Поведение загрязняющих веществ в атмосфере

Рассеивание факелов и облаков ЗВ в чистом воздухе при сверхадиабатических (гравитационно-неустойчивых) условиях характеризуется большими коэффициентами турбулентного переноса и, как следствие, быстрым рассеянием ЗВ.

При нададиабатическом охлаждении (температурной инверсии) воздух быстро теряет свою подъемную силу, т. к. охлаждается до температур несколько меньше, чем температура окружающей среды. Потому газово-аэрозольные выбросы из труб не поднимаются вверх и сносятся ветром преимущественно в горизонтальном направлении (рис. 9.5).

Типичные профиль скорости ветра, температурный профиль и форма струи в плоскости AZдля различных атмосферных условий

Рис. 9.5. Типичные профиль скорости ветра, температурный профиль и форма струи в плоскости AZдля различных атмосферных условий: сплошная линия - градиент температуры в окружающем воздухе; пунктир - сухоадиабатический вертикальный градиент температуры; а - волнообразная струя, сильная неустойчивость; б - конусообразная струя, устойчивость близка к безразличной; в - веерообразная струя, поверхностная инверсия;г-задымляющая струя, приподнятая инверсия

Распространение выходящих из труб выбросов в атмосфере определяется аэродинамикой самой нижней части атмосферы. Потоки воздуха вблизи Земли могут быть турбулентными и ламинарными.

В солнечный день прогрев природных сред усиливается по сравнению с верхними слоями воздуха, поэтому поднимающиеся потоки теплого воздуха поддерживают атмосферу в состоянии турбулентности (задымленности или фумигации приземного слоя) и нестабильных условий (рис. 9.5, а). Во второй половине такого дня инсоляция может стать причиной инверсии и застоя в верхних слоях приземного слоя. Такая инверсия, характеризующаяся высотой своего расположения и протяженностью ослабленного смешения, называется приподнятой (рис. 9.5, г). Если приподнятая инверсия находится несколько выше устья дымовой трубы, то дым может и не пробить верхний слой атмосферы, и в таком случае выбросы прижимаются к Земле, создавая максимальное загрязнение приземных слоев. Все разнообразие типологических ситуаций, возникающих при рассеянии шлейфов дымовых выбросов в зависимости от вертикальных профилей температуры, скорости ветра и других атмосферных условий, представлены на рис. 9.5.

В ясную ночь земля охлаждается быстрее, и холодный воздух вблизи земли плохо перемешивается с более теплыми верхними слоями, ветер у земли стихает. В период зимнего антициклона, особенно когда дым или туман ослабляют солнечное тепло, такое устойчивое состояние может наблюдаться в течение всего дня (см. рис. 9.5, б). Утром приповерхностный слой прогревается быстрее, чем более верхние слои, и вновь появляется турбулентность.

В облачную погоду солнечная радиация минимальна, и температурный градиент становится нейтральным. Температура воздуха с высотой падает за счет охлаждения поднимающегося воздуха при адиабатическом расширении. Турбулентность в воздухе зависит от ветра и рельефа местности (см. рис. 9.5, б).

Концентрация загрязнителей во всех случаях максимальна в центре струи и уменьшается к периферии, особенно резко в состоянии инверсии.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >