Một số vấn đề cơ sở tính toán ô nhiễm môi trường không khí và nước dương ngọc hải

THƯ VIỆN c GIA HA NOI ĐẠI HỌC NHA TRANG Đ 628.5 D561 H TRUNG TẠM KHOA HỌC TỰNHIẼN VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA c ĐAO TAO ĩ NG C HOC VIÊN CỞ HOC DƯƠNG NGỌC HAI ế, ^ 1، · '٠ ■٠ / ١ ■ ٠ ■ MỘT số VẤN ĐỂ Cơ SỞ ٠ r w ãk tạt t\ y _■٠ _ TINH TOAN NHIẸM M0I,TR٧DNG KHÔNG KHÌ VÀ NUỞC THU VIEN OAI HOC NHA TRANG 100001Ố503 ítụt dẴ d ếtt ،/٠ ·،· tÁur (ưệK củíí eÁủtuỷ ts.i Xiu vui lịug: ^ " ^ ٠٠ • Khơng xé sách Không gạch, viết, vẽ sách c QUOC GIA HA NOI ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM KHOA HỌC T ự NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA T.T HỢP TÁC ĐÀO TẠO VÀ BĨÌ DƯỜNG CO HỌC _ VIỆN c o HỌC DƯƠNG NGỌC HẲI MỘT ■ số VẤN ĐỀ Cơ Sỏ TÍNH TỐN ỒNHIỄM MỒI TRƯỞNG KHƠNG KHÍ VÀ NƯĨC TH O J NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HOC QUỐC GIA HÀ NỘI VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI CENTRE FOR TRAINING AND EDUCATION ON MECHANICS VIETNAM NATIONAL CENTRE OF NATURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY INSTITUTE OF MECHANICS DUONG NGOC HAI FUNDAMENTALS OF AIR AND WATER POLLUTION CALCULATION VIETNAM NATIO NAL UNIVERSITY PUBLISHING HOUSE, HANOI MỤC LỤC M ụ c ỉ u c D a n h s c h h ì n h 11 D a n h s c h b a n g 17 r>ời n ó i đ ầ u 19 c n iư n g L p b iê n k h í q u y ế n t r n g g i ó 23 Bức xạ 1 1.1.2 1.4 m ặt t r ò i 23 P h â n bỏ P la n c k 23 Đ ịn h lu ật K irchhoff 24 Đ ịn h lu ậ t W ie n 24 H iệu ứng n h k í n h 25 1.1.5 N ấ n g litớng m ặt trời, alb ed o 25 G ’ Đ ịnh lu ậ t B e er 26 1.2 Bức xạ m ặt đ ấ t 28 1.2.1 D òng đ ế n 28 2 Dòng p h át r a 28 1.2.3 Dòng tỏng hỢp 29 1.2 I C ân ì)ằng n ấn g liiỢng 30 Mị hìn h T rái Đ ất-khí quyển-vũ t r ụ 31 N ghịch n h iệt x 32 1.3 N h iệt độ c ù a đ ấ t 33 C án bằn g n hiệt m ặt đ ấ t 33 1.3.2 N h iệt d u n g 35 1.3.3 Đ ịnh lu ậ t P ic k 35 1.3.4 P hư ớng trìn h tru y ền n h i ệ t 36 Sự ổn đ ịn h c ủ a k h ô n g k h í 38 1.4 Sự th a y đổi đoạn n h iệ t không k h í k h 38 1.4.2 N h iệ t độ t h ế v ị 41 1.4.3 Sự ổn đ ịn h c ủ a khơng k h í 41 1.4.4 T h a m sô" ổn đ ịn h 43 1.4.5 M ột sô"chú ý 44 1.5 P h â n bô" l ô g a r it 45 1.5 N h ậ n x é t c h u n g 45 1.5.2 ứ n g s u ấ t t r ợ t 46 1.5.3 C ấu trú c gió tro n g lớp biên rố i 48 1.5.4 Sô" R ich a rd so n v độ d ài M onin - O b u k h o v 50 1.5.5 P h â n bô" v ậ n tốc k h i không đoạn n h iệ t .51 X oắn E k m a n 53 B ài t o n 53 1.6.2 P h â n bơ" trư n g g ió 54 1.6.3 ứ n g s u ấ t trư ợ t rô"i 58 1.6.4 X ấp xỉ ứ ng s u ấ t trư ợ t rổì khơng đổi theo z 59 1.6.5 N h ậ n x é t 61 1.7 C huyển động rố i 62 1.7 T ín h c h ấ t c ủ a ch u y ển động rô"i 1.7.2 T ru n g b ìn h h ó a .6 1.7.3 T ín h c h ấ t c ủ a phép tru n g b ìn h 65 1.7.4 T ru y ền t ả i 66 1.7.5 Các g iả th iế t đơn g iản h ó a 68 1.7.6 P hư ơng tr ìn h h ê n t ụ c 1.7.7 Phư ơng tr ìn h bảo to àn động lư ợ n g 70 1.7.8 P hư ơng tr ìn h trạ n g t h ấ i 1.7.9 P hư ơng tr ìn h n h iệ t động học: bảo to àn e n ta llip h y .75 62 69 73 1.7 10 P hư ơng tr ìn h cho ẩm: bảo tồn n c 76 Đ óng kín r i 76 N h ữ n g phương trìn h tru n g b ìn h đ ã đơn giản h ó a 76 V ấn đề đóng kín r ố i 78 1.8.3 H sơ đồ đóng kín rơ i 79 1.8.4 Đ óng k ín rơi bậc 1.8.5 N h ữ n g phương trìn h m ơ-m en bậc 83 Đ óng k ín rổĩ bậc 1.5 86 79 1.9 T ín h to án trư n g gió lân cận v ậ t cản trê n sỏ mơ h ìn h đóng kín rơi bậc 88 1.9 Các phương trìn h mơ tả dịng tru n g b ìn h 88 1.9.2 Hệ phư ơng trìn h đóng k ín rơi k.K 89 1.9.3 H b iến thể mơ h ìn h c h u ẩ n k - z 91 1.9.4 Đ iều k iện ban đầu v điều k iện b iê n 92 1.9.5 P hư ơng pháp s ô .94 1.9.6 So s n h vối th í nghiệm củ a Cục m ôi trư ng H oa kỳ (Ư S -E P A ) 1.9.7 109 So s n h với th í nghiệm củ a Viện T huỷ động lực hoc v o n -K arm an (B ỉ) 113 1.9.8 T rường gió lân cận v ậ t cản h ìn h h ộ p 118 1.10 Các đặc trư n g thô n g k ê 128 10 10 1.10.3 Mô h ìn h T a y lo r 128 Hệ sô" tương q u a n 129 Thời g ian đặc tr n g 130 1.10.4 B iến đối F o u rie r 131 1.10.5 C hú ý 132 C h n g K h u ế c h t n t r o n g k h í q u y ể n 134 Mở đ ầ u 134 2.2 Phư ơng p h p tru y ề n tả i g rad ie n t rổ ì 134 2.2.1 P hư ơng trìn h c h u n g 134 2 M ột sô" trư ng hỢp r i ê n g 135 2.3 Lý th u y ế t th ố n g k ê v ề k h u ế ch tá n rố i 137 2.3.1 Mỏ đ ầ u 137 2.3.2 Đ ịn h lý T a y lo r .138 2.3.3 N h ậ n x é t 139 2.4 Mơ h ìn h luồng th ả i G a u s s .141 2.4.1 P h â n bô" G a u s s .141 2.4.2 N h ữ n g g iả th iế t c ủ a mơ h ìn h G au ss 144 2.4.3 T h am sơ" c ủ a mơ h ìn h G a u s s 145 2.4.4 K ết l u ậ n 151 2.5 Độ n â n g luồng t h ả i 152 2.5.1 Mỏ đ ầ u 152 2.5.2 C ông th ứ c B rig g s 153 2.5.3 Ầ nh hư ng củ a công t r m h 155 N h ữ n g áp dụ n g c ủ a mơ h ìn h G a u s s 157 2.6.1 Sự có m ặ t củ a lớp ổn đ ịn h 157 2.6.2 T h u n g l ũ n g 157 2.6.3 N guồn tu y ế n 158 2.6.4 N guồn tu y ế n hỢp với gió góc a 158 2.6.5 Sự xông k h ó i 158 2.7 T ín h to án tru y ề n tả i p h t tá n ch ất gây ô nhiễm sỏ lý th u y ế t K 160 2.7.1 Mở đ ầ u 2.7.2 Lý th u y ế t K 161 2.7.3 N h ậ n x é t 162 T ín h to n 160 tru y ề n tả i p h t tá n ch ất gây ô nhiễm trê n sở đóng k m rơ"i k -8 164 Mỏ đ ầ u 2.8.2 P hư ơng tr ìn h tru y ề n tả i p h t tá n v ậ t ch ất vói 164 đóng k m rố ỉ tr ê n sỏ mơ h ìn h k- B 164 2.8.3 Đ óng k ín rơ"i 165 2.8.4 Đ iêu kiện b an đ ầu điều kiện b iê n 166 2.8.5 P h n g pháp s ô 166 2.8.6 So s n h vối th í nghiệm Viện T huỷ động lực học von-K a rm a n (B ỉ) 2.8.7 167 L a n tru y ề n c h ấ t gây ô nhiễm ả n h hưởng củ a vùng q u ẩn gió sa u v ậ t c ả n 174 2.9 N h ữ ng mô h ìn h k h c 188 10 Một sô" c h ế loại b ỏ 189 2.10.1 Giới th iệ u 189 2.10.2 P h â n h ủ y phóng x 189 2.10.3 2.10.4 L ắ n g đọng k h ô 189 L ắ n g đọng t 192 2.11 Mơ h ìn h h ộ p .193 2.11.1 Giới th iệ u 193 2.11.2 Mơ h ìn h hộp đơn g iả n 194 2.11.3 Mơ h ìn h hộp cải tiế n 194 1.4 Ô n h iễ m khơng k h í n h .195 C h n g C c châ"t g â y ô n h iễ m m ô i tr n g k h n g k h í v t í n h c h â t c ủ a c h ú n g 198 3.1 Giới t h iệ u 198 3.2 Thời gian tồ n tạ i tốc độ phản ứ n g 198 T hời gian tồn t i 198 3.2.2 P h ả n ứng bậc 3.2.3 C h u ỗ i p h ả n ứ n g 200 3.2.4 Đ ịn h lu ậ t h o t động khối lượng 201 199 3.3 N h ữ ng hợp c h ấ t có lư u h u ỳ n h .202 3 T h n h p h ầ n 202 3.3.2 N guồn gơc v q u t r ì n h 202 3.3.3 D ioxide lưu h u ỳ n h 203 3.3.4 Cơ c h ế p h ả n ứng tín h to n 204 3.4 N h ữ n g hỢp c h ấ t có n itơ ٠.„ 206 3.4.1 T h n h p h ầ n 206 3.4.2 N gnồn gổc v q u t r i n h 3.4.4 O xit n itric v dioxit n itơ 203 T in h c h ấ t áộc h i 207 211 3.5 N h ữ n g hỢp c h ấ t có c a rb o n .212 3.5.1 D ioxide carbon CO 212 3.5.2 M onoxide carbon CO 213 3.6 c a c hỢp c h ấ t h ữ u 213 3.6.1 M e th a n e C H .213 3.6.2 T e rp e n e s 214 3.6.3 N h ữ n g c h ất h ữ u tự n h iên k h c 214 3.6.4 H ydrocarbon cO nguồn gốc từ n gư i 214 3.7 A ero so l 215 3.7.1 ^ i n i ệ m P h â n b ố theo kích cổ h t 215 3.7.3 M ột số dặc trư n g h t 217 H m p h â n b ố 3.7.5 Sự tạo th n h h t .2 3.7.6 G ió c u ô h b ụ i .2 3.8 MO h ìn h dộng học 3.8.1 C iối th iệ u 3.8.2 T ập hỢp ph d n ứ n g 217 222 222 -222 3.8.4 P h ả n ứ n g bậc cao :223 3.8.5 D ộng học enzym e M ichaelis-M enton :224 C h n g ‫ة‬ n h i ể m m ô i tr n g n c h , s ô n g 227 4.1 M ột s ố k h i n iệm ô nhiễm môi trương nưốc '227 4.1.1 Ô n h iễ m nước m ặ t '227 Vsci > (4.153) hay; F x b z -Vsd TX ịẩB, ν$ά < (4 ٠154) Do quan niệm chiền sân, lơp bùn khơng dổi, có sự, truyền tải bùn ^ ữ a lốp bùn dưối, vận t ^ chuyển dịch thực Vsci khác không Nếu lắng dọng xảy thực tế, bùn dược chuyển từ lốp bùn xuOng lớp bùn dưói Trong trương hỢp có tái lơ lửng, lốp bUn bổ su n g bUn từ lớp thấp Nồng độ lớp bùn thấp đưỢc coi la số cần dưỢc cho trư ^ ^ O n g xem xét trao dổi khuếch tán lơp bùn Bối nồng độ lốp bUn trê.n bị anil hương bỏi chất lưọHg lốp tháp nến xảy tái lơ lửng Truyển tải tổngqua mặt phân cách tổng dOng thể ‫ ﺓ‬trên Các phương trinh biểu diễn nồng độ c.ột nưốc lốp bUn có dạng sau; 232 CỈXịị■ _ l·'ỵ Ị l — /' v،s , ỊJ \ỉ' ~ cừ ٦ “/ / ،·r /· (4.155) ■'٠ va; CỈX Ịị _ dí - '\ \D ^ \w s ■ ٢ ^\\'H ■\\'B ٠ n ^ Xỉỉ Uh (4.156) Các phương trình (4.155), (4.156) củng sứ dụng cho thành phần chí tồn ỏ dạng hịa tan Đơì VỚI thành phần này, dịng riêng lẻ đvíỢc biếu diễn sau: F ^„ = E „ i , a , - X J Ỉ H B (4.157) Xxs — POR Xvv (4.158) = !.■, POR X, (4.159) PxH = ^/í ^ (4.160) , L u ậ n n T iến sĩ Co' học, H Nội 294 24 N ig n iatu lin R.I./ 1991, D yn a m w s o f M u ltip h a se S y s te m S j H em isphere, W ashington 25 P a ta n k a r S.V.; 1980, N u m erica l H e a t T ransfer a n d F lu k i FloWj M cGrawHiU, New Y o r k 20 P e p p e r I.L., G erb a C.P., B m sse a u M L., B rendecke J.w y 1990‫ ﻭ‬P ollution Science) Academic P ress 27 P hysick W.L., ‫ﻝ‬.985 ‫ﻭ‬ R eview : M esoscale M l l i n g in Com plex Terrain; J.E a rth -S cien c e Review s, pp 199-235 28 Schnoor J.L ; E n v iro n m e n ta l M odeling) 1996, F ate a n d P o llu ta n ts in Water, A ir, a n d Soil) Jo h n W iley ‫ﻩ‬ T ransport o f Sons, Inc., New York 29 T rư ơng Cam Bảo (B iên dịch^ 1995, T điển m ôi trường A n h - V iệt V iệt A n h NXB ^ o a học v Kỹ th n ậ t, H Nội 30 T rầ n Ngọc C hấn, 2001 ‫ ﺭ‬ổ n h ế kỉiông k h i x lý k h i thải, NXB ^ o a học v Kỹ th n ậ t, H Nội 31 T y rre ll H.J.V., H a rris KR.^ 1984, D iffu sio n in LiquidS) B u tte rw o rth s, London 32 Xêdôv L I.) 1977, Cơ học ?nôi trường lien tụC) NXB D ại học v T ru n g học C h u y ên nghiệp, H NỘL 295 NHà XUấT 8ẢN ĐỌI HỌC QUỐC Gin H،‫؛‬l NỘI 16 Hàng Chuối - Hai Bà Trưng - Hà Nội Điện thoại; (04) 9715011; (04)٠9721544 Fax: (04) 9714899 Email: nxb@vnu.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất G iám đốc: PH Ù N G Q ố c BẢO T biên tập: PHẠM TH À N H HƯNG Người nhận xét: GS.TSKH.VỮ DUY QUANG G S.TSK H PH Ạ M VĂN NINH Biên táp nội dung: NGỌC QUYÊN Biên tảp kỹ thuãt: QUỐC THẮNG Trình bày bia: NGỌC ANH MỘT số VẤN ĐỂ C Sỏ TÍNH TỐN Ơ NHIỄM m i TRƯỊNG k h n g khí v NƯỎC Mã sơ' 01.114.ĐH2003 In 1000 cuốn, khổ 16 X 24 Nhà in Đại học Quốc gia Hè Nội Số xuất bản: 5/695/CXB Qgày 17/6/2003 s ố trích ngang KH/XB In xong nộp lưu chiểu quý III năm 2003 ١٠ ... HỌC T ự NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA T.T HỢP TÁC ĐÀO TẠO VÀ BĨÌ DƯỜNG CO HỌC _ VIỆN c o HỌC DƯƠNG NGỌC HẲI MỘT ■ số VẤN ĐỀ Cơ Sỏ TÍNH TỐN ỒNHIỄM MỒI TRƯỞNG KHƠNG KHÍ VÀ NƯĨC TH O J... m ô i tr n g n c h , s ô n g 227 4.1 M ột s ố k h i n iệm ô nhiễm môi trương nưốc '227 4.1.1 Ô n h iễ m nước m ặ t '227