5.2.2. Условия, влияющие на дисперсию газов и паров в атмосфере

Влияние уровня и количества выброса на дисперсию газов и паров

Как в случае мгновенных, так и непрерывных выбросов, размеры зон опасности будут больше и по длине и по ширине, когда выбрасывается большее количество вещества Особенно важны размеры площади испарения, когда пар или газ, кипя или просто испаряясь, попадают в атмосферу из лужи разлития. Из небольшой лужи будет испаряться небольшое количество вещества - из больших луж будет более высокий уровень выброса, а следовательно, они будут приводить к более высокой опасности

Влияние факторов стабильности атмосферы на дисперсию газов и паров.

Время дня, солнечное освещение в местности, степень облачного покрытия и сила ветра играют главную роль в определении уровня дисперсности атмосферы и, таким образом, на величину расстояний возможных зон опасности Обычно метеорологи различают главным образом шесть классов стабильности атмосферы (табл. 5-1).

Таблица 5-1
Таблица определения классов стабильности атмосферы

Примечание А - исключительно нестабильные условия, В - умеренно нестабильные условия, С - незначительно нестабильные условия, О - нейтральные условия, Е - незначительно стабильные условия, Р - умеренно стабильные условия

Выброшенные в атмосферу газы или пары могут быть как тяжелее, так и легче воздуха. В общем, более легкие, чем воздух, газы, пары или смеси будут смешиваться с воздухом таким же образом, как газы, близкие по плотности к воздуху. Приземные концентрации, вероятно, должны быть ниже, так как точка с максимальной концентрацией вдоль линии распространения облака будет подниматься Скорость поднятия такого облака будет являться функцией разности плотностей между газом и воздухом и скорости ветра. Сильный ветер будет стремиться удержать облако у поверхности земли более длительное время На рис. 5.6 эта идея проиллюстрирована для отдельных облаков, но то же самое применимо и к шлейфам.

Рис. 5.6. Поведение облако» газа с меньшей плотностью, чему воздуха

Более тяжелые, чем воздух, газы будут стремиться опуститься на землю и могут при определенных условиях растекаться по поверхности местности даже поперек или против направления ветра. Однако по мере того, как эти пары разбавляются воздухом, в некоторое время они начинают вести себя как газы, близкие по плотности к воздуху. Таким образом, рассмотрение дисперсии тяжелых газов или паров более важно для высоких концентрации вблизи источника, чем для низких концентраций, которые находятся на уровне ПДК токсических веществ.

Влияние высоты выброса на дисперсию газов и паров

Некоторые выбросы осуществляются через трубы, выхлопные клапаны и т.п. Хотя в этом случае все другие принципы распространения применимы в такой же степени, приземная концентрация может значительно отличаться от таковой в случае источников у поверхности земли. Рис. 5.7 поясняет причины этого различия. Наиболее важно здесь понять, что точка максимальной концентрации будет находиться на центральной линии распространения облака или шлейфа по направлению ветра.

Если пар или газ легче воздуха, появление загрязнителя вблизи поверхности будет сильно зависеть от скорости ветра. Как показано на рис. 5.6, облако или шлейф могут подниматься быстро, медленно или не подниматься вообще, в зависимости от скорости ветра и скорости самого выброса в воздух.

1. Рассеяние облака паров, одинаковых по средней плотности с воздухом Концентрация газа вблизи земной поверхности может оставаться нулевой до тех пор пока облако первый раз «коснется» земли Выше показаны несколько облаков в различное время.

2. Непрерывное рассеяние в воздухе струи паров, одинаковых с воздухом по средней плотности Снова заметим, что может существовать некоторое расстояние до места где загрязняющее вещество оказывается на поверхности земли.

3 Рассеяние струи тяжелого пара Облака могут распространяться по той же траектории в процессе разбавления воздухом.

Рис. 5.7. Некоторые эффекты от высотных выбросов

Влияние на дисперсию, связанное с физическим состоянием загрязнителя

Важно также знать, что, помимо паров и газов, ветром вдоль его направления могут распространяться дымы, туманы, аэрозоли, а также тонкие пыли и порошки. Некоторые выбросы содержат смеси химических паров, аэрозолей и пыли. Большие по размерам и по массе капельки жидкости и твердые частицы могут «выпадать» из облаков и шлейфов на поверхность земли вблизи их источников. Мелкие же частицы проходят такие же расстояния, как и сами пары и газы. Капли летучих жидкостей могут испаряться как во время переноса ветром, так и после выпадения на поверхность земли. Они могут также заставить облако или шлейф вести себя так, как будто он тяжелее воздуха, в то время как в чисто газообразном виде они были бы легче воздуха и нейтрально плавучими. Все эти явления влияют на околоземную концентрацию загрязняющего газа, в общем приводя к последствиям сверх тех, что были предсказаны в отсутствие туманов, дымов, аэрозолей или пыли.

Влияние высокой скорости выброса на дисперсию

Пар или газ может выбрасываться в атмосферу и в виде струи под высоким давлением. Сильная струя пара или газа сначала вызывает быстрое перемешивание, приводя, таким образом, к уменьшению концентрации опасного газа или вещества. Однако далее, когда облака или шлейфы движутся по направлению ветра, это становится менее значимым.

Влияние поверхности местности на дисперсию газов и паров

Реально поверхность, на которой происходит рассеяние газа, в различных местностях не является ровной. Такие топографические особенности влияют на то, как распространяется газ или пар. В большинстве случаев степень «бугристости» способствует ускорению смешения газа с воздухом и рассеянию.

Влияние изменений в направлении ветра на масштабы загрязнения местности

Направление ветра редко остается постоянным в период выброса: оно может меняться неоднократно. Такие изменения в направлении ветра называют блужданием. Практическая значимость учета этого явления заключается в том, что зоны, в которых необходимы защитные действия, оказываются больше, чем те, что предсказываются применением методов оценки дисперсии, и при аварии это может потребовать дополнительных мер по эвакуации или защите населения.

Было показано, что облака или шлейфы с 90%-ной вероятностью не выходят за границы сектора 120° в условиях стабильности атмосферы А, В, С. Для более стабильных условий сектор сужается до угла 40°. Рис. 5.8 иллюстрирует эти наблюдения, практическая значимость которых заключается в том, что определение зоны, где необходимы защитные действия в первые часы после выброса газа или пара, основано на определении указанных выше секторов, а не на ширине выбранных изоплет концентраций.

Рис. 5.8. Границы юн опасности при рассеянии пара