng nhiều nhất và trong Tiêu chuẩn Việt Nam 4088 – 85 (TCVN 4088-85) về số liệu khí hậu xây dựng số liệu gió được xử lý theo phương pháp này. 4.10.3. Công thức xác đònh nồng độ trung bình theo tần suất gió Từ những lập luận nêu ra trên đây, ta có thể viết biểu thức xác đònh nồng độ trung bình ngày đêm của chất ô nhiễm trên mặt đất tại một vò trí tính toán nào đó do một nguồn thải thứ i gây ra như sau: ∑ = +×= m iilặnglặngixy CKCPC 1 )()()( α αα (4.129) Thay giá trò của hệ số trung bình K α từ công thức (4.129) vào (3.134a) ta thu được: 139 ( ) ∑ = −+×= m ilặngilặnglặngixy CKPCPC 1 )()()( 1 α αα (4.130) và nồng độ tổng cộng trung bình tại điểm có tọa độ x, y do n nguồn thải gây ra sẽ là: ( ) ∑∑ == ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ −+×= mm ilặngilặnglặng tổngxy CKPCPC 11 )()( )( 1 αα αα (4131) Trong các công thức trên: C xy(i) – nồng độ trung bình tại vò trí có tọa độ x, y do nguồn thứ i gây ra C xy(tổng) – nồng độ tổng cộng trung bình do n nguồn thải gây ra tại điểm tính toán C lặng(i) - nồng độ tức thời do nguồn thải thứ i gây ra tại điểm tính toán khi lặng gió ( u = 0) C α(i) - nồng độ tức thời do nguồn thải thứ i gây ra tại điểm tính toán khi có gió thổi theo hướng α ứng với vận tốc gió trung bình trên hướng đó và độ ổn đònh trung bình của khí quyển trong suốt khoảng thời gian tính toán trò số trung bình (ngày đêm, tháng hoặc năm). Trò số C α(i) = 0 khi điểm tính toán nằm phía đầu gió hoặc cách xa trục của hướng gió α đang xem xét. 4.10.4. Ví dụ tính toán Cho hai nguồn thải có số liệu nguồn như nhau: Nguồn số 1 Nguồn số 2 H 1 = 40 m H 2 = 60 m D 1 = 1,2 m D 2 = 2,0 m L 1 = 9,05 m 3 /s L 2 = 25,14 m 3 /s M 1 = 17,69 g/s M 2 = 49,14 g/s t khói (1) = 200 0 C t khói (2) = 200 0 C Vò trí tương đối của hai nguồn thải và điểm tính toán X được xem là nằm ở tâm của các ô vuông cạnh 100 × 100 m cho ở hình 4. 37. 140 Hình 4.37. Hãy xác đònh nồng độ trung bình ngày đêm của chất ô nhiễm khí SO 2 do hai nguồn thải gây ra tại điểm X nằm ở cuối hướng gió Đông Nam so với nguồn cho biết: Đòa phương tính toán: Hà Nội; mùa hè. Nhiệt độ và tần suất gió Tây theo TCVN 4088-85, tháng 7 t N = 28,8 0 C Tần suất lặng gió: P lặng = 11,9% Tần suất và vận tốc gió trung bình Hướng B: Tần suất 5,5% vận tốc TB 1,8 m/s ĐB: Tần suất 7,4% vận tốc TB 2,7 m/s Đ: Tần suất 14,2% vận tốc TB 2,9 m/s ĐN: Tần suất 45,2% vận tốc TB 3,2 m/s N: Tần suất 12,9% vận tốc TB 3,0 m/s TN: Tần suất 4,0% vận tốc TB 2,1 m/s T: Tần suất 4,1% vận tốc TB 2,7 m/s TN: Tần suất 6,7% vận tốc TB 3,0 m/s Tính toán được tiến hành theo phương pháp Berliand – chỉ dẫn kỹ thuật cho trường hợp có gió với vận tốc gió bất kỳ và trường hợp lặng gió. Độ ổn đònh của khí quyển ở đây được thể hiện qua thông số “mức độ rối” của khí quyển A. Giả thiết mức rối trung bình là A = 220. Đối với chất ô nhiễm là khi ta có: F = 1, các hệ số tính toán cho trường hợp lặng gió được nhận các trò số n = 0,2 ; K 1 = 0,1. GIẢI Trước tiên cần tính toán C max , x M của từng nguồn ở điều kiện vận tốc gió nguy hiểm để xác đònh vận tốc gió nguy hiểm trung bình trọng điểm. 141 Nguồn 1 ;8 2 414,25 2 s m = × × = π ω Δt = 200-28,8 = 171,2 0 C >0 Áp dụng các công thức tính toán ở trên ta có: 280,0 2,17140 2,18 10 2 2 3 = × × =f < 100 do đó đây là nguồn nóng. ,, ,, × == 3 M 905 1712 m V 0 65 2 199 s 40 > 2 ,( , ,), /=+ =u 2 199 1 0 12 0 28 2 339m s M () ,,, ,, , − =+ + = 1 3 m 0 67 0 1 0 280 0 34 0 280 1 058 Ta có n = 1. (vì > M V 2) d 0 = ( ) 282,1228,028,01199,27 3 =+ () 3 3 1 2 max 2224,0 2,17105,940 1058,1169,17220 m mg C = × × × × × = mx M 3,49140282,12 4 15 =×× − = Nguồn 2 ;8 2 414,25 2 s m = × × = π ω Δt = 200-28,8 = 171,2 0 C > 0 280,0 2,17140 2,18 10 2 2 3 = × × =f < 100 do đó dây là nguồn nóng. Áp dụng các công thức ở trên ta có: s m V s m V M M 2 701,2 60 2,17114,25 65,0 3 > = × = do đó : () s m U M 849,2280,012,01701,2 =+= ( ) 058,1280,034,0280,01,067,0 1 3 =++= − m 142 n = 1 d 0 = ( ) 413,1328,028,01701,27 3 =+ () 3 3 1 2 max 202,0 2,17114,2560 109,1114,49220 m mg C = × × × × × = mx M 8,80460413,13 4 15 =×× − = Vận tốc gió nguy hiểm trung bình trọng điểm s m U TB M 582,2 202,02224,0 202,0849,2224,0339,2 = + × + × = Điểm tính toán X nằm trên trục hoặc gần trục gió hướng Đông – Nam và cách khá xa trục các hướng gió khác, do đó ở đây ta chỉ cần tính toán đối với hướng gió này. Vận tốc trung bình của hướng Đông – Nam lấy từ bảng tần suất và vận tốc gió đã cho: s m U TB 2,3= với tần suất P α = 45,2% 239,1 582,2 2,3 === M TB TB U U λ [] 076,168,0239,132,0 97,02239.1239,12239,13 1 =+×= =+−××= − P r Nguồn 1 x M(u) = 1,076 × 491,3 = 528,6 m 802,0 6,528 424 ==q S 1(q) = 0,933 C x,y=0(u) = 0,933 × 0,216 = 0,2015 mg/m 3 Khi lặng gió Bán kính R = 424 m () 278,0 2,01 1,04 2 = + × =a max( ) ,, , u 3 mg C 0 97 0 2224 0 216 m =× = 143 () () 3 2 2,1 3 )( 1173,0 42440278,01,02,012 69,1710 m mg C R = +×××+ × = π Nồng độ chung do nguồn 1 gây ra tại điểm X là khi có gió và không có gió. () 3 )1()1()1( 094,0 2015,0452,0119,011173,0119,0 )1( m mg C P P CPC lặngRlặngxy = ××−+×= × × − + ×= − αα Nguồn 2 3 )max( 196,0202,097,0 m mg C u =×= x M(u) = 1,076 × 804,8 = 866 m 816,0 866 707 ==q S 1(q) = 0,94 128,0 707 4,141 2,3 2 2 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = x y U TB β () () [] 0330128,02,281128,04,81)( 1 2 2 =×+×+= − β S C xy(u) = S 1 × S 2 × C max(u) = 0,94×0,33×0,196 = 0,061 Khi lặng gió Bán kính mR 7217074,141 22 =+= () () 3 2 2,1 3 )( 113,0 72160278,01,02,012 14,4910 m mg C R = +×××+ × = π Nồng độ chung do nguồn 2 gây ra tại điểm X là khi có gió và không có gió. () 3 )2( 0377,0 061,0452,0119,01113,0119,0 m mg C xy = × × −+×= Kết quả cuối cùng Nồng độ trung bình tổng cộng do hai nguồn gây ra tại điểm X cả khi có gió lẫn khi lặng gió: 33 )( 132,01317,00377,0094,0 m mg m mg U tổngxy TB ≈=+= [...]... việc ô thò hóa nhanh chóng 147 càng làm tăng thêm các nguồn ô nhiễm môi trường không khí Các chất ô nhiễm không khí chính là khí SO2, NO2, CO, H2S, bụi lơ lửng, chì và các chất hữu cơ bay hơi Theo số liệu quan trắc môi trường hiện nay không khí ở các ô thò lớn ở nước ta đã bò ô nhiễm bụi, khí CO, trong đó họat động giao thông vận tải là nguồn thải chủ yếu gây ra ô nhiễm các chất độc hại, bụi hô hấp,... đề ơ nhiễm khơng khí được cả thế giới quan tâm là “Hiệu ứng nhà kính”, q trình làm mỏng hay làm thủng tầng ơzơn và q trình mưa axít Ô nhiễm môi trường không khí là một vấn đề bức xúc đối với môi trường ô thò, khu công nghiệp và một số làng nghề ở nước ta Ô nhiễm môi trường không khí có tác dụng xấu đối với sức khỏe con người, có ảnh hưởng xấu đến các hệ sinh thái và gây biến đổi khí hậu Tốc độ công... toàn bằng phẳng không có một chướng ngại vật nào Khí thải sau khi ra ống khói sẽ chuyển động theo chiều gió, khối lượng và tốc độ tại đỉnh ống khói nhỏ tới mức ảnh hưởng quán tính có thể bỏ qua Không khí bò ô nhiễm hỗn hợp với không khí bên ngoài và phát tán trong khí quyển theo hình nón Nồng độ ô nhiễm giảm theo trục hướng gió và trục vuông góc với hướng gió Khối lượng không khí bò ô nhiễm sẽ tăng,... 150 3 Mùi hôi Ô nhiễm không khí ngoài bụi, các loại hơi khí độc và tiếng ồn không thể đến các chất gây mùi hôi thối khó chòu Thực chất các chất gây mùi hôi đều là các loại hơi khí độc Các chất gây mùi đều phát sinh từ các quá trình tự nhiên và hầu hết các hoạt động kinh tế xã hội Các chất gây mùi xuất hiện hầu hết mọi nơi do trực tiếp thải ra từ các nguồn và quá trình phát tán chất ô nhiễm trong khí. .. CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 5. 1 ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VỚI CON NGƯỜI Vấn đề ơ nhiễm khơng khí đã được nghiên cứu từ lâu tại các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Pháp, … Các tổ chức quốc tế như WHO, WB, UNDP, WB, UNEP, JICA, SIDA, UNICEP… hàng năm tài trợ nhiều kinh phí cho các nước đang phát triển (châu Phi, châu Á, …) để thực hiện các chương trình nghiên cứu nhằm hạn chế tác động do ơ nhiễm. .. đẩy quá trình tiêu hoá mỡ trong cơ thể, bao gồm cả não Khoảng 50 % chì được hấp thụ vào cơ thể qua đường hô hấp được giữ lại Khi số lượng chì trong cơ thể ở mức độ cao nó sẽ làm cản trở quá trình tạo máu Không khí bò ô nhiễm chì là điều rất nguy hiểm cho môi trường sống của con người, làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ Ở nước ta từ khi cấm xử dụng xăng pha chì thì vấn đề ô nhiễm không khí do chì... lượng các chất ô nhiễm sẽ giữ không đổi (xem hình 4.39) Câu hỏi kiểm tra và đánh giá: 1 Các yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình phát tán chất ô nhiễm? 2 Sự phân bố chất ô nhiễm theo quy luật Gauss xảy ra như thế nào? 3 So sánh sự giống nhau và khác nhau giữa các mô hình Bosanquet, peason, sutton và Gauss? 4 Trình bày sự lắng đọng của bụi trong quá trình khuếch tán của các nguồn thải cao? 5 Trình bày cách... cùng bức thiết Qua đó mọi người sẽ có cái nhìn tổng quan hơn và tích cực hơn đối với vấn đề ô nhiễm không khí 5. 1.1 Các tác nhân gây ô nhiễm không khí đối với con người 1 Ô nhiễm do nhiệt độ Nhiệt độ cao ở nơi làm việc và điều trị gây tác hại nhất định đến sức khoẻ cuả cán bộ, cơng nhân viên Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như ở nước ta, điều kiện nóng ẩm kèm theo nhiệt độ cao dễ xuất hiện những... thải khí CO, hơi xăng dầu chiếm tỉ lệ từ 70 – 90% tổng lượng thải ở ô thò, còn lượng thải các chất ô nhiễm do hoạt động công nghiệp, thủ công nghiệp, xây dựng và sinh họat ô thò chiếm tỉ lệ 10 – 30% Chính vì thế mà vấn đề tập trung nghiên cứu tìm ra những nguyên nhân, những ảnh hưởng của các chất ô nhiễm không khí đến các hệ sinh thái đặc biệt là ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người thì vô cùng... các chất ô nhiễm trên mặt đất? Tài liệu tham khảo: Tiếng Việt 1 Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và kỹ thuật xử lý, tập 1; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2000 – 2001 2 Phạm Ngọc Đăng, Môi trường không khí, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1997 Tiếng Anh 1 Henry C Perkins, Air pollution, Aerospace and Mechanical Engineering Department University of Arizona, 1974 2 US Departerment . biến đổi khí hậu. Tốc độ công nghiệp hóa mạnh mẽ và việc ô thò hóa nhanh chóng 148 càng làm tăng thêm các nguồn ô nhiễm môi trường không khí. Các chất ô nhiễm không khí chính là khí SO 2 ,. bò ô nhiễm hỗn hợp với không khí bên ngoài và phát tán trong khí quyển theo hình nón. Nồng độ ô nhiễm giảm theo trục hướng gió và trục vuông góc với hướng gió. Khối lượng không khí bò ô nhiễm. Printing Office, 1962. 147 CHƯƠNG V ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 5. 1. ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VỚI CON NGƯỜI Vấn đề ơ nhiễm khơng khí đã được nghiên cứu từ lâu tại các nước phát triển