Useful conversions and formulas for air dispersion modeling
ماحولیاتی تحفظ اور پیشہ ورانہ حفاظت اور صحت سے وابستہ مختلف سرکاری ایجنسیوں نے قواعد و ضوابط جاری کیے ہیں جو ماحول کی ہوا میں یا ماحول کی ہوا میں اخراج میں گیس آلودگیوں کے قابل اجازت ارتکاز کو محدود کرتے ہیں۔ اس طرح کے ضوابط میں ارتکاز کے متعدد مختلف تاثرات شامل ہوتے ہیں۔ کچھ لوگ ارتکاز کو پی پی ایم وی کے طور پر ظاہر کرتے ہیں اور کچھ لوگ ارتکاز کو ایم جی/ایم 3 کے طور پر ظاہر کرتے ہیں، جبکہ دوسروں کو نمی کے مواد، آکسیجن کے مواد یا کاربن ڈائی آکسائیڈ کے مواد کے حوالہ حالات کے مطابق ارتکاز کو ایڈجسٹ یا درست کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ مضمون ماحولیاتی آلودگیوں کے ہوا کے پھیلاؤ کے ماڈلنگ اور مختلف ضوابط کی تعمیل کے لیے مفید تبادلوں اور فارمولوں کا ایک مجموعہ پیش کرتا ہے کہ اس طرح کے ماڈلنگ کے ذریعے حاصل کردہ ارتکاز کا اظہار کیسے کیا جائے۔ ہوا کے آلودگیوں کے ارتکاز کو تبدیل کرنا تبدیلی کے مساوات کا انحصار اس درجہ حرارت پر ہوتا ہے جس پر تبدیلی کی ضرورت ہوتی ہے (عام طور پر تقریبا 20 سے 25 ڈگری سیلسیس)۔ 1 ماحول (101.325 kPa) کے ماحول میں ہوا کے دباؤ پر، عمومی مساوات یہ ہے: اور الٹا تبدیلی کے لیے: نوٹ: ریاستہائے متحدہ میں آلودگی کے ضوابط عام طور پر ان کی آلودگی کی حدود کو 20 سے 25 °C کے ماحول کے درجہ حرارت کا حوالہ دیتے ہیں جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے۔ زیادہ تر دوسرے ممالک میں، آلودگی کی حدود کے لیے حوالہ ماحول کا درجہ حرارت 0 ڈگری سیلسیس یا دیگر اقدار ہو سکتا ہے۔ حجم کے لحاظ سے 1 فیصد = 10,000 پی پی ایم وی (یعنی حجم کے لحاظ سے پارٹس فی ملین)۔ اے ٹی ایم = ماحول میں مطلق ماحولیاتی دباؤ mol = گرام مول اونچائی کے لیے ارتکاز کو درست کرنا ماحولیاتی آلودگیوں کے ارتکاز کا اظہار بڑے پیمانے پر ماحولیاتی ہوا کے فی یونٹ حجم کے طور پر کیا جاتا ہے (مثال کے طور پر، mg/m3، μg/m3، وغیرہ) سطح سمندر پر بڑھتی ہوئی اونچائی کے ساتھ کم ہوگا کیونکہ بڑھتی ہوئی اونچائی کے ساتھ ماحولیاتی دباؤ کم ہوتا جاتا ہے۔ بلندی کے ساتھ ماحولیاتی دباؤ کی تبدیلی اس مساوات سے حاصل کی جا سکتی ہے: 1 ماحول (یعنی سطح سمندر کی بلندی پر) کے ماحولیاتی دباؤ پر ماحولیاتی آلودگی کے ارتکاز کو دیکھتے ہوئے، دیگر اونچائی پر ارتکاز اس مساوات سے حاصل کیا جا سکتا ہے: مثال کے طور پر، سطح سمندر پر 260 ملی گرام/میٹر 3 کے ارتکاز کو دیکھتے ہوئے، 1,800 میٹر کی بلندی پر مساوی ارتکاز کا حساب لگائیں: Ca = 260 × 0.9877 18 = 208 ملی گرام/میٹر 1,800 میٹر اونچائی پر گیس کے حجم کے لیے معیاری حالات ایک عام کیوبک میٹر (Nm3) معیاری حالات میں گیس کے حجم کا میٹرک اظہار ہے اور اسے عام طور پر (لیکن ہمیشہ نہیں) 0 °C اور 1 دباؤ کے ماحول پر ماپا جاتا ہے۔ ایک معیاری کیوبک فٹ (ایس سی ایف) معیاری حالات میں گیس کے حجم کا یو ایس اے اظہار ہے اور اسے اکثر (لیکن ہمیشہ نہیں) 60 ڈگری فارن ہائٹ اور 1 دباؤ کے ماحول میں ماپا جاتا ہے۔ امریکہ میں 60 ڈگری فارن ہائٹ اور 1 ماحول کے علاوہ معیاری گیس کے حالات کی دیگر تعریفیں بھی استعمال ہوتی ہیں۔ یہ سمجھا جا رہا ہے کہ کسی بھی گیس کا 1 این ایم 3 (0 ڈگری سیلسیس پر ماپا جاتا ہے اور مطلق دباؤ کا 1 ماحول) اس گیس کے 37.326 ایس سی ایف کے برابر ہوتا ہے (60 ڈگری فارن ہائٹ پر ماپا جاتا ہے اور مطلق دباؤ کا 1 ماحول)۔ کسی بھی مثالی گیس کا 1 کلومیٹرول 0 ڈگری سیلسیس پر اس گیس کے 22.414 Nm3 اور مطلق دباؤ کے 1 ماحول کے برابر ہوتا ہے۔ اور کسی بھی مثالی گیس کا 1 lbmol 60 ڈگری فارن ہائٹ پر اس گیس کے 379.482 SCF اور مطلق دباؤ کے 1 ماحول کے برابر ہوتا ہے۔ نوٹ: kmol = کلومول یا کلوگرام مول lbmol = پاؤنڈ مول ہوا کی رفتار کے تبادلے کے عوامل موسمیاتی اعداد و شمار میں ہوا کی رفتار شامل ہوتی ہے جس کا اظہار قانون میل فی گھنٹہ، ناٹ، یا میٹر فی سیکنڈ کے طور پر کیا جا سکتا ہے۔ ہوا کی رفتار کے ان مختلف تاثرات کے لیے تبدیلی کے عوامل یہ ہیں: 1 میٹر/سیکنڈ = 2.237 قانون میل/گھنٹہ = 1.944 گانٹھ 1 گانٹھ = 1.151 قانون میل/گھنٹہ = 0.514 میٹر/سیکنڈ 1 قانون میل/گھنٹہ = 0.869 گانٹھ = 0.447 میٹر/سیکنڈ نوٹ: 1 قانون میل = 5,280 فٹ = 1,609 میٹر حوالہ حالات کے لیے اصلاح بہت سے ماحولیاتی تحفظ کے اداروں نے قواعد و ضوابط جاری کیے ہیں جو گیس کے اخراج میں آلودگیوں کے ارتکاز کو محدود کرتے ہیں اور ان ارتکاز کی حدود پر لاگو حوالہ شرائط کی وضاحت کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، اس طرح کا ضابطہ خشک دہن سے نکلنے والی گیس میں NOx کے ارتکاز کو 55 پی پی ایم وی تک محدود کر سکتا ہے جسے 3 حجم فیصد O2 تک درست کیا جاتا ہے۔ ایک اور مثال کے طور پر، ایک ضابطہ ذرات کے ارتکاز کو 0.1 اناج فی معیاری مکعب فٹ (یعنی ایس سی ایف) تک محدود کر سکتا ہے جو کہ خشک اخراج گیس کو 12 حجم فیصد سی او 2 تک درست کیا جاتا ہے۔ امریکہ میں ماحولیاتی ایجنسیاں اکثر خشک گیس کے معیاری کیوبک فٹ کو "ڈی ایس سی ایف" یا "ایس سی ایف ڈی" کے طور پر ظاہر کرتی ہیں۔ اسی طرح، خشک گیس کے ایک معیاری کیوبک میٹر کو اکثر "ڈی ایس سی ایم" یا "ایس سی ایم ڈی" (دوبارہ، امریکہ میں ماحولیاتی ایجنسیوں کے ذریعہ) کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔ اگر گیس کے اخراج کے نمونے کا تجزیہ کیا جاتا ہے اور اس میں پانی کے بخارات اور 40 پی پی ایم وی کے آلودگی کے ارتکاز پائے جاتے ہیں، تو 40 پی پی ایم وی کو "گیلی بنیاد" آلودگی کے ارتکاز کے طور پر نامزد کیا جانا چاہیے۔ مندرجہ ذیل مساوات کو پیمائش شدہ "گیلی بنیاد" کے ارتکاز کو "خشک بنیاد" کے ارتکاز میں درست کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے: اس طرح، 10 حجم فیصد آبی بخارات والی گیس میں 40 پی پی ایم وی کی گیلی بنیاد کے ارتکاز میں خشک بنیاد کا ارتکاز = 40 ± (1-0.10) = 44.44 پی پی ایم وی ہوگا۔ حوالہ آکسیجن کے مواد کو درست کرنا مندرجہ ذیل مساوات کا استعمال خارج ہونے والی گیس (پیمائش شدہ O2 مواد پر مشتمل) میں پیمائش شدہ آلودگی کے ارتکاز کو خارج ہونے والی گیس میں آلودگی کے مساوی ارتکاز میں درست کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے جس میں O2 کی ایک مخصوص حوالہ مقدار ہوتی ہے: اس طرح، 5 حجم ٪ O2 والی گیس میں 45 پی پی ایم وی (خشک بنیاد) کی پیمائش شدہ ارتکاز 45 × (20.9-3) σ (20.9-5) = 50.7 پی پی ایم وی (خشک بنیاد) ہوتی ہے جب 3 حجم ٪ کے مخصوص حوالہ O2 مواد والی گیس کو درست کیا جاتا ہے۔ حوالہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے مواد کو درست کرنا مندرجہ ذیل مساوات کا استعمال ایک خارج شدہ گیس (جس میں ایک ماپا ہوا CO2 مواد ہوتا ہے) میں ماپا ہوا آلودگیوں کے ارتکاز کو ایک خارج شدہ گیس میں مساوی آلودگی کے ارتکاز میں درست کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے جس میں CO2 کی ایک مخصوص حوالہ مقدار ہوتی ہے: اس طرح، ایک پیمائش شدہ ذرات کا ارتکاز جس گیس میں 0.1 اناج فی ڈی ایس سی ایف ہوتا ہے جس میں 8 حجم ٪ CO2 ہوتا ہے جب اسے 12 حجم ٪ کے مخصوص حوالہ CO2 مواد والی گیس میں درست کیا جاتا ہے۔ نوٹ: اگرچہ پی پی ایم وی اور اناج فی ڈی ایس سی ایف مندرجہ بالا مثالوں میں استعمال کیے گئے ہیں، لیکن پی پی بی وی (یعنی حجم کے لحاظ سے پارٹس فی بلین)، حجم فیصد، گرام فی ڈی ایس سی ایم اور بہت سے دوسرے بھی استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ حجم کے لحاظ سے 1 فیصد = 10,000 پی پی ایم وی (یعنی حجم کے لحاظ سے پارٹس فی ملین)۔ برطانوی ارب جو کہ 1012 ہے اور یو ایس اے ارب جو کہ 109 ہے، کے درمیان فرق کرنے کے لیے پی پی بی وی کے طور پر ظاہر کردہ ارتکاز کا خیال رکھنا چاہیے۔ درجہ حرارت اور دباؤ کے معیاری حالات عنصر-لیبل ایٹموسفیرک ڈسپریشن ماڈلنگ کے ذریعے اکائیوں کی تبدیلی روڈ وے ایئر ڈسپریشن ماڈلنگ ببلیوگرافی آف ایٹموسفیرک ڈسپریشن ماڈلنگ حادثاتی ریلیز ماخذ اصطلاحات چوکڈ فلو حوالہ جات بیرونی روابط ایئر ڈسپریشن ماڈلنگ میں مفید مزید تبادلے اور فارمولے www.air-dispersion.com پر فیچر مضامین میں دستیاب ہیں۔ یو ایس ای پی اے ٹیوٹوریل کورس میں بہت مفید معلومات ہیں۔ ماحولیاتی پھیلاؤ ماڈلنگ فضائی آلودگی ماحولیاتی انجینئرنگ