Εισαγωγή στην ατμοσφαιρική ρύπανση

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εισαγωγή στην ατμοσφαιρική ρύπανση"

Κυριάκος Ελευθερίου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Εισαγωγή στην ατμοσφαιρική ρύπανση Καθ. Δημοσθένης Σαριγιάννης Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μηχανικής

Το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Τί είναι ατμοσφαιρική ρύπανση?

σύσταση, είτε από μεταβολή της συγκέντρωσης υπαρχόντων ενώσεων Κλίμακες του προβλήματος Παγκόσμια (παγκόσμια θέρμανση, μείωση

ατμοσφαιρικοί ρύποι είναι: Το Διοξείδιο του Θείου (SO 2 ) Το Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) Τo Διοξείδιo του Αζώτου (NO 2 ) Το

5, PM 10 ) Το Βενζόλιο (C 6 H 6 ) Ο Μόλυβδος (Pb) Το διοξείδιο του Άνθρακα (CO 2 ) σε συγκέντρωση ανώτερη της φυσιολογικής

2 Το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Τί είναι ατμοσφαιρική ρύπανση? Ατμοσφαιρική ρύπανση ορίζεται η μεταβολή της σύστασης ατμόσφαιρας, είτε από την είσοδο ενώσεων που δεν υπάρχουν στη φυσική της σύσταση, είτε από μεταβολή της συγκέντρωσης υπαρχόντων ενώσεων Κλίμακες του προβλήματος Παγκόσμια (παγκόσμια θέρμανση, μείωση στρατοσφαιρικού όζοντος) Περιφερειακή (όξινη βροχή) Τοπική Αστική Κλίμακα δρόμου Ρύπανση εσωτερικών χώρων Οι κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι είναι: Το Διοξείδιο του Θείου (SO 2 ) Το Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) Τo Διοξείδιo του Αζώτου (NO 2 ) Το Όζον (O 3 ) Τα Αιωρούμενα Σωματίδια (κυρίως PM 2.5, PM 10 ) Το Βενζόλιο (C 6 H 6 ) Ο Μόλυβδος (Pb) Το διοξείδιο του Άνθρακα (CO 2 ) σε συγκέντρωση ανώτερη της φυσιολογικής Πηγές ατμοσφαιρικών ρύπων: Ανθρωπογενείς πηγές Βιομηχανική δραστηριότητα Παραγωγή ενέργειας Μεταφορές Οικιακή θέρμανση Χρήση καταναλωτικών προίόντων Φυσικές πηγές Βιογενείς εκπομπές Ηφαίστεια Επιπτώσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης Ανθρώπινη υγεία Οικοσύστημα - Βιόσφαιρα Τεχνητό περιβάλλον

3 Δομή και σύσταση της ατμόσφαιρας

4 Ατμοσφαιρικές διεργασίες Διεργασίες μεταφοράς

5 Ατμοσφαιρικές διεργασίες Χημικές/φωτοχημικές διεργασίες

6 Ατμοσφαιρικές διεργασίες φυσικοχημικές διεργασίες

Περιγραφή ατμοσφαιρικών διεργασιών - Βασικά στοιχεία που απαρτίζουν ένα σύστημα

εξίσωση συνέχειας Navier-Stokes Σύστημα καταγραφής εκπομπών C t i Μεταφορά ( ) ( ) = VC +

Μοντέλο εκπομπών Επεξεργασία εκπομπών Ανάπτυξη στρατηγικής ελέγχου των εκπομπών Μοντέλο

7 Περιγραφή ατμοσφαιρικών διεργασιών - Βασικά στοιχεία που απαρτίζουν ένα σύστημα μοντελοποίησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Οι βασικές διεργασίες περιγράφονται από την εξίσωση συνέχειας Navier-Stokes Σύστημα καταγραφής εκπομπών C t i Μεταφορά ( ) ( ) = VC + K C + P LC + S R i i i i i i i Διάχυση Χημικοί μετασχηματισμοί Εκπομπές Απομάκρυνση Μοντέλο εκπομπών Επεξεργασία εκπομπών Ανάπτυξη στρατηγικής ελέγχου των εκπομπών Μοντέλο ποιότητας αέρα Εκτίμηση ποιότητας αέρα Μετεωρολογικά δεδομένα Μετεωρολογικό μοντέλο Επεξεργασία Μετεωρολογίας

Μοντέλα ατμοσφαιρικής ρύπανσης Εσωτερικοί χώροι Μοντέλα

Gauss Εμπειρικά-Στατιστικά μοντέλα Λογισμικά που

a C + E kc V + Q C C dt t ( ) ( ) 1 V = Q C0 + Ca C1 + E

υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ( ) ( ) + div grad = S ( z

2 2 u y z 2 z 2 z 2 z Μοντέλα Lagrange FEM3MP CFD model

CALTOX SILAM CMAQ REMSAD UAM-V CAMx PHOΕNIX FEM3MP

διάφορα κριτήρια: Φύση και πολυπλοκότητα του προβλήματος

8 Μοντέλα ατμοσφαιρικής ρύπανσης Εσωτερικοί χώροι Μοντέλα κυτίου και παραλλαγές αυτών Εξωτερικοί χώροι Μοντέλα Gauss Εμπειρικά-Στατιστικά μοντέλα Λογισμικά που εμπεριέχουν μοντέλα αέριας ρύπανσης dc dt dc2 = Q C + C a C + E kc V + Q C C dt t ( ) ( ) 1 V = Q C0 + Ca C1 + E 1 kcv Q1 2 C2 C1 ( ) ( ) Μοντέλα υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ( ) ( ) + div grad = S ( z h) ( z h) ( y) Q C( x, y, z) exp + exp + exp u y z 2 z 2 z 2 z Μοντέλα Lagrange FEM3MP CFD model Μοντέλα Euler c = + + t 2 V c D c S CALINE 4 OSPM STREET CALTOX SILAM CMAQ REMSAD UAM-V CAMx PHOΕNIX FEM3MP ANSYS-CFX Η επιλογή του κατάλληλου μοντέλου βασίζεται σε διάφορα κριτήρια: Φύση και πολυπλοκότητα του προβλήματος Περιορισμοί σε δεδομένα εισόδου Περιορισμοί σε υπολογιστικό κόστος

Πεδία έρευνας στα μοντέλα αέριας ρύπανσης

approach (US EPA) Nested gridding Όλες οι

διεργασίες των ρυπαντών μεταξύ τους και ως

ταυτόχρονα Mobile Sources NOx, VOC, Toxics

) PM Industrial Sources Chemistry Acid Rain

factories, refineries/chemical plants, etc.

Toxics Atmospheric Deposition Ανάπτυξη των

μοντέλου με στόχο την αλλαγή της χωρικής

9 Πεδία έρευνας στα μοντέλα αέριας ρύπανσης Μεθοδολογία του ενός μοντέλου One model approach (US EPA) Nested gridding Όλες οι πηγές εκπομπής και όλες οι φυσικοχημικές διεργασίες των ρυπαντών μεταξύ τους και ως προς την ατμόσφαιρα λαμβάνονται υπ όψιν ταυτόχρονα Mobile Sources NOx, VOC, Toxics Ozone (Cars, trucks, airplanes, boats, etc.) PM Industrial Sources Chemistry Acid Rain NOx, VOC, SOx, Toxics (Power plants, factories, refineries/chemical plants, etc.) Area Sources Meteorology Visibility Air Toxics Atmospheric Deposition Ανάπτυξη των κατάλληλων αλγορίθμων για την προσαρμογή του μοντέλου με στόχο την αλλαγή της χωρικής ανάλυσης - κλίμακας του προβλήματος NOx, VOC, Toxics (Homes, small business, farming equipment, etc.)

10 Προσδιορισμός αέριας ρύπανσης και ανθρώπινης έκθεσης Αναλυτικές μέθοδοι Μέθοδοι τηλεπισκόπησης Δορυφορική τηλεπισκόπηση LIDAR Beta attenuation Υψηλής σημασίας η χωρική και η χρονική ανάλυση των μετρήσεων Παθητική δειγματοληψία Ενεργητική δειγματοληψία Η αντιπροσωπευτικότητα των μετρήσεων, σε συνάρτηση με την αξιοπιστία της τεχνικής και την αντιπροσωπευτικότητα ως προς τα όρια ποιότητας του αέρα, πιστοποιείται από μεθοδολογικά πρωτόκολλα, όπως αυτά έχουν διατυπωθεί από την Ε.Ε. Υπολογισμός έκθεσης Απ ευθείας μέτρηση της έκθεσης Υπολογισμός της συγκέντρωσης στους διερχόμενους χώρους και χρήση πληροφορίας δραστηριότητας C = f C T n n n

11 Μεθοδολογίες προσδιορισμού σωματιδίων και των πηγών τους στην ατμόσφαιρα Υπολογισμός της συγκέντρωσης των διαφόρων χημικών ενώσεων και στοιχείων στα σωματίδια με εκχύλιση τους και περαιτέρω χημική ανάλυση Υπολογίζουμε τις εκπομπές των διαφόρων χημικών ενώσεων και στοιχείων από μετρήσεις στις πηγές εκπομπής (στατικές και κινητές) Αντλία σωματιδίων Εκχύλιση των προσροφημένων ενώσεων Positive matrix factorization Principal Component Analysis Regression analysis Beta-Attenuation Αντιστοίχηση ποσοστού συμβολής στις πηγές Lidar Βιομηχανικές Παραγωγή ενέργειες Κινητές πηγές Οικιακή θέρμανση

12 Αποτίμηση των μοντέλων αέριας ρύπανσης συσχέτιση αυτών με δεδομένα μετρήσεων Εξωτερικοί χώροι Εσωτερικοί χώροι Μετρημένες συγκεντρώσεις σωματιδίων INDOORTRON Υπολογισμένες συγκεντρώσεις σωματιδίων από το μοντέλο Υπολογισμένες συγκεντρώσεις σωματιδίων από FUSION του μοντέλου και της δορυφορικής εικόνας INDOORTRON modelled in ANSYS-CFX

13 Ευχαριστώ για την προσοχή σας

Σχετικά έγγραφα

Περιβαλλοντική μηχανική

Περιβαλλοντική μηχανική 2 Εισαγωγή στην Περιβαλλοντική μηχανική Enve-Lab Enve-Lab, 2015 1 Environmental Μεγάλης κλίμακας περιβαλλοντικά προβλήματα Παγκόσμια κλιματική αλλαγή Όξινη βροχή Μείωση στρατοσφαιρικού