2. 6.2 Аналіз стратифікації атмосфери

До основних факторів, що впливають на рівень забруднення атмосфери належать її стратифікація (усталеність атмосфери).

Для проведення аналізу впливу стратифікації (усталеності) на ступінь забруднення атмосфери використовуються дані розділу 1 й проводять додатковий розрахунок ефективної висоти труби.

Ефективна висота труби складається з фактичної висоти джерела Н_тр та величини початкового підняття домішок в атмосфері ∆Н [9, 10]:

Н_еф = Н_тр + ∆Н , (6.3)

де ∆Н – висота підняття газової суміші за рахунок ω_о.

У свою чергу ∆Н знаходиться за наступною залежністю:

∆Н = (1,5 · ω_о · R₀) / v_В · (2,5 + (3,3·g · R₀ · ∆Т) / ІТ_aІ · v_В ²) , (6.4)

де ω_о – середня швидкість виходу домішок з устя джерела викиду, м/с;

R₀ – радіус устя джерела викиду, м;

v_В – середньомісячна швидкість вітру за досліджуваний період (швидкість вітру на висоті флюгеру 10м), м/с;

g – прискорення вільного падіння, що дорівнює 9,8 м/с²;

∆Т – різниця між температурою суміші, що викидається, і температурою навколишнього повітря, ^ОС;

Т_a – середньомісячна температура повітря за досліджуваний період, ^ОС, взята по модулю.

Найбільшу увагу студенту рекомендується звернути на метеорологічні умови, що характеризуються інверсійним розподілом температури в атмосфері [9,10]. До таких умов відносять приземні та піднесені інверсії й варіанти їх розташування відносно устя джерела викидів:

1. якщо шар піднесеної інверсії розташовується безпосередньо над трубою джерела викиду (на відстані не більше 100-150м для гарячих викидів, не більше 50-100м для холодних викидів), то така ситуація призводить до обмеження підіймання викидів й сприяє їх опусканню і накопиченню в приземному шарі;

2. якщо піднесена інверсія розташовується на достатньо значній висоті від устя джерела викидів, то її вплив на розсіювання домішок в атмосфері невідчутний;

3. якщо шар приземної інверсії розташований нижче устя джерела викидів, тоді в атмосфері складаються умови, що перешкоджають переносу домішок до земної поверхні. У даній ситуації:

• для гарячих домішок такі умови характеризуються як сприятливі для розсіювання у вищих шарах атмосфери;

• для холодних домішок дані умови призводять до їх флуктуації над верхнею межею приземної інверсії й переносу за напрямом вітру на значні відстані від джерела (поки не зміняться метеорологічні умови) з подальшим їх осіданням;

4. якщо домішки викидаються з джерела й потрапляють безпосередньо у шар інверсії, то створюються умови для їх утрудненого вертикального переміщення, тобто зниження ефекту розсіювання домішок в атмосфері. У цій ситуації необхідно враховувати силу інверсії та характер домішок (гарячі або холодні):

• для гарячих домішок перешкоджаючий ефект для їх підняття може мати інверсія із градієнтом понад γ > - 1,5⁰С/100м (за абсолютним значенням);

• для холодних чи слабо нагрітих домішок перешкоджаючий ефект для їх підняття може мати навіть слабка інверсія із градієнтом γ  -0,5⁰С/100м (за абсолютним значенням);

Враховуючи проаналізовану ситуацію щодо розташування інверсійного шару відносно джерела викидів в атмосферу студенту рекомендується зробити висновок стосовно впливовості інверсії на розсіювання домішок у досліджуваний період й відповідний прогноз стосовно підвищення рівня забруднення приземного шару в районі населеного пункту під впливом даних інверсійних умов атмосфери.

Дослідження за п.6.1 і 6.2 необхідно супроводити ескізом, на якому відобразити:

• джерело викидів (Н_тр);

• визначену висоту (∆Н),

• ескізне відображення розподілу атмосфери за z₁  z₃;

• відображення теплового стану атмосфери за відповідними шарами;

• значення ω_о, v_В , u_м ;

• зону х_max;

• відстань L від підприємства до населеного пункту (житлової забудови).