BÀI GIẢNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ part 3

CHƯƠNG III KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ. I- CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ: Theo định luật bảo toàn vật chất thì vật chất chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác, di chuyển từ nơi này sang nơi khác chứ không tự sinh ra hay mất đi. Giả thiết rằng ta có một khu vực nghiên cứu có một giới hạn nào đó, ví dụ như không khí trong 1 căn phòng hay không khí trên 1 khu đô thị… Một chất theo dòng không khí đi vào khu vực nghiên...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI GIẢNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ part 3 CHƯƠNG III KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ. I- CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ: Theo định luật bảo toàn vật chất thì vật chất chỉ biến đổi từ dạng này sang dạngkhác, di chuyển từ nơi này sang nơi khác chứ không tự sinh ra hay mất đi. Giả thiết rằng ta có một khu vực nghiên cứu có một giới hạn nào đó, ví dụ nhưkhông khí trong 1 căn phòng hay không khí trên 1 khu đô thị… Một chất theo dòng khôngkhí đi vào khu vực nghiên cứu sẽ xảy ra các tình huống: -Bị tiêu hủy trong không gian đó (biến thành chất khác). -Tích lũy lại trong không gian đó mà không thay đổi tính chất. -Đi ra khỏi khu vực nghiên cứu mà không thay đổi tính chất. Tuân theo quy luật bảo toàn vật chất ta có: Lượng đi vào = lượng chất tiêu hủy + lượng chất tích lũy + lượng chất đi ra. Trong tự nhiên, không phải chất nào cũng tuân thủ đúng các quá trình này. Do vậy,chúng ta có các trường hợp sau: A-Hệ thống bảo toàn vật chất ổn định: Đây là trường hợp đơn giản nhất. Không gian nghiên cứu không xảy ra các trườnghợp tiêu hủy hay tích tụ chất ô nhiễm. Khi đó ta có: Lượng chất đi vào = lượng chất đi ra. (16) Trường hợp này chỉ xảy ra trong trường hợp hệ thống nghiên cứu không có hay cókhả năng tích lũy hay tiêu hủy chất ô nhiễm nhỏ không đáng kể. -VD: không gian của 1 phòng A thông với phòng kế bên B và C. Không khí đi vàophòng A từ phòng B với lưu lượng LB và nồng độ CO2 là CB và không khí từ phòng C vớilưu lượng Lc và nồng độ CO2 là Cc . Không khí từ phòng A được quạt hút thải ra ngòai.Vậy lượng khí phải hút ra ngoài và nồng độ CO2 ở khí thải là bao nhiêu ? Nếu chúng ta thừa nhận đây là hệ thống bảo toàn ổn định nghĩa là: lưu lượngkhông khí và lượng CO2 đi ra khỏi phòng A phải bằng lượng đi vào. Do vậy: L = LB + Lc LxC = LBxCB + LcxCc L B  CB  L C C C C (17) L B-Hệ thống vật chất ổn định không bảo toàn: Trên thực tế, chất ô nhiễm phát tán trong không khí thường tham gia các phản ứnghóa học, sinh học nên lượng vật chất không được bảo toàn trong quá trình phát tán.Khi đó biểu thức của hệ thống sẽ phải là: Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng bị tiêu hủy. Nếu cho rằng chất ô nhiễm phân bố đồng đều trong không gian nghiên cứu vàlượng chất bị tiêu hủy tỷ lệ với lượng chất ô nhiễm có trong không gian nghiên cứu, ta cóthể viết như sau: Lượng bị tiêu hủy = K.C.V (18) Với: K- hệ số tiêu hủy chất ô nhiễm luôn mang dấu âm (-) C- nồng độ chất ô nhiễm trong không gian xét V- thể tích không gian xét. Xét biến thiên lượng chất ô nhiễm theo thời gian, ta có thể viết phương trình viphân: dC  K  C (19) dt 21 Giải phương trình vi phân trên , ta có : (20) C  CO  e kt Trong đó: Co-Nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm bắt đầu xét t = 0. Phương trình biến thiên nồng độ theo thời gian này cho ta thấy : Nồng độ chất ônhiễm chỉ bằng không khi thời gian kéo dài vô tận. C 0 khi t  Kết quả là biểu thức toán học của hệ thống ổn định không bảo toàn là: Lượng nhiễm vào = Lượng ô nhiễm + K.C.V -VD: một phòng hút thuốc có thể tích 500m3 có lượng thải khí formaldehyde(HCHO) từ khói thuốc lá là 140mg/h. Phòng được thông gió với lưu lượng 1000m3/h. Hayxác định nồng độ formaldehyde trong không khí nếu cho rằng hệ số chuyển đổiformaldehyde thành CO2 là 0.4 h-1. Giả thiết rằng nồng độ formaldehyde đồng đều trong phòng và bằng nồng độ trongkhí ra khỏi phòng C. Ta có thể viết biểu thức toán cho hệ thống như sau: Lượng đi vào = lượng đi ra + K.C.V 140 = 1000 x C + 0.4 x 500 x C 140 = 1200 x C  C = 0.117 mg/m3. C-Hệ thống không bảo toàn vật chất và không ổn định: Trong thực tế chúng ta gặp rất nhiều mô hình trong điều kiện không ổn định, tức làcó sự lưu tồn chất ô nhiễm trong không gian xét. Bản thân sự phát thải chất ô nhiễm vàlượng không khí đi qua không gian xét liên tục biến đổi theo thời gian. Trong trường hợpđó, người ta tìm cách đơn giản bài toán để có thể giải được. Mô hình toán của hệ thốngnày có dạng cơ bản là: Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng lưu tồn + Lượng phân hủy. II- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN: A/Các yếu tố khí hậu : 1-Ảnh hưởng của gió: Gió gây ra các dòng chảy rối không khí ở lớp sát mặt đất. Nhờ có gió chất ô nhiễmđược khuếch tán rộng ra làm cho nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống rất nhiều so với banđầu. Gió là nhân tố đặc biệt quan trọng trong việc khuếch tán bụi và hơi hóa chất nặng hơnkhông khí. Gió có thể khuếch tán chất ô nhiễm, làm giảm nồng độ ban đầu vì nó thường gâycác dòng chảy rối của không khí sát mặt đất. Khác với các dòng chảy tầng xuất hiện khigió yếu, dòng chảy rối của không khí được đặc trưng bằng việc xáo trộn các phần tử khí ởcác lớp sát cạnh nhau. Do các xáo trộn này, các phần tử chất ô nhiễm cũng được nhanhchóng di chuyển sang các lớp không khí lân cận. Kết quả là sự khuếch tán chất ô nhiễmmạnh mẽ hơn, hiệu quả hơn. Phải ghi nhận rằng gió luôn luôn có xu hướng thay đổi chiều thổi tới và tốc độthổi. Mặc dù có n ...