Концентрации загрязнителей воздуха , измеренные или рассчитанные с помощью моделирования распространения загрязнения воздуха, часто должны быть преобразованы или исправлены, чтобы быть выраженными в соответствии с требованиями нормативных актов, издаваемых различными государственными органами. Нормы, определяющие и ограничивающие концентрацию загрязнителей в окружающем воздухе или в газообразных выбросах в окружающий воздух, издаются различными национальными и государственными (или провинциальными) агентства по охране окружающей среды и по охране труда.
Такие правила включают ряд различных выражений концентрации. Некоторые выражают концентрации как ppmv (частей на миллион по объему), а некоторые выражают концентрации как мг / м (миллиграммы на кубический метр), в то время как другие требуют корректировки или корректировки концентраций в соответствии с эталонными условиями содержания влаги, содержание кислорода или содержание двуокиси углерода. В этой статье представлены методы преобразования концентраций из ppmv в мг / м (и наоборот) и корректировки концентраций до требуемых стандартных условий.
Все концентрации и поправки на концентрацию в этой статье применимы только к воздуху и другим газам. Они не применимы для жидкостей.
Двуокись углерода в атмосфере Земли , если половина выбросов глобального потепления не абсорбируется.. (НАСА имитация ; 9 ноября 2015 г.) Диоксид азота 2014 - глобальные уровни качества воздуха. (выпущено 14 декабря 2015 г.)Уравнения преобразования зависят от температуры, при которой требуется преобразование (обычно от 20 до 25 ° C). При атмосферном давлении на уровне моря 1 атм (101,325 кПа или 1,01325 бар ) общее уравнение выглядит следующим образом:
и для обратного преобразования:
где: | |
мг / м | = миллиграммы загрязняющего вещества на кубический метр воздуха при атмосферном давлении на уровне моря и T |
ppmv | = концентрация загрязнителя воздуха, в миллионных долях по объему |
T | = температура окружающей среды в K = 273 + ° C |
0,082057338 | = Универсальная газовая постоянная в л атм моль⁻¹ K⁻¹ |
M | = молекулярная масса (или молекулярная масса) загрязнителя воздуха |
Примечания:
Концентрации загрязнителей воздуха, выраженные как масса на единицу объема атмосферного воздуха (например, мг / м, мкг / м и т. д.) на уровне моря будет уменьшаться с увеличением высоты. Уменьшение концентрации прямо пропорционально снижению давления с увеличением высоты. Некоторые государственные регулирующие юрисдикции требуют, чтобы промышленные источники загрязнения воздуха соответствовали стандартам уровня моря с поправкой на высоту. Другими словами, промышленные источники загрязнения воздуха, расположенные на высоте значительно выше уровня моря, должны соответствовать значительно более строгим стандартам качества воздуха, чем источники, расположенные на уровне моря (поскольку соблюдать более низкие стандарты труднее). Например, Департамент окружающей среды штата Нью-Мексико имеет такое требование.
Изменение атмосферного давления с высотой (<20 km) can be obtained from this equation:
Учитывая концентрацию загрязнителя воздуха при атмосферном давлении на уровне моря, концентрацию на больших высотах можно получить из следующего уравнения:
где: | |
h | = высота в дюймах км |
---|---|
P | = атмосферное давление на уровне моря |
Ph | = атмосферное давление на высоте h |
C. | = Концентрация загрязняющих веществ в воздухе, в массе на единицу объема при атмосферном давлении на уровне моря и заданной температуре T |
Ch | = Концентрация, в массе на единицу объем на высоте h и заданная температура T |
В качестве примера, дана концентрация загрязнителя воздуха 260 мг / м на уровне моря, рассчитайте эквивалентную концентрацию загрязнителя на высоте 2800 метров:
Примечание:
Многие агентства по охране окружающей среды издали правила, ограничивающие концентрацию загрязнителей в газообразных выбросах и определите исходные условия, применимые к этим пределам концентрации. Например, такое регулирование может ограничивать концентрацию от NO. x до 55 ppmv в сухом сгорании выхлопных газов (при заданных эталонных температуре и давлении) с поправкой на 3 объемных процента O2 в сухом газе.. В качестве другого примера, регулирование может ограничивать концентрацию общих твердых частиц до 200 мг / м выбрасываемого газа (при указанной эталонной температуре и давлении) с поправкой на сухую основу и дополнительно скорректированной до 12 объемных процентов CO2 в сухой газ.
Экологические агентства США часто используют термины «dscf» или «scfd» для обозначения «стандартного» кубического фута сухого газа. Точно так же они часто используют термины «dscm» или «scmd» для обозначения «стандартного» кубического метра газа. Поскольку не существует общепринятого набора «стандартных» температуры и давления, такое использование может сбивать с толку. Настоятельно рекомендуется всегда четко указывать эталонную температуру и давление при указании объемов газа или расхода газа.
Если при анализе пробы газообразных выбросов обнаруживается, что она содержит водяной пар и концентрацию загрязняющих веществ, скажем, 40 ppmv, то 40 ppmv следует обозначить как «влажную основу». «концентрация загрязняющих веществ. Следующее уравнение можно использовать для корректировки измеренной концентрации «влажной основы» до концентрации «сухой основы »:
где: | |
C | = Концентрация загрязнителя воздуха в выбрасываемом газе |
---|---|
w | = объемная доля выбрасываемого выхлопного газа, которая представляет собой водяной пар |
В качестве примера, влажная основная концентрация 40 ppmv в газе, имеющем 10 объемных процентов водяного пара, будет иметь:
Следующее уравнение можно использовать для корректировки измеренной концентрации загрязняющих веществ в сухом выбрасываемом газе с измеренным O 2 содержание до эквивалентной концентрации загрязнителя в сухом выбрасываемом газе с заданным эталонным количеством O 2:
где: | |
Cr | = скорректированная концентрация сухого газа с заданным эталонным объемом% O 2 |
---|---|
Cm | = измеренная концентрация в сухом газ, имеющий измеренный объем% O 2 |
В качестве примера, измеренная концентрация NO. x 45 ppmv в сухом газе, имеющем 5 объемных% O 2, составляет:
с поправкой на сухой газ, имеющий заданное эталонное содержание O 2 3 об.%.
Примечание:
Следующие уравнение можно использовать для корректировки измеренной концентрации загрязняющего вещества в выбрасываемом газе (содержащем измеренное содержание CO 2) до эквивалентной концентрации загрязняющего вещества в выбрасываемом газе, содержащем указанное эталонное количество CO 2:
где: | |
Cr | = скорректированная концентрация сухого газ с заданным эталонным объемом% CO 2 |
---|---|
Cm | = измеренная концентрация сухого газа с измеренным объемом% CO 2 |
В качестве примера измеренная концентрация твердых частиц 200 мг / м3 в сухом газе с измеренным объемом 8 % CO 2 :
с поправкой на сухой газ, имеющий заданное эталонное содержание CO 2 12 об.%.
В эту статью включены материалы из статьи Citizendium «Концентрации загрязнителей воздуха », на которую распространяется лицензия Creative Commons Attribution -ShareAlike 3.0 Unported License, но не в рамках GFDL.