- Bài báo đã cơng bố liên quan đến đề tài:
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán chấ tơ nhiễm khơng khí.
1.1.3.1. Đặc điểm khí quyển.
Lớp khí quyển bao bọc Trái đất gồm chủ yếu là khí Nitơ chiếm 78%, oxy chiếm 21% và các loại khí trơ như agon, neon, heli, v.v… chiếm khoảng 1% theo thể tích. Ngồi ra, trong khí quyển cịn cĩ CO2 và hơi nước cĩ tỷ lệ thay đổi khác nhau tùy từng khu vực và mùa trong năm.
5
1.1.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng đối với quá trình khuếch tán.
Mức độ ơ nhiễm khơng khí gần mặt đất được xác định bằng sự phân bố của các chất ơ nhiễm trong khơng gian và thời gian. Nĩ khơng chỉ phụ thuộc vào các thơng số nguồn thải mà cịn phụ thuộc vào các điều kiện khí tượng, địa hình khu vực.
Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ khơng khí cĩ ảnh hưởng tới sự phân bố hàm lượng chất ơ nhiễm. Tính năng hấp thụ và bức xạ nhiệt của mặt đất cĩ ảnh hưởng đến sự phân bố nhiệt độ khơng khí theo chiều cao, thường thì càng lên cao nhiệt độ khơng khí càng giảm. Gradient nhiệt độ theo chiều đứng là khoảng 0.5-1oC/100m. Trị số này thay đổi phụ thuộc vào địa hình vùng khảo sát. Nếu trạng thái nhiệt của khơng khí cĩ đặc tính ngược lại, tức là nhiệt độ ở trên cao lớn hơn ở dưới thì được gọi là sự “nghịch nhiệt”. Sự nghịch nhiệt này làm suy yếu sự trao đổi đối lưu, làm giảm sự khuếch tán chất ơ nhiễm và làm tăng hàm lượng của chúng trong khơng khí gần mặt đất. Các trường hợp biến thiên nhiệt độ khơng khí theo chiều cao trên mặt đất
được trình bày trên hình 1. Hình 1. Các trường hợp biến thiên nhiệt độ khơng khí theo chiều cao trên mặt đất. Khi cĩ nghịch nhiệt, khơng khí trở nên rất ổn định và cản trở mọi chuyển động thẳng đứng của từng bộ phận khơng khí do lực nổi gây ra. Độ ổn định do nghịch nhiệt tạo ra cịn làm hạn chế sự trao đổi năng lượng giĩ của lớp khơng khí sát mặt đất với giĩ ở các lớp khí quyển trên cao và do đĩ làm cản trở quá trình khuếch tán các chất ơ nhiễm theo cả phương đứng lẫn phương ngang.
Ảnh hưởng của giĩ.
Giĩ hình thành từ các dịng chuyển động rối của khơng khí trên mặt đất, đây là yếu tố khí tượng cĩ ảnh hưởng lớn tới sự lan truyền các chất ơ nhiễm. Vận tốc giĩ phụ thuộc vào chênh lệch áp suất khí quyển. Sự phân bố hàm lượng chất ơ nhiễm phụ thuộc vào các đặc trưng của giĩ nên hàm lượng của nĩ sẽ luơn luơn biến đổi theo thời gian và theo khoảng cách. Đối với tầng khí quyển sát mặt đất thì tốc độ giĩ ban ngày lớn hơn, ngược lại ở trên cao thì ban đêm lại cĩ tốc độ lớn hơn.
Chuyển động của khơng khí gần mặt đất chịu tác động của lực ma sát bề mặt làm cho vận tốc giĩ ở sát mặt đất cĩ thể xem là bằng khơng và càng lên cao vận tốc giĩ càng lớn dần, lúc đầu tăng nhanh về sau chậm dần.
Ảnh hưởng của độ ẩm và mưa.
Trong điều kiện khí hậu cĩ độ ẩm lớn, các hạt bụi lơ lửng trong khơng khí cĩ thể liên kết với nhau tạo thành các hạt lớn hơn và rơi nhanh xuống bề mặt Trái đất. Mặt khác, độ ẩm cịn cĩ tác dụng hĩa học với các khí thải cơng nghiệp, ví dụ như các khí SO2, SO3 hĩa hợp với hơi nước trong khơng khí tạo thành các axít H2SO3 và H2SO4
gây hiện tượng mưa axít. Mưa cĩ tác dụng làm sạch mơi trường khơng khí, các hạt mưa kéo theo các hạt bụi và hịa tan một số chất trong khơng khí rồi rơi xuống đất, gây ơ nhiễm đất và nước.
Vào mùa khơ, các chất thải phát ra từ nhà máy ít bị ảnh hưởng bởi biến đổi hĩa học mà chủ yếu do biến đổi lý học - son khí thải cĩ kích thước lớn được lắng đọng nhanh tại khu vực gần ống thải do tác dụng của trọng lực, cịn các chất thải dạng khí và dạng lơ lửng được khuếch tán nhanh, lan truyền trong mơi trường khơng khí theo hướng giĩ ra xa ống thải hơn và chúng cĩ thời gian lưu khá dài trong tầng đối lưu.
1.1.3.3. Ảnh hưởng của địa hình đối với quá trình khuếch tán.
Trường hợp địa hình khơng bằng phẳng, lúc đĩ trên đường lan truyền luồng khí thải gặp vật cản cĩ dạng như núi đồi, vực sâu, thung lũng, v.v… trường vận tốc giĩ sẽ bị thay đổi, độ rối của khí quyển bị ảnh hưởng và do đĩ luồng khí thải sẽ bị biến dạng, kéo theo là sự phân bố hàm lượng chất ơ nhiễm trong luồng khí thải cũng như trên mặt đất bị thay đổi.
Các cơng trình, nhà cửa cũng cĩ ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán: Trong khu cơng nghiệp, sự chuyển động của khơng khí cùng với các phần tử bụi và hơi khí chứa trong nĩ khác ở các vùng trống trải. Nhà cửa, cơng trình sẽ làm thay đổi trường vận tốc của khơng khí.
Nhìn chung, ảnh hưởng của địa hình đối với quá trình khuếch tán chất ơ nhiễm là rất đa dạng và phức tạp, khơng thể áp dụng một lý thuyết tổng quát nào bao trùm hết mọi hình thái vật cản và tình huống cĩ thể xảy ra mà chỉ giới hạn trong một số trường hợp đơn giản và cần dựa vào nghiên cứu thực nghiệm cho từng trường hợp cụ thể là chủ yếu.
7
Hình dạng của luồng khuếch tán chất ơ nhiễm.
Tùy thuộc phân bố nhiệt độ theo chiều cao ta cĩ ba cấp ổn định của khí quyển: Khơng ổn định, trung tính và ổn định. Khí quyển trung tính làm lộ rõ quá trình rối cơ học khởi đầu, trong khi đĩ khí quyển khơng ổn định làm tăng rối đối lưu, cịn khí quyển ổn định thì làm triệt tiêu rối cơ học. Hình dạng và sự phân bố hàm lượng của luồng khí thải phụ thuộc vào các đặc tính của rối (Hình 3)
Hình 3. Các dạng khác nhau của luồng khí thải.