Modelování znecištení ovzduší

Nina Benešová

2. kvetna 2012

I trocha historieI druhy znecišt’ujících látek a jejich vliv na cloveka a životní

prostredíI k cemu je dobré umet znecištení modelovatI typy modeluI co delám jáI zdroje informací

Trocha historie

I první použití ohne pred 750000-500000 letyI zkoumání Egyptských mumiíI Hippocrates — vliv prostredí na zdraví clovekaI Seneca v roce 61 upozornuje na špatný vzduch v RímeI bohatí Rímané si stavejí venkovská sídla

Trocha historieI 13. zacíná se využívat uhlí jako palivo na britských

ostrovechI 18.-19. století — prumyslová revoluceI 1789 vynalezen parní strojI 1905 Harold Antoine Des Voeux poprvé použil pojem smogI 1952 — smogová situace v Londýne

http://www.nickelinthemachine.com/2008/11/a-proper-pea-souper-the-terrible-london-smog-of-1952/

Trocha historie

I 70. léta 20. století — Lidé si uvedomují, že znecištení semuže šírit na velké vzdálenosti a kyselé dešte a depozicepoškozují prírodu i v neprumyslových oblastech.

I 90. léta 20. století – dosudI zlepšují se zákony na ochranu ovzdušíI 1993 – 1998 odsírení, odprášení a denitrifikace emisí z

velkých a stredních zdrojuI postupne jsou prejímány zákony Evropské unie

Suspendované cástice

I Zdroje: spalovací procesy, doprava, težební prumysl,prirozené zdroje

I vznik primárne i sekundárneI delí se podle velikosti PM10, PM2.5, PM1I 10000 cástic/cm2, 100 miliard denne vdechneme, polovina

se usadí v plicíchI v ovzduší mohou setrvávat týdny, resuspenzeI dýchací, kardiovaskulární potíže, predcasná mortalita

Suspendované cástice

Prízemní ozon

I vzniká sekundárneNO2+zárení→NO+OO+O2 → O3NO+O3 →NO2+O2

I letní smog — intenzivní doprava, intenzivní slunecnízárení, vysoké teploty

http://www.solcomhouse.com

Oxidy dusíku

I Zdroje: silnicní dopravaI oxid dusnatý, oxid dusicitýI z 90% emise NO, oxidace na NO2

I kyselý déšt’I dráždí dýchací cesty, vliv na imunitu

Oxidy dusíku

I Oxid siricitýI Zdroje: spalování fosilních palivI kyselý déšt’

I Oxid uhelnatýI Zdroje: nedokonalé spalování, doprava, domácí topeništeI váže se na hemoglobin, snižuje pozornost, bolesti hlavy

I Težké kovy, benzen, benzo(a)pyren

K cemu je dobré umet to modelovat

I rozptylové studie na budoucí (nebo i existující stavby)I konstrukce imisních mapI rozvoj mestI predpoved’ znecištení

Jak se to modeluje

I Gaussovské modelyI Lagrangeovské modely, puff-modelyI Eulerovské modely

Projekt TRANSPHORM

I spolupráce s Útvarem rozvoje hlavního mesta PrahyI zamerení na dopravu a PM10, PM2.5 a PM1I používá se AirQUIS — model vyvinutý na NILU

Meteorologický preprocesor

I vstup:I rychlost a smer vetruI teplotaI teplotní gradientI nadmorské výšky

I výstup:I pole vetru s ohledem na topografiiI Monin-Obukhovova délkaI trídy stabilityI výška smešovací vrstvy

EPISODE

I advekcne-difuzní rovnice

∂C∂t

+∇ · (vC) = ∇ · (K∇C) + R − S

C . . . koncentrace, v . . . rychlost vetru,K . . . koeficienty turbulentní difuze,R . . . zdroje, S . . . propady

K (H)(k) = 0.1 min(∆x ,∆y) maxi,j

σv (i , j , k)

K (z) = K ∗ + K0(u∗,∆z1)

I rovnice kontinuity

∇ · v = 0

Zdroje

I bodové zdrojeI liniové zdrojeI plošné zdroje

Liniové zdroje

C =qu

D∫0

fdl f =1

2πσyσze− y2

2σ2y

(e− (z−H)2

2σ2z + e

− (z+H)22σ2

z

)q . . . intenzita emisí [µg/ms], v . . . rychlost vetru, D . . . délka úseku,f . . . disperzní funkce, H . . . efektivní emisní výška, σ . . . standartníodchylka

Bodové zdroje

I nespojité “oblácky“I emise v casových intervalech v

závislosti na meteorologickýchpodmínkách

I šírení oblácku závisí na výšcezdroje, stabilitních podmínkách,výšce okolních budov, teplotespalin . . .

Vstupy: mereníI METEOROLOGIEI databáze CHMÚI teplota, teplotní gradient,

vítrI teplotní gradient dopocítán

CALMETem

I IMISEI databáze ISKOI kontrola modeluI okrajová podmínka

Vstupy: topografie, mestské cásti ...

Vstupy: emise

I LINIOVÉ ZDROJEI zdroj dat TSKI prumerný denní pocet aut,

rozdelení do kategoriíI emisní faktory

I BODOVÉ ZDROJEI databáze REZZO 1,2I parametry komínu: výška,

teplota a rychlost spalin,prumer

Výstupy: SO2

Výstupy: SO2

Výstupy: CO

Zdroje informací — www.chmi.cz

I polohy a data stanic AIMI rocenkyI imisní limityI prehled velkých zdroju znecištení

Zdroje informací — www.medard-online.cz

I chemický transportní model CAMxI predpoved’ znecištení na príští den (O3, NO, NO2, PM10)

Zdroje informací — www.airqualitynow.euI srovnání evropských mestI základní informace o znecištení ovzduší