کنترل آلودگی هوا

مقدمه

اتمسفر مانند نهر یا رودخانه دارای فرآیندهای طبیعی است که در تمیز کردن آن نقش دارند. بدون چنین فرآیندهایی تروپوسفر سریعا به محیطی نامناسب برای زیست بشر تبدیل خواهد شد. پراکندگی ، ته‌نشینی گرانشی ، لخته سازی ، جذب (همراه با شستشو و واشویی) ، شستشو توسط باران و جذب سطحی از جمله مهمترین مکانیسمهای طبیعی آلاینده‌ها در اتمسفر به شمار می‌روند.
فرایندهای پاکسازی اتمسفر
پراکندگی
پراکندگی آلاینده‌ها توسط جریانهای باد ، غلظت آلاینده‌ها را در هر جایی کاهش می‌دهد.
ته نشینی گرانشی
یکی از مهترین مکانیسمهای طبیعی در جداسازی ذرات از اتمسفر بویژه ذراتی که بزرگتر از 20µm هستند شمرده می‌شوند.
لخته سازی
ته‌نشینی گرانشی در چندین فرآیند دیگر پاکسازی طبیعی اتمسفر نیز نقش مهمی دارد به عنوان مثال ذرات کوچکتر از 0.1µm به کمک لخته‌سازی قابل ته‌نشین‌ هستند. در این پدیده ذرات بزرگتر بصورت گیرنده‌های ذرات کوچکتر عمل می‌کنند. دو ذره با یکدیگر برخورد و اتصال پیدا کرده تشکیل یک واحد می‌دهند. این فرآیند تا تشکیل یک ذره لخته‌ای کوچک ادامه می‌یابد، تا آنجا که این لخته برای ته‌نشین شدن به اندازه کافی بزرگ و سنگین شود.

پاکسازی هوا به روش لخته سازی
جذب ذرات
در فرآیند طبیعی جذب ذرات یا آلاینده‌های گازی در باران یا مه تجمع حاصل کرده همراه رطوبت ته‌نشین می‌شوند، این پدیده که به نام شستشو نامیده می‌شود در قسمت پایینتر از سطح ابرها رخ می‌دهد پتانسیل لازم برای شستشوی ذرات و گازها بستگی به تحقیقات اخیر نشان داده‌اند که برای ذرات دارای قطر کوچکتر از 1µm فرآیند شستشو موثر نخواهد بود.
گازها ممکن است بدون تغییر شیمیایی حل شوند و یا امکان دارد در برخی مواقع با آب باران وارد واکنش شیمیایی شوند مانند گاز SO2 که به سهولت در باران حل می‌شود و همراه با قطرات باران پایین می‌آید با این وجود SO2 ممکن است با آب باران واکنش نشان داده ایجاد غبارهای H2SO3 (اسید سولفورو) یا H2SO4 (اسید سولفوریک) نماید که به نام بارانهای اسیدی شهرت دارند و بالقوه نسبت به so2اولیه دارای اثرات زیانبار بیشتری هستند.
شستشو در اثر بارش
در این حالت شستشو در سطح پایینتر از ابرها اتفاق می‌افتد و هنگامی که قطرات سقوط کننده باران آلاینده‌ها را جذب می‌کنند در داخل ابرها پدیده شستشو صورت می‌گیرد. بدین ترتیب که ذرات کوچکتر از ابعاد میکرون بصورت هسته‌های میعان که در اطراف آنها قطرات آب تشکیل می‌شوند، عمل می‌کنند. این پدیده در نواحی شهری موجب افزایش بارندگی و تشکیل مه می‌شود.
جذب سطحی
عمدتا در لایه اصطکاکی اتمسفر یعنی در نزدیکترین لایه به سطح زمین انجام می‌گیرد. در این پدیده آلاینده‌های گازی ، مایع یا جامد جذب یک سطح شده پس از غلیظ شدن در همان سطح باقی می‌مانند. سطوح طبیعی از قبیل خاکها ، صخره‌ها ، برگها و علفها قادر به جذب و نگهداری آلاینده‌ها هستند. ذرات ممکن است با سطوح جذب توسط ته‌نشینی گرانشی یا اثر اینرسی که در طی آن ذرات آلاینده‌های گازی در اثر جریانهای باد به سطوح منتقل می‌شوند تماس یابند. اثر اینرسی برای ذراتی در دامنه ابعادی بین 10 تا 15µm سطوح کوچک به تعدد مانند علفها و برگهای درختان نسبت به سطوح بزرگتر به منظور جداسازی ذرات بیشتر است.

جذب سطحی
دستیابی به کنترل آلاینده ها
برای دستیابی به کنترل آلاینده‌های گازی و ذرات دامنه‌ای گسترده ، دو راه وجود دارد:
1. کاهش غلظت آلاینده در اتمسفر
2. کنترل آلاینده‌ها در منبع تولید آنها
رقیق سازی
رقیق ساختن در اتمسفر با استفاده از دودکشهای بلند امکانپذیر است. دودکشهای بلند می‌توانند در لایه وارونگی نفوذ کرده ، آلاینده‌ها را به گونه‌ای پراکنده سازند که غلظت آلاینده‌ها در سطح زمین تا مقدار زیادی کاهش یابد. رقیق سازی در بهترین حالت خود عبارتست از یک وسیله کوتاه مدت به منظور کنترل آلودگی و در بدترین حالت خود وسیله‌ای است برای انتقال آثار ناخواسته آلاینده‌ها به مناطق دور دست.
کنترل در منبع مولد آلاینده ها
به منظور کنترل آلودگی هوا در دامنه‌های بسیار وسیع تا نقاط دوردست ، کنترل این مواد در منبع تولیدشان مطلوبتر و موثرتر از رقیق سازی است. در وهله اول چنین به نظر می‌رسد که اولین و موثرترین روش جلوگیری از تولید آلاینده‌ها باشد در مورد آلاینده‌های تولید شده در اثر فرآیندهای احتراقی ، جایگزین کردن یک منبع انرژی می‌تواند از تولید آلاینده‌ها جلوگیری کند. روشهای باقیمانده برای کنترل آلاینده‌ها در منبع می‌تواند موجب کاهش انتشار آلاینده‌ها شود، اما نمی‌تواند سبب حذف کامل موجود به عنوان مثال اتومبیلی که دارای یک فیلتر کثیف هوا ، به یک سیستم نامناسب برای تهویه موتور ، عملکرد نادرست تنظیم دور موتور و ... نسبت به اتومبیلی که با بهترین بازده کار می‌کند، آلاینده‌های بیشتری را از خود منتشر می‌سازد.
تغییر فرآیند مورد استفاده همچنان روش دیگر برای کنترل انتشار آلاینده‌ها در منبع تولیدشان بکار می‌رود. به عنوان مثال جایگزین کردن کوره‌های باز با کوره‌های اکسیژنی کنترل شده یا کوره‌های الکتریکی و یکی دیگر از روشهایی که در کنترل آلاینده‌های هوا در منبع تولید آنها دارای وسیعترین کاربرد است، عبارت است از نصب تجهیزات کنترلی طراحی شده بر طبق برخی از اصول اساسی که توسط آنها مکانیسمهای طبیعی حذف آلایندهها عمل می‌کنند.
استاندارهای حفظ کیفیت هوا
حفظ کیفیت هوا عبارتی است که تمامی عملیات لازم را برای کنترل کیفیت اتمسفر توصیف می‌کند.
مقررات کنترل و سیاستهای کنترلی ، مجوز قانونی جهت اجرای سیاستهای کنترل ابداعات جدید ، مربوط به گازهای متصاعد شده در اتمسفر ، شبکه نظارت بر اتمسفر ، سیستم اطلاعات حفاظتی ، تاسیس سازماندهی نهادها ، سیستم مربوط به تجزیه و تحلیل شکایات درباره آلودگی هوا و عملیات نمونه‌برداری از گازهای خازج شونده از دودکش ، از جمله عناصر ضروری حفظ کیفیت هوا به شمار می‌روند.
کیفیت هوای اتمسفر و استانداردهای مربوط به گازهای آزاد شده شامل استانداردهای اول که متکی بر معیارهای کیفیت هوا ، ایمنی و حفظ سلامت جامعه را در دامنه‌ای گسترده رعایت نموده است در حالی که استانداردهای ثانوی که آنها نیز متکی بر معیارهای کیفیت هوا هستند جهت حفظ رفاه عموم از قبیل کارخانه‌ها ، حیوانات ، اموال و مواد پی‌ریزی شده‌اند. برای پایین آوردن آلودگی به کمتر از استانداردهای کیفیت هوای اتمسفر ، استانداردهای ملی مواد متصاعد شده با تکیه بر در دسترس بودن تکنولوژی کنترل وضع گردیدند.

شاخص کنترل هوا
شاخصهای کیفیت هوا
آژانس حفاظت محیط زیست ، شورای کیفیت محیط زیست ، در توسعه شاخص استانداردهای آلاینده (PSI) به منظور گردآوری عوامل پیچیده‌ای که مجموعا کیفیت هوا را بوجود می‌آورند، با یکدیگر همکاری کرده و این شاخص اندازه‌ گیریهای مربوط به هوا را برای 5 معیار اصلی آلاینده‌ها از صفر تا 500 درجه بندی می‌نمایند. آلاینده‌های مربوط عبارتند از: منو اکسید کربن ، دی اکسید سولفور ، کل ذرات معلق اکسید کننده‌های فتوشیمیایی یا ازن و دی اکسیدکربن اگر غلظت هر یک از آلاینده اصلی بیش از مقدار پیش بینی شده برای کیفیت هوا در هر ایستگاه کنترل آلودگی باشد در آن روز معین ، کیفیت هوا درناحیه مورد نظر ناسالم است.
حتی اگر غلظت چهار آلاینده اصلی دیگر پایینتر از حد استاندارد ملی باشد. تنها هنگامی که اندازه گیری مربوط به همه پنج آلاینده‌ها دارای مقدار شاخص یا کمتر از مقداری که کمتر از نصف حد تعیین شده توسط استاندارد است باشد، اصطلاحا گفته می‌شود که کیفیت هوا خوب است.
اعمال استانداردهای
اعمال استانداردهای کیفیت هوای اتمسفر ، استانداردهای آزاد شدن گازها برای صنایع جدید و ساکن موجود و استانداردهای آزاد شدن موادی برای آلاینده‌های خطرناک وظیفه نهادهای ایالتی شمرده می‌شود. علاوه بر کنترل منابع ساکن موجود نهادهای ایالتی کنترل آلودگی هوا نیز باید به بررسی و مرور طرحهای ارائه شده برای توالی منابع جدید ساکن بپردازند. نهادهای ایالتی برای رفع مقررات ضروری طرح‌ریزی شده جمعیت جلوگیری از رسیدن غلظتهای آلاینده‌ها در اتمسفر به حدودی که برای سلامت انسان خطرناک هستند، دارای اختیار و قدرت می‌باشند.
در وهله اول که به آن مرحله هوشیاری گفته می‌شود. اولین مرحله کنترل آغاز می‌شود. در مرحله هشدار بر عملکرد دستگاههای خاکستر ساز و وسائط نقلیه محدودیتهایی اعمال می‌شوند. در مرحله سوم ، علاوه بر تعیین حد اضطراری بر اجاقهای سرباز ، عملکرد خاکسترسازها ، واحدهای صنعتی و اتومبیلها کنترلهای شدید اعمال می‌شود. نهادهای ایالتی باید به کنترل انتشار گازهای آلاینده خطرناک بپردازد یعنی آن دسته از آلاینده‌هایی که می‌توانند در افزایش مرگ و میر یا شیوع بیماریهای جدی ناتوان کننده برگشت ناپذیر نقش داشته باشند.ایالتها باید به رعایت استانداردهای ملی مواد آزاد شده در اتمسفر ، وضع شده برای پنج ماده خطرناک (پنبه نسوز ، بریلیم ، جیوه ، وینیل کلراید و بنزن) ملزم باشند.

بنزن
منبع نشر آلاینده
عبارتست از روشن کردن منابع آلودگی هوا در یک ناحیه مشخص و تعریف انواع و مقدار آلودگی که این منابع ممکن است بوجود آورند، نشر آلاینده‌ها ، تناوب ، تداوم و مقدار نسبی نشر آلودگی مربوط به هر منبع. پنج آلاینده صلی هوا که معمولا در یک منبع انتشار آلودگی در نظر گرفته می‌شوند، عبارتند از: منو اکسید کربن ، هیدروکربنها ، اکسیدهای نیتروژن و اکسیدهای گوگرد. با این وجود اندازه گیری اکسید کننده‌های فتوشیمیایی (یا ازن) در شاخصهای استاندارد آلاینده‌ها جایگزین اندازه گیری هیدروکربنها در بسیاری از منابع نشر آلودگی شده است.

منابع نشر آلودگی
منابع نشر آلودگی عبارتند از: حمل ونقل وسائط نقلیه یا منابع متحرک احتراق ، منابع ساکن احتراق ، فرآیندهای صنعتی ، دفع مواد زاید جامد و فعالیتهای متفرقه. آگاهیهای مربوط به کمیت و کیفیت موارد مورد استفاده فرآیند شده سوخته شده در چهار گروه منبع را از طریق پرسشنامه‌ها ، تماس مستقیم با مدیران ، اتاقهای بازرگانی یا سازمانهای تحقیقاتی ، مطبوعات و مجلات ، منابع اطلاعاتی ، آژانسهای ایالتی و یا منابع مطلع می‌توان بدست آورد. با جمع آوری اطلاعات از راههای مذکور می‌توان از این آگاهیها با توجه به عامل نشر برای تعیین آلودگی در یک جامعه مشخص و همچنین برای محاسبه سرعت نشر آلاینده استفاده کرد.
اصطلاحات آلودگی هوا
تعریف کلی
آلودگی محیط زیست عبارت است از وارد کردن ماده و انرژی به محیط زیست ، بطوری که سلامتی انسان و سایر موجودات زنده در معرض خطر قرار گیرد.
آنروسل
از پراکنده شدن یک مادۀ جامد یا مایع در هوا آئروسل بوجود می‌آید.

هواگستن
هوا گستن عبارت است از تجزیه و پراکندگی ذرات میکروسکوپی مایع یا جامد در حالت گازی شکل ، از قبیل دود ، مه ، غبار و غیره.
غبار
غبار اصطلاحی نه چندان دقیق است که به ذرات جامد بزرگتر از ذرات کلوئیدی اطلاق می‌شود که می‌توانند موقتا در هوا یا سایر گازها بطور معلق باقی بمانند. غبار ، تمایلی به منعقد شدن ندارد. مگر اینکه تحت تاثیر نیرو‌های الکترواستاتیکی قرار گیرد که در این حالت ، آنها پخش نمی‌شوند، بلکه تحت تاثیر نیروی گرانشی ، ته‌نشین می‌شوند.

غبار
قطره
قطره مایعی با مقدار و چگالی اندک است که تحت شرایط آرام و ساکن می‌تواند به پایین سقوط کند و در صورت مغشوش و متلاطم بودن هوا به حالت معلق در هوا باقی بماند.

خاکستر بادی
خاکستر بادی ، ذرات ریز منفک خاکستر موجود در گازهای سوختنی است که از احتراق سوخت بوجود می‌آید. این اصطلاح بطور کلی برای خاکستر گازدار حاصل از دیگهای بخاری بکار می‌رود که از سوخت (ذغال سنگ) خورد شده استفاده می کنند.
مه
مه اصطلاح نه چندان دقیقی است که در مورد هواگستن مایعی که بر اثر میعان خود در هوا پخش شده، بکار می‌رود.

گرد
گرد متشکل از ذرات جامدی است که در نتیجه انقباض از حالت گازی بوجود آمده‌اند. و این مساله بطور کلی پس از تبخیر مواد گداخته صورت می‌گیرد و اغلب با واکنش شیمیایی نظیر اکسیداسیون همراه است. ( اندازه 0.1μm تا 1)
میغ
میغ اصطلاحی است نه چندان دقیق که در مورد پراکندگی ذرات مایع در هوا یعنی پراکندگی ماکروسکوپی بکار می‌رود. (اندازه 100μm تا 5)
ذره

ذره به صورت جرم مطلقا ریز یک مایع یا جامد تعریف می‌شود.
دود
دود عبارت است از ذرات هوا گسسته ریز و مجزا که از احتراق ناقص بوجود می‌آید. دود اساسا حاوی کربن و سایر مواد سوختنی است. (اندازه 0.01μm تا 1)
دوده
دوده مجموعه‌ای از ذرات کربنی است که با قطران آغشته شده و در احتراق ناقص مواد کربنی تشکیل می‌شود.
بخار
بخار حالت گازی ماده‌ای است که معمولا به صورت مایع و جامد یافت می‌شود.

منبع: ssfair.blogfa.com
/خ