الطاقة والبيئة

كيف يحسب المهندسون التلوث من SmokeStacks

كيف يحسب المهندسون التلوث من SmokeStacks


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

عندما ننظر إلى العالم ونفحص جوانب إنتاج التلوث منه ، فقد نعتبر المداخن من أسوأ المخالفين. في حين أن هذا صحيح من الناحية الفنية ، فإن المداخن تخدم أيضًا في الواقع غرضًا مهمًا هو الحفاظ على هواء مستوى الأرض آمنًا للتنفس والمساعدة في إدارة التلوث الناتج.

بالعودة إلى عصور الماضي ، ما قبل الثورة الصناعية ، قد نجعل الفترة الزمنية رومانسية. قد نتخيل منحدرات التلال المتدحرجة ، ونقص مصانع حرق الفحم ، والزراعة ، والزراعة ، والتواضع الذي قد نتوق إليه أحيانًا لهذا اليوم. في حين أن هناك جوانب معينة من ذلك قد تكون صحيحة ، علينا أن نتذكر أن هذه كانت أيضًا فترة قبل الإدارة السليمة للنفايات أو إدارة تلوث الهواء.

في أيام ما قبل الثورة الصناعية ، في أي وقت يحرق فيه الناس أي شيء ، يظل الدخان بالقرب من الأرض. كل الملوثات ، التي كان الناس غافلين عنها تمامًا ، ستظل باقية حيث يتنفس الناس. حتى ما نعتبره التلوث الطبيعي ، مثل الجسيمات المنبعثة عند حرق الأخشاب للدفء أو الطهي ، يمكن أن يكون خطيرًا للغاية على الجهاز التنفسي البشري.

اختراع المداخن

لم يكن الأمر كذلك حتى القرن الثاني عشر ، عندما تم اختراع المداخن ، حيث كان لدى البشر أي طريقة لإدارة هذا التلوث وتوجيهه بعيدًا عن هواء التنفس. عندما تفكر في أن منازل الماضي كانت تُضاء غالبًا بمصابيح الكيروسين أو الخشب أو نيران الخث ، يمكنك التعرف على مدى ضرر تلوث الهواء الداخلي في اليوم. بالتأكيد ليس شيئًا للرومانسية.

بعد اختراع المدخنة ، تم تكرارها تدريجيًا حتى حوالي القرن الثامن عشر ، عندما انتشرت الثورة الصناعية في استخدام المدخنة في المباني الصناعية مثل المصانع والحدادة.

ذات صلة: دراسة جديدة تربط تلوث الهواء بمرض السكري العالمي

في حين أن لندن وباريس ونيويورك في القرن الثامن عشر - جميع المدن الكبرى في ذلك الوقت - كانت ملوثة تمامًا ، إلا أنها كانت في الواقع أكثر تلوثًا إذا لم تستخدم مرافق التصنيع التي استضافتها المداخن. كانت المداخن ضرورية وضرورية لتلوث الهواء والعناصر السامة التي يمكن أن تستقر بالقرب من الأرض ، حتى ارتفاعات أعلى حتى يمكن لهذه الملوثات أن تنتشر في الغلاف الجوي. بالطبع ، نحن نعلم الآن أيضًا أن المستويات العالية من الملوثات في الغلاف الجوي يمكن أن تسبب أيضًا مشاكل خطيرة ، لذا فإن المداخن الحديثة مزودة أيضًا بمرشحات وأجهزة غسل.

تضمن مداخن المداخن تخفيف انبعاثات المصنع وتشتيتها. إنها تضمن أن المواد الكيميائية الناتجة منتشرة على مساحة واسعة حيث يوجد تلوث موجه للاحتراق ، وبالتالي ، يتم تخفيف الآثار السلبية جزئيًا في المنطقة المجاورة مباشرة.

يجب على المهندسين ، وتحديداً المهندسين البيئيين والمدنيين ، معرفة كيفية حساب انبعاثات المداخن من أجل تصميمها. إذا كان لديك كمية معينة من الملوثات قادمة من النبات ، بناءً على الجغرافيا والموقع والارتفاع ونوع الملوثات ، فما هو طول المدخنة أو عرضها لتوزيع الملوثات بشكل فعال؟

هذه أسئلة يجب على المهندسين الإجابة عليها. قبل أن نتطرق إلى المزيد من الجوانب الفنية لهذا الحل ، دعنا أولاً نفحص سبب كون تلوث الهواء ضارًا جدًا في المقام الأول. بمعنى آخر ، لماذا تبذل جهود بناء مداخن؟

ما هي المخاطر التي تشكلها ملوثات الهواء السامة؟

تلوث الهواء هو أحد الأخطار العديدة غير المرئية في عصرنا الحديث. غالبًا ما يكون بعيدًا عن الأنظار ، ولكن يمكن أن يكون له آثار خطيرة على كل واحد منا.

تدخل ملوثات الهواء الجسم بشكل أساسي من خلال التنفس ، لكن بعض المواد ، مثل المعادن الثقيلة ، يمكن أن تترسب في الهواء وتمتصها النباتات ، ثم تبتلعها النباتات عند أكلها. يمكن امتصاص ملوثات أخرى من خلال الجلد.

بمجرد دخول هذه الملوثات إلى الجسم ، يمكن أن تستقر في الرئتين أو مجرى الدم ، وتتجمع في نهاية المطاف في أعضاء مختلفة ، وخاصة الرئتين والكبد. وهذا بدوره يمكن أن يؤدي إلى مشاكل صحية خطيرة.

بمجرد أن تصل الملوثات إلى تركيز عالٍ بدرجة كافية في جسمك ، يمكن أن تشمل الآثار الصحية السلبية التداخل مع الوظائف الجسدية والكيميائية الطبيعية. على المستوى الأساسي ، تغير الملوثات التفاعلات الكيميائية في الخلايا الفردية ، والتي يمكن أن تسبب موت الخلايا ، أو ضعف وظيفة الخلية ، أو تؤدي إلى الإصابة بالسرطان.

يمكن أن تتسبب ملوثات الهواء بهذه الطريقة في تلف الأعضاء الداخلية والعيوب الخلقية والسرطان.

معظم الملوثات لها مستوى معين من العلاقة بين الجرعة والاستجابة. في معظم الحالات ، لن يتسبب القليل من الملوثات بمرور الوقت في حدوث أضرار جسيمة. ومع ذلك ، فإن التركيزات العالية من الملوثات على مدى فترة زمنية قصيرة ، أو تركيزات أقل ولكن أكثر استدامة بمرور الوقت يمكن أن تسبب مشاكل صحية أكثر خطورة وطويلة الأمد. ومع ذلك ، إذا قمت بتخفيف بعض الملوثات بشكل كافٍ ، فإن الاحتمالية الإحصائية لكونها ضارة تنخفض ، حتى على مدى فترات التعرض الطويلة.

في بعض حالات السرطان المعتمد على التلوث ، يُفترض عمومًا أن تكون علاقة التعرض للملوثات بالمخاطر خطية. بمعنى آخر ، كلما زاد تعرضك للملوثات بمرور الوقت ، زاد خطر إصابتك بالسرطان ، وكل ذلك بشكل خطي مع ارتباط مباشر.

ذات صلة: توفر خرائط Google الآن الإسقاطات الجغرافية للبصمة الكربونية

عندما يتعلق الأمر بأمراض أخرى باستثناء السرطان ، فإن الرسم البياني أكثر دقة. بالنسبة للأمراض الأخرى غير السرطانية ، تميل المخاطر إلى أن تكون أقل في المستويات المنخفضة من التعرض ، لكن الخطر يزداد بشكل كبير عندما تصل إلى مستويات متوسطة من التعرض. ثم يتم تسطيح منحنى المخاطر إلى حد ما عندما يصبح التعرض عالياً للغاية ، مما يشير إلى أن مخاطر الضرر عند المستويات المتوسطة والمرتفعة متشابهة.

يحسب العلماء عمومًا خطر الإصابة بالسرطان مدى الحياة من الملوثات عن طريق ضرب الحد الأقصى للتعرض مدى الحياة للملوث في العلاقة بين الجرعة والاستجابة. باستخدام الرياضيات التي تتبع نفس هذه الخطوط ، يمكن لمهندسي البيئة والعلماء استقراء مخاطر الإصابة بالسرطان المتزايدة في مجموعة سكانية تعيش بالقرب من مصدر معين ، كما يقول مصنع كبير.

بشكل عام ، من المهم ملاحظة أن حسابات المخاطر هذه مجرد تقديرات. تميل المستويات الدقيقة للمخاطر ونتائج التعرض لملوث معين إلى الظهور فقط بعد فحص أرقام بيانات الصحة والتلوث في الواقع.

بشكل عام ، سيشمل المهندسون والعلماء الذين يخضعون لتقييم مخاطر المداخن أو ملوثات الهواء عامل أمان في حساباتهم.

حساب تلوث المداخن

الآن بعد أن ناقشنا قليلاً حول خطر ملوثات الهواء وكيف يمكن للمهندسين أن يخضعوا لتقييم المخاطر لكل ملوث ، يمكننا أن ندخل في الجوانب الفنية لكيفية تحديد المهندسين لمدى ضخامة المدخنة وما تأثيرها على الهواء المحيط.

عندما يخرج الدخان أو الهواء من المدخنة ، فإن سلوكه يعتمد على أي عدد من المتغيرات. قد تشمل هذه درجة حرارة الدخان بالنسبة للهواء وأنماط الرياح والحجم والحجم ومعدل التدفق والارتفاع وغير ذلك. لهذا السبب ، يختلف سلوك الدخان في الواقع بشكل كبير في ظروف العالم الحقيقي ، ولكن من أجل عمليات المحاكاة والحسابات ، صنف المهندسون أعمدة الدخان ، أو الدخان الذي يترك المكدس ، إلى عدة أنواع مختلفة من الأعمدة. يمكن رؤية أمثلة على ذلك في الصورة أدناه ، من Benoit Cushman-Roisin ، من كلية ثاير للهندسة في كلية دارتموث.

يجب أن تعطيك هذه الرسوم البيانية مقدمة موجزة لمدى صعوبة حساب وقياس التلوث من أي مدخنة معينة. سأضطر إلى رسم خط في هذه المقالة بمقدمة أساسية لما تفعله المداخن بدلاً من إجراء حسابات فعلية للمداخن. لأن هذه المقالة ليست أكاديمية بطبيعتها ، بل هي مقالة للتعليم العام. سأخوض في عملية حسابات المداخن والعمود وأتوقف قبل القيام بأي شيء تقني للغاية. إذا كنت تريد معرفة المزيد ، فسيكون كتاب الهندسة البيئية ضروريًا.

بشكل عام ، ستكون أعمدة المداخن غوسية في التدفق ، أو بعبارة أخرى ، سيأخذ تركيز الدخان شكل منحنى جرس في المقطع العرضي. كما يترك الدخان كومة من ارتفاع ، ح، سيتحول في النهاية إلى عمود - وهو درب الغاز. ارتفاع منشأ العمود ، ح، قد يكون أعلى من ارتفاع المدخنة ، حبسبب طفو الملوثات. هذا يعني أساسًا أن الدخان سيرتفع قليلاً قبل أن يتحول إلى عمود.

ذات صلة: هل الخوانق الثلاثة عبارة عن كارثة بيئية وشيكة؟

في حين أن المقطع العرضي للعمود في أي نقطة معينة قد يتخذ مجموعة متنوعة من الأشكال ، فإن متوسط ​​المقطع العرضي للعمود في نهاية المطاف يكون قريبًا من الشكل الغاوسي ، ولهذا السبب يمكن للمهندسين عمومًا افتراض ذلك.

ألق نظرة على الرسم البياني أدناه للحصول على فكرة أفضل قليلاً عن المفاهيم التي ذكرناها للتو. يمكنك أن ترى بوضوح جميع المتغيرات في اللعب في مكان واحد.

بشكل عام ، سيكون المهندسون أكثر اهتمامًا بتركيز مستوى الأرض من العمود على مسافة معينة. على سبيل المثال ، لنفترض أن هناك بلدة على بعد 25 ميلاً من الطريق من العمود. قد يرغب مهندسو البيئة في حساب تركيز العمود عند مستوى بين الأرض وارتفاع معين ، بقيمة x = 25 ميلا.

في أوقات الرياح العاتية ، يتم تخفيف الملوثات من المدخنة بمعدلات أعلى ، بافتراض نفس معدل التدفق من المدخنة. في هذه الحالة ، يمكن أن تساعد الرياح العاتية في تخفيف الملوثات بشكل أسرع ، على الرغم من أن الرياح يمكن أن تسبب أيضًا اضطرابًا وتغيير شكل العمود وتغيير الحسابات.

عند تحديد تركيز عمود على الأرض عند نقطة معينة ، قد تبدو الصيغة كما يلي:

جأرض يجري التركيز ، س كونه معدل الانبعاث ، ش كونها سرعة الرياح في الارتفاع ح، كونه معامل التشتت الأفقي ،σz كونه معامل التشتت العمودي ، ذ يجري عبر الرياح المسافة ، و ح كونها الارتفاع الفعال للمكدس.

بدون شهادة في الهندسة ، أو على الأقل بعض الفهم لهذه المعادلة ، ربما لن ترغب في تجربة الرياضيات. لهذا السبب قررت إيقاف هذا المقال عند نقطة تمهيدية بحتة.

يمكن اللجوء إلى المعادلة وتبديلها لحل أي متغير معين ، ويمكنك حساب الارتفاع الذي تحتاجه لمدخنك استنادًا إلى تركيز معتمد لملوثات الهواء على مسافة معينة. أليست الرياضيات والهندسة رائعتان؟ يبدو الأمر كما لو أن هناك طريقة قائمة على البيانات التجريبية لمعرفة وفهم كل شيء من حولنا. آه ، الهندسة.

لقد وصلت بالفعل إلى قمة الجبل الجليدي في هذا المنشور ، حيث قدمت معادلة واحدة مع بعض النماذج التي تؤكد على تعقيدات تصميم وحسابات المداخن. لقد أنقذتك من منحنيات باسكويل المستخدمة لتحديد معاملات التشتت ، من ملفات تعريف سرعة الرياح بناءً على الارتفاعات ، ومن مجموعة متنوعة من المعادلات الفرعية الأخرى اللازمة لتحقيق توازن كل شيء.

لا يكتفي مهندسو البيئة بالجلوس طوال اليوم قلقين بشأن ذوبان الجليد ، بل إنهم محترفون مدربون جيدًا يعملون على حمايتك من مجموعة متنوعة من المخاطر في العالم من حولنا. على الرغم من أنك ربما لا تستطيع حساب معادلات المداخن في هذه المرحلة ، نأمل أن يكون هذا المنشور قد جعلك تفهم التعقيدات الهائلة حتى لبعض أبسط الأشياء من حولنا ، حتى مجرد مدخنة بسيطة.


شاهد الفيديو: الوحدة الثانية الدرس الاول التلوث البيئي (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Sherwyn

    حسنًا ، حسنًا ... سيكون من الضروري إلقاء نظرة فاحصة على هذه المنطقة :)

  2. Dillan

    ما هي الكلمات ... فكرة رائعة ، رائعة

  3. Saebeorht

    أهنئ ، ما هي الكلمات ... ، فكرة رائعة

  4. Weylin

    كخبير ، يمكنني المساعدة. لقد تم تسجيلي خصيصا للمشاركة في المناقشة.

  5. Kalyan

    أوه !!!

  6. Magar

    عبارة قيمة للغاية



اكتب رسالة