KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ.
I- CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ:
Theo định luật bảo toàn vật chất thì vật chất chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác, di
chuyển từ nơi này sang nơi khác chứ không tự sinh ra hay mất đi.
Giả thiết rằng ta có một khu vực nghiên cứu có một giới hạn nào đó, ví dụ như không khí
trong 1 căn phòng hay không khí trên 1 khu đô thị… Một chất theo dòng không khí đi vào khu vực
nghiên cứu sẽ xảy ra các tình huống:
-Bị tiêu hủy trong không gian đó (biến thành chất khác).
-Tích lũy lại trong không gian đó mà không thay đổi tính chất.
-Đi ra khỏi khu vực nghiên cứu mà không thay đổi tính chất.
Tuân theo quy luật bảo toàn vật chất ta có:
Lượng đi vào = lượng chất tiêu hủy + lượng chất tích lũy + lượng chất đi ra.
Trong tự nhiên, không phải chất nào cũng tuân thủ đúng các quá trình này. Do vậy, chúng ta
có các trường hợp sau:
A-Hệ thống bảo toàn vật chất ổn định:
Đây là trường hợp đơn giản nhất. Không gian nghiên cứu không xảy ra các trường hợp tiêu
hủy hay tích tụ chất ô nhiễm. Khi đó ta có:
Lượng chất đi vào = lượng chất đi ra. (16)
Trường hợp này chỉ xảy ra trong trường hợp hệ thống nghiên cứu không có hay có khả
năng tích lũy hay tiêu hủy chất ô nhiễm nhỏ không đáng kể.
-VD: không gian của 1 phòng A thông với phòng kế bên B và C. Không khí đi vào phòng A
từ phòng B với lưu lượng L
B
và nồng độ CO
2
là C
B
và không khí từ phòng C với lưu lượng Lc và
nồng độ CO
2
là Cc . Không khí từ phòng A được quạt hút thải ra ngòai. Vậy lượng khí phải hút ra

Khi đó biểu thức của hệ thống sẽ phải là:
Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng bị tiêu hủy.
Nếu cho rằng chất ô nhiễm phân bố đồng đều trong không gian nghiên cứu và lượng chất bị
tiêu hủy tỷ lệ với lượng chất ô nhiễm có trong không gian nghiên cứu, ta có thể viết như sau:
Lượng bị tiêu hủy = K.C.V (18)
Với: K- hệ số tiêu hủy chất ô nhiễm luôn mang dấu âm (-)
C- nồng độ chất ô nhiễm trong không gian xét
V- thể tích không gian xét.
Xét biến thiên lượng chất ô nhiễm theo thời gian, ta có thể viết phương trình vi phân:
CK
dt
dC
×−=
(19)
Giải phương trình vi phân trên , ta có :
kt
O
eCC
×=
(20)
Trong đó:
C
o
-Nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm bắt đầu xét t = 0.
Phương trình biến thiên nồng độ theo thời gian này cho ta thấy : Nồng độ chất ô nhiễm
chỉ bằng không khi thời gian kéo dài vô tận. C→ 0 khi t→ ∝
Kết quả là biểu thức toán học của hệ thống ổn định không bảo toàn là:
Lượng nhiễm vào = Lượng ô nhiễm + K.C.V
-VD: một phòng hút thuốc có thể tích 500m
3

Gió có thể khuếch tán chất ô nhiễm, làm giảm nồng độ ban đầu vì nó thường gây các dòng
chảy rối của không khí sát mặt đất. Khác với các dòng chảy tầng xuất hiện khi gió yếu, dòng chảy
rối của không khí được đặc trưng bằng việc xáo trộn các phần tử khí ở các lớp sát cạnh nhau. Do
các xáo trộn này, các phần tử chất ô nhiễm cũng được nhanh chóng di chuyển sang các lớp không
khí lân cận. Kết quả là sự khuếch tán chất ô nhiễm mạnh mẽ hơn, hiệu quả hơn.
Phải ghi nhận rằng gió luôn luôn có xu hướng thay đổi chiều thổi tới và tốc độ thổi. Mặc dù
có những thống kê theo dõi chặt chẽ cho phép xác định các giá trị và phương hướng tức thời cũng
như tần suất ở mỗi cấp gió và hướng gió.Việc xem xét hướng gió nhằm phục vụ cho mục đích quy
hoạch vị trí nguồn thải, cố tránh cho nguồn thải chất ô nhiễm đứng đầu hướng gió chủ đạo các khu
dân cư, các công trình quan trọng.
2- Độ ẩm và mưa:
Trong điều kiện có độ ẩm lớn, các hạt bụi sẽ dính kết vào nhau thành hạt lớn và rơi nhanh
xuống đất. Tuy vậy, các vi sinh vật trong không khí phát triển nhanh chóng, bám theo các hạt bụi
khuếch tán rộng xuống chiều dưới gió.
Mưa có tác dụng rửa sạch môi trường khí. Hạt mưa kéo theo hạt bụi, hấp thu một số chất ô
nhiễm và rơi xuống đất. Do đó, ở các vùng không khí có chứa chất ô nhiễm nhiều, nước mưa cũng
mang theo chất ô nhiễm làm ảnh hưởng tới môi trường đất và nước phía dưới.
Trong cơn mưa, lớp không khí trên cao trút các hạt nước xuống thành mưa nên có xu
hướng nóng lên, ngược lại nước mưa rơi xuống mặt đất sẽ bốc hơi, thu nhiệt của mặt đất và lớp
không khí sát mặt đất nên có thể xảy ra hiện tượng nghịch nhiệt, không có lợi cho việc khuếch tán
chất ô nhiễm vào không khí.
B- Ảnh hưởng của địa hình, nhà cửa
1- Khái niệm chung:
Khi có một luồng gió di chuyển song song với mặt đất và va vào tường chắn vuông góc với
chiều gió. Ở mặt trước tường, không khí bị dồn nén lại làm tăng áp suất tỉnh của không khí tại đó.
Ap suất tĩnh này có xu hướng đẩy dòng gió lên cao. Mặt sau bức tường do gió bị cản lại làm áp
suất tĩnh giảm xuống. Kết quả là một vùng xoáy quẩn xuất hiện sau tường chắn, kéo dài theo chiều
gió tới một khoảng cách nào đó trên mặt đất ,tại đó gió mới lấy lại được vận tốc và hướng cũ.
Vùng xoáy quẩn này được gọi là vùng bóng rợp khí động của tường chắn.
Qua nghiên cứu, người ta đã xác định được bóng rợp khí động của tường chắn có chiều cao

như có thể có các luống gió lạnh trượt dọc theo các triền dốc xuống các thung lũng.
Vì vậy, khi xem xét khả năng phát tán chất ô nhiễm ở các vùng này cần phải xem xét vị thế
thực tế của nơi đặt nguồn thải với các điều kiện gió địa phương chứ không thể dùng số liệu chung
của toàn khu vực cho đài khí tượng thông báo.
VD: Cụ thể là nhà máy nhiệt điện Ninh Bình do khi thiết kế không lường hết được điều
kiện địa hình nên đã gây ô nhiễm môi trường cho thị xã Ninh Bình vào mùa gió Nam – Đông Nam.
III-PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỰ KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI
TRƯỜNG KHÍ
A. Phân loại các nguồn thải chất ô nhiễm:
1-Theo chiều cao nguồn thải chất ô nhiễm:
Nguồn thải thấp là nguồn thải đặt trong vùng bóng khí động của công trình hay thấp hơn
chiều cao giới hạn như sau:
-Với nhà có chiều ngang hẹp đứng độc lập: H
gh
= 0,36 x b
1
+ 2,5 x H
-Với nhà có chiều ngang rộng đứng độc lập:H
gh
= 0,36 x b
1
+ 1,7 x H
-Với nhóm nhà: H
gh
= 0,36 x( b
1
+ X ) + H
b
1
-Khoảng cách từ tường hậu tới nguồn thải

Schmidt (1917) xây dựng lý thuyết khuếch tán chất khí và bụi lơ lửng trong không khí với phương
trình vi phân tổng quát như sau:
( )
21






∂
∂
×
∂
∂
+








∂
∂
×
∂
∂
+

C
zyx
Trong đó: C_ Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x,y,z_ Tọa độ điểm xét.