Useful conversions and formulas for air dispersion modeling
પર્યાવરણીય સંરક્ષણ અને વ્યવસાયિક સલામતી અને આરોગ્ય સાથે સંકળાયેલી વિવિધ સરકારી સંસ્થાઓએ આસપાસના હવામાં અથવા આસપાસના હવામાં ઉત્સર્જનમાં વાયુ પ્રદૂષકોની માન્ય સાંદ્રતાને મર્યાદિત કરતા નિયમો જાહેર કર્યા છે. આવા નિયમોમાં એકાગ્રતાની સંખ્યાબંધ વિવિધ અભિવ્યક્તિઓનો સમાવેશ થાય છે. કેટલાક સાંદ્રતાને પી. પી. એમ. વી. તરીકે વ્યક્ત કરે છે અને કેટલાક સાંદ્રતાને એમ. જી./એમ. 3 તરીકે વ્યક્ત કરે છે, જ્યારે અન્યને ભેજની માત્રા, ઓક્સિજનની માત્રા અથવા કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સામગ્રીની સંદર્ભ પરિસ્થિતિઓમાં સાંદ્રતાને સમાયોજિત અથવા સુધારવાની જરૂર પડે છે. આ લેખ વાતાવરણીય પ્રદૂષકોના હવાના ફેલાવાના મોડેલિંગ માટે અને આવા મોડેલિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત સાંદ્રતાને કેવી રીતે વ્યક્ત કરવી તે અંગેના વિવિધ નિયમોનું પાલન કરવા માટે ઉપયોગી રૂપાંતરણો અને સૂત્રોનો સમૂહ રજૂ કરે છે. વાયુ પ્રદૂષકોની સાંદ્રતાને રૂપાંતરિત કરવી રૂપાંતરણ સમીકરણો તે તાપમાન પર આધાર રાખે છે કે જેના પર રૂપાંતરણ જરૂરી છે (સામાન્ય રીતે લગભગ 20 થી 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ). 1 વાતાવરણ (101.325 kPa) ના આજુબાજુના હવાના દબાણ પર, સામાન્ય સમીકરણ છેઃ અને વિપરીત રૂપાંતર માટેઃ નોંધોઃ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં પ્રદૂષણના નિયમો સામાન્ય રીતે તેમની પ્રદૂષક મર્યાદાને ઉપર નોંધ્યા મુજબ 20 થી 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસના આસપાસના તાપમાનનો સંદર્ભ આપે છે. મોટાભાગના અન્ય દેશોમાં, પ્રદૂષક મર્યાદા માટે સંદર્ભ વાતાવરણીય તાપમાન 0 °C અથવા અન્ય મૂલ્યો હોઈ શકે છે. વોલ્યુમ દ્વારા 1 ટકા = 10,000 પીપીએમવી (એટલે કે, વોલ્યુમ દ્વારા મિલિયન દીઠ ભાગો). એ. ટી. એમ. = વાતાવરણમાં સંપૂર્ણ વાતાવરણીય દબાણ મોલ = ગ્રામ મોલ ઊંચાઈ માટે સાંદ્રતા સુધારવી વાતાવરણીય પ્રદૂષકોની સાંદ્રતા વાતાવરણીય હવાના એકમ કદ દીઠ દળ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે (દા. ત., એમ. જી./એમ. 3, એમ. જી./એમ. 3, વગેરે) સમુદ્ર સપાટી પર ઊંચાઈ વધવાની સાથે ઘટશે કારણ કે વાતાવરણીય દબાણ ઊંચાઈ વધવાની સાથે ઘટશે. ઊંચાઈ સાથે વાતાવરણીય દબાણનો ફેરફાર આ સમીકરણમાંથી મેળવી શકાય છેઃ 1 વાતાવરણ (એટલે કે, દરિયાની સપાટીની ઊંચાઈ પર) ના વાતાવરણીય દબાણ પર વાતાવરણીય પ્રદૂષકની સાંદ્રતાને જોતાં, અન્ય ઊંચાઈઓ પર સાંદ્રતા આ સમીકરણમાંથી મેળવી શકાય છેઃ ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાની સપાટી પર 260 મિલીગ્રામ/મીટર3ની સાંદ્રતાને જોતાં, 1,800 મીટરની ઊંચાઈ પર સમકક્ષ સાંદ્રતાની ગણતરી કરો. પ્રમાણભૂત ક્યુબિક ફૂટ (એસસીએફ) એ પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓમાં ગેસના જથ્થાની યુએસએ અભિવ્યક્તિ છે અને તેને ઘણીવાર (પરંતુ હંમેશા નહીં) 60 ° ફે અને દબાણના 1 વાતાવરણ પર માપવામાં આવે છે. 60°F અને 1 વાતાવરણ ઉપરાંત યુ. એસ. એ. માં ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રમાણભૂત વાયુ પરિસ્થિતિઓની અન્ય વ્યાખ્યાઓ છે. તે સમજી શકાય છેઃ કોઈપણ ગેસનું 1 Nm3 (0°C પર માપવામાં આવે છે અને નિરપેક્ષ દબાણનું 1 વાતાવરણ) તે ગેસના 37.326 SCF (60°F પર માપવામાં આવે છે અને નિરપેક્ષ દબાણનું 1 વાતાવરણ) બરાબર છે. કોઈપણ આદર્શ વાયુના 1 kmol બરાબર 0°C પર તે વાયુના 22.414 Nm3 અને નિરપેક્ષ દબાણના 1 વાતાવરણ હોય છે. અને કોઈપણ આદર્શ વાયુના 1 lbmol બરાબર 60°F પર તે વાયુના 379.482 SCF અને નિરપેક્ષ દબાણના 1 વાતાવરણ હોય છે. નોંધોઃ કિ. મી. ઓ. એલ. = કિલોમોલ અથવા કિલોગ્રામ મોલ એલ. બી. એમ. ઓ. એલ. = પાઉન્ડ મોલ પવન ગતિ રૂપાંતરણ પરિબળો હવામાન માહિતીમાં પવનની ઝડપનો સમાવેશ થાય છે જેને પ્રતિ કલાક માઇલ, ગાંઠો અથવા પ્રતિ સેકન્ડ મીટર તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે. પવનની ગતિની તે વિવિધ અભિવ્યક્તિઓ માટે રૂપાંતરણ પરિબળો અહીં છેઃ 1 મીટર/સેકન્ડ = 2.237 કાનૂન માઇલ/કલાક = 1.944 ગાંઠો 1 ગાંઠ = 1.151 કાનૂન માઇલ/કલાક = 0.514 મીટર/સેકન્ડ 1 કાનૂન માઇલ/કલાક = 0.869 ગાંઠ = 0.447 મીટર/કલાક નોંધઃ 1 કાનૂન માઇલ = 580 ફૂટ = 1,609 મીટર સંદર્ભ પરિસ્થિતિઓ માટે સુધારણા ઘણી પર્યાવરણ સંરક્ષણ એજન્સીઓએ નિયમો જારી કર્યા છે જે વાયુ ઉત્સર્જનમાં પ્રદૂષકોની સાંદ્રતાને મર્યાદિત કરે છે અને તે સાંદ્રતા મર્યાદાને લાગુ સંદર્ભ શરતોને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આવા નિયમનથી શુષ્ક દહન એક્ઝોસ્ટ ગેસમાં NOxની સાંદ્રતા 55 પીપીએમવી સુધી મર્યાદિત થઈ શકે છે, જેને 3 વોલ્યુમ ટકા O2 સુધી સુધારી શકાય છે. અન્ય એક ઉદાહરણ તરીકે, નિયમન કણ પદાર્થની સાંદ્રતાને પ્રમાણભૂત ઘન ફૂટ દીઠ 0.1 ગ્રેન (એટલે કે, એસ. સી. એફ.) સુધી મર્યાદિત કરી શકે છે, જેને સુધારીને 12 વોલ્યુમ ટકા CO2 કરી શકાય છે. યુએસએમાં પર્યાવરણીય એજન્સીઓ ઘણીવાર ડ્રાય ગેસના પ્રમાણભૂત ઘનફૂટને "ડીએસસીએફ" અથવા "એસસીએફડી" તરીકે સૂચવે છે. તેવી જ રીતે, ડ્રાય ગેસના પ્રમાણભૂત ઘન મીટરને ઘણીવાર "ડીએસસીએમ" અથવા "એસસીએમડી" (ફરીથી, યુએસએમાં પર્યાવરણીય એજન્સીઓ દ્વારા) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. જો વાયુયુક્ત ઉત્સર્જનના નમૂનાનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે અને તેમાં પાણીની વરાળ અને 40 પીપીએમવી કહેવાતી પ્રદૂષક સાંદ્રતા હોવાનું જણાય, તો 40 પીપીએમવીને "ભીના આધાર" પ્રદૂષક સાંદ્રતા તરીકે નિયુક્ત કરવી જોઈએ. માપેલા "ભીના આધાર" સાંદ્રતાને "શુષ્ક આધાર" સાંદ્રતામાં સુધારવા માટે નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરી શકાય છેઃ આમ, 10 વોલ્યુમ ટકા પાણીની વરાળ ધરાવતા ગેસમાં 40 પીપીએમવીની ભીના આધાર સાંદ્રતામાં શુષ્ક આધાર સાંદ્રતા = 40 ± (1-0.10) = 44.44 પીપીએમવી હશે. સંદર્ભ ઓક્સિજન સામગ્રીને સુધારવી ઉત્સર્જિત વાયુ (માપેલા O2 સામગ્રી ધરાવતા) માં માપેલા પ્રદૂષક સાંદ્રતાને O2 ની ચોક્કસ સંદર્ભ માત્રા ધરાવતા ઉત્સર્જિત વાયુમાં સમકક્ષ પ્રદૂષક સાંદ્રતામાં સુધારવા માટે નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરી શકાય છેઃ આમ, 5 વોલ્યુમ% O2 ધરાવતા વાયુમાં 45 પીપીએમવી (શુષ્ક આધાર) ની માપેલી સાંદ્રતા 45 × (20.9-3) σ (20.9-5) = 50.7 પીપીએમવી (શુષ્ક આધાર) હોય છે જ્યારે 3 વોલ્યુમની નિર્દિષ્ટ સંદર્ભ O2 સામગ્રી ધરાવતા વાયુને સુધારવામાં આવે છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સામગ્રીને સંદર્ભમાં સુધારવું ઉત્સર્જિત વાયુ (માપેલા CO2ની સામગ્રી ધરાવતા) માં માપેલા પ્રદૂષકની સાંદ્રતાને CO2ની ચોક્કસ સંદર્ભ માત્રા ધરાવતા ઉત્સર્જિત વાયુમાં સમકક્ષ પ્રદૂષક સાંદ્રતામાં સુધારવા માટે નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરી શકાય છેઃ આમ, 8 વોલ્યુમ% CO2 ધરાવતા વાયુમાં 0.1 ગ્રેન પ્રતિ dscfની માપેલા કણોની સાંદ્રતા 0.1 × (12−8) = 0.15 ગ્રેન પ્રતિ dscf હોય છે જ્યારે 12 વોલ્યુમની નિર્દિષ્ટ સંદર્ભ CO2 સામગ્રી ધરાવતા વાયુને સુધારવામાં આવે છે. નોંધોઃ ઉપરોક્ત ઉદાહરણોમાં પીપીએમવી અને અનાજ પ્રતિ ડીએસસીએફનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હોવા છતાં, પીપીબીવી (એટલે કે, ભાગ પ્રતિ અબજ વોલ્યુમ), વોલ્યુમ ટકાવારી, ગ્રામ પ્રતિ ડીએસસીએમ અને અન્ય ઘણા જેવા સાંદ્રતાનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. વોલ્યુમ દ્વારા 1 ટકા = 10,000 પીપીએમવી (એટલે કે, વોલ્યુમ દ્વારા મિલિયન દીઠ ભાગો). બ્રિટિશ અબજ એટલે કે 1012 અને યુએસએ અબજ એટલે કે 109 વચ્ચે તફાવત દર્શાવવા માટે પીપીબીવી તરીકે દર્શાવવામાં આવેલી સાંદ્રતાની કાળજી લેવી આવશ્યક છે. તાપમાન અને દબાણની પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ પરિબળ-લેબલ વાતાવરણીય વિખેરણ મોડેલિંગ દ્વારા એકમોનું રૂપાંતરણ રોડવે એર વિખેરણ મોડેલિંગ વાતાવરણીય વિખેરણ મોડેલિંગની ગ્રંથસૂચિ આકસ્મિક પ્રકાશન સ્રોત શબ્દો ચોક કરેલ પ્રવાહ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ હવાના વિખેરણ મોડેલિંગમાં ઉપયોગી વધુ રૂપાંતરણો અને સૂત્રો www.air-dispersion.com પરના ફીચર લેખોમાં ઉપલબ્ધ છે. યુ. એસ. ઇ. પી. એ. ટ્યુટોરિયલ કોર્સમાં ખૂબ જ ઉપયોગી માહિતી છે. વાતાવરણીય પ્રસરણ મોડેલિંગ વાયુ પ્રદૂષણ પર્યાવરણીય ઇજનેરી