Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie matematyczne rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza z uwzględnieniem przeszkód terenowych

Markiewicz M. T.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2018

|

z. 75

4--167

PL

Celem pracy było opracowanie parametrycznego modelu rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza o nazwie HGDM, który uwzględnia występowanie przeszkód terenowych, zrealizowanie jego implementacji komputerowej oraz przeprowadzenie oceny jakości modelu. Jest to pierwszy tego typu model opracowany w Polsce, ponieważ skonstruowany w kraju model UMDSAOS (Borysiewicz i in., 2000; Gałkowski, 2006) dotyczy rozprzestrzeniania się gazów cięższych od powietrza tylko nad terenem płaskim. Przedstawiony na wstępie monografii przegląd stanu wiedzy z zakresu badań doświadczalnych nad rozprzestrzenianiem się w atmosferze gazów cięższych od powietrza i modelowania matematycznego tego procesu uzupełnia brak tego typu opracowań w polskim piśmiennictwie. W koncepcji modelu wykorzystano prace wielu badaczy opublikowane w uznanej literaturze światowej. W zakresie rozwiązań szczegółowych przyjętych przez autorkę, model HGDM stanowi oryginalną całość. W szczególności na uwagę zasługują dwa nowatorskie elementy wykonanej pracy. Pierwszym z nich jest modyfikacja, opracowanej przez Webbera i in. (1995), metody parametryzacji wpływu przeszkód terenowych na rozprzestrzenianie się w atmosferze gazów cięższych od powietrza. Metoda ta dotyczy przeszkód litych. W pracy rozszerzono ją również dla przeszkód porowatych, takich jak, szpalery drzew lub przewody rurowe umieszczone na stojakach. Drugi nowy element to uwzględnienie alternatywnego sposobu opisu procesu mieszania się smugi zanieczyszczeń z otaczającym powietrzem przy wykorzystaniu metod opracowanych przez Briggsa i in. (2001) i Nowickiego (1976). Metoda Briggsa i in. (2001), dotycząca parametryzacji wciągania masy powietrza przez górną powierzchnię smugi zanieczyszczeń zarówno na etapie, gdy. smuga ma gęstość większą od gęstości powietrza, jak i na etapie, gdy gęstość smugi staje się porównywalna z gęstością powietrza, należy do nowszych metod i była wdrożona tylko w modelu HEGADAS3+. Metoda Nowickiego (1976), dotycząca parametryzacji mieszania się smugi zanieczyszczeń z otaczającym powietrzem przez powierzchnie boczne smugi na etapie, gdy smuga gazów ma gęstość porównywalną z gęstością powietrza, nie była jak dotąd wykorzystywana w modelach rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza. Model HGDM wykorzystano do pokazania, jak wysokość, szerokość i stopień przepuszczalności przeszkody wpływają na rozcieńczanie smugi zanieczyszczeń. Ocenę jakości modelu HGDM przeprowadzono, wzorując się na protokole opracowanym w toku realizacji międzynarodowego projektu SMEDIS. Jest to pierwsze zastosowanie metodyki SMEDIS w Polsce. Ocenę statystyczną modelu HGDM zrealizowano, porównując wyniki obliczeń otrzymane przy wykorzystaniu modelu z danymi pomierzonymi podczas badań prowadzonych w dużej skali w terenie, zestawionymi w specjalistycznych, komputerowych bazach MDA i SMEDIS. Praca kończy się porównaniem trzech metod parametryzacji wpływu przeszkód terenowych na rozprzestrzenianie się gazów cięższych odpowietrza, wdrożonych w modelu HGDM. Dwie z nich zostały opracowane przez Cleavera i in. (1995) oraz Webbera i in. (1995), a trzecia powstała przez rozszerzenie przez autorkę metody Webbera i in. (1995). Wnioskowanie, czy istnieją statystycznie istotne różnice w wynikach modelowania przy stosowaniu trzech różnych metod parametryzacji przeprowadzono, wykorzystując program BOOT opracowany przez Hannę i in. (1993). Prezentowana metodyka ilościowej oceny skutków środowiskowych w sytuacjach awaryjnych, ciągłych w czasie uwolnień do atmosfery gazów cięższych od powietrza z powierzchniowego, przyziemnego źródła emisji, zdaniem autorki, może znaleźć praktyczne zastosowania. Stanowi potencjalne narzędzie do stosowania w procedurach dotyczących: ocen oddziaływania na środowisko, analiz bezpieczeństwa, planowania operacyjno-ratowniczego i efektywnego zagospodarowania przestrzennego. Dla realizacji symulacji z wykorzystaniem modelu HGDM wszystkie dane wejściowe są łatwo dostępne, w szczególności dane meteorologiczne mogą być pozyskane z rutynowych pomiarów prowadzonych Polsce. Czas obliczeń jest zdecydowanie krótszy w porównaniu z czasem obliczeń potrzebnym przy stosowaniu bardziej złożonych modeli matematycznych, tak więc symulacje z użyciem modelu HGDM mogą być wykonywane w czasie rzeczywistym.

EN

The aim of this research work has been to formulate an integral model called HGDM, which describes heavy gas dispersion in the atmosphere taking into account the influence of terrain obstacles, and to carry out its computer implementation and model quality evaluation. The HGDM is the first model of this type developed in Poland because the UMI)SAOS model (Borysiewicz et al., 2000; Gałkowski, 2006) constructed in our country deals with heavy gas dispersion over fiat terrain. The presented Review of the state of knowledge in the area of experimental investigation of heavy gas dispersion in the atmosphere and mathematical modelling of this process fills the gap of this type of work in the Polish language literature. The concept of the HGDM model is based on the works of many researchers published in internationally recognized journals. The HGDM model is innovative in terms of specific solutions proposed by the author. In particular, two innovations are worth noting. The first one concerns modifying the method of parameterization of the influence of terrain obstacles on the dispersion of the heavy gas plume developed by Webber et al. (1995). This method deals with solid obstacles. In the monograph it was extended with porous obstacles such as greenbelts and pipe racks as well. The second new element concerns introducing an alternative description of the process of mixing pollution plume with the surrounding air by applying the method of Briggs et al. (2001) and the method of Nowicki (1976). The method of Briggs et al. (2001) concerning the parameterization of the air mass entrainment through the upper surface of plume both at the stage when the pollution plume has a density greater than the ambient air and at the stage when the plume density becomes comparable with the ambient air density, is a newish method and has been implemented only in the HEGADAS+ model. The method of Nowicki (1976), concerning the parameterization of mixing of the plume with the ambient air through the side surfaces of the plume at the stage when the gas plume has a density comparable with the ambient air density, has not been implemented yet in heavy gas dispersion models. The HGDM model has been applied to show the influence of obstacle height, its width and its degree of permeability on plume dilution. The HGDM model quality evaluation has been carried out following the SMEDIS protocol. It has been the first application of this method in Poland. The HGDM model validation has been developed through a comparison of the simulations outcomes with measurement data from large scale field experiments from MDA and SMEDIS databases. Eventually, intercomparison studies between the three different methods of parameterization of the influence of terrain obstacles on the dispersion of heavy gas clouds implemented in the HGDM model were made. Two of these methods were developed by Cleaver et al. (1995) and Webber et al. (1995) and one is proposed by this author. The BOOT program developed by Hanna et al. (1993) was used in order to conclude about statistically significant differences of the predictions of the model that applied different methods of parametrization of terrain obstacles on the dispersion of heavy gas. The presented methodology of quantitative evaluation of Environmental effects in accidental situations of releases of heavy gases to the atmosphere from the ground level and continuous emission sources has, in the author’s opinion, a potential to be used in practical applications. It cm be applied in the procedures related to Environmental impact assessment, safety studies, emergency planning and land-use planning. Imput data for simulations using the HGDM model are easily obtained; in particular, meteorological data can be supplied from routine measurements conducted in Poland. The calculation time is unquestionably shorter compared to the calculation time needed to carry out simulations applying codes of more complex mathematical models so the calculations in which the HGDM model is used can be done in real time.

2

Analiza wybranych dokumentów planistycznych pod względem zagrożenia awariami przemysłowymi na przykładzie Poznania

Markiewicz M. T.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2015

|

Nr 4

15--27

PL

Cel: Ocena dokumentów planistycznych z obszaru Poznania pod względem zapisów dotyczących zagrożenia poważnymi awariami przemysłowymi. Wprowadzenie: Zakłady przemysłowe, w szczególności te zaliczane do zakładów o dużym ryzyku (ZDR) lub zakładów o zwiększonym ryzyku wystąpienia awarii przemysłowej (ZZR), w przypadku wystąpienia awarii mogą stanowić zagrożenie dla środowiska oraz mieszkańców i ich mienia. Planowanie przestrzenne jest jednym z narzędzi pozwalających na zmniejszanie tego zagrożenia poprzez odpowiednie zagospodarowanie terenów wokół takich zakładów, co powinno być odzwierciedlone w zapisach dokumentów planistycznych. Na terenie Poznania występuje 5 zakładów ZZR. Zakładów ZDR nie ma. Studium dla Poznania uchwalono w 1999 r. i uaktualniano je w latach 2008 i 2014. Tylko trzy spośród pięciu zakładów ZZR z Poznania objęte są miejscowymi planami. Metodologia: Wykonywanie pracy przebiegało w następujących etapach: określenie lokalizacji zakładów ZZR na terenie Poznania, przyporządkowanie poszczególnym zakładom miejscowych planów, przeprowadzenie analizy zapisów dostępnych dokumentów planistycznych. W analizach wykorzystano metodę opisową. Wnioski: Informacja o lokalizacji zakładu ZZR i zagrożeniu poważną awarią znajduje się tylko w jednym na trzy analizowane zestawy dokumentów planistycznych. Można to próbować wyjaśnić tym, że wszystkie analizowane miejscowe plany zostały uchwalone przed wprowadzeniem obowiązku ich opiniowania pod względem zagrożenia poważnymi awariami przemysłowymi i tylko jeden z rozważanych zakładów został zgłoszony jako ZZR przed uchwaleniem planu. Optymizmem nastrajają wyraźne zapisy – wprowadzone do aktualizacji studium z 2014 r. – o istniejących na terenie Poznania zakładach ZZR, strefach zagrożeń wokół nich i możliwościach wystąpienia poważnej awarii przemysłowej. Nie zaobserwowano, aby pojęcie odległości bezpiecznej było używane w praktyce planistycznej. W artykule przedstawiono regulacje prawne obowiązujące na dzień 15 września 2015 r. oraz propozycje zmian związanych z koniecznością dostosowania przepisów obowiązujących w Polsce do wymagań nowej Dyrektywy Seveso III, która weszła w życie 1 czerwca 2015 r. Zdaniem autorki warto zastanowić nad rozszerzeniem projektu Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie ustalania bezpiecznej odległości przy lokalizacji zakładów stwarzających zagrożenie wystąpienia poważnej awarii o referencyjny model matematyczny do wyznaczania stref zagrożenia.

EN

Cel: Ocena dokumentów planistycznych z obszaru Poznania pod względem zapisów dotyczących zagrożenia poważnymi awariami przemysłowymi. Wprowadzenie: Zakłady przemysłowe, w szczególności te zaliczane do zakładów o dużym ryzyku (ZDR) lub zakładów o zwiększonym ryzyku wystąpienia awarii przemysłowej (ZZR), w przypadku wystąpienia awarii mogą stanowić zagrożenie dla środowiska oraz mieszkańców i ich mienia. Planowanie przestrzenne jest jednym z narzędzi pozwalających na zmniejszanie tego zagrożenia poprzez odpowiednie zagospodarowanie terenów wokół takich zakładów, co powinno być odzwierciedlone w zapisach dokumentów planistycznych. Na terenie Poznania występuje 5 zakładów ZZR. Zakładów ZDR nie ma. Studium dla Poznania uchwalono w 1999 r. i uaktualniano je w latach 2008 i 2014. Tylko trzy spośród pięciu zakładów ZZR z Poznania objęte są miejscowymi planami. Metodologia: Wykonywanie pracy przebiegało w następujących etapach: określenie lokalizacji zakładów ZZR na terenie Poznania, przyporządkowanie poszczególnym zakładom miejscowych planów, przeprowadzenie analizy zapisów dostępnych dokumentów planistycznych. W analizach wykorzystano metodę opisową. Wnioski: Informacja o lokalizacji zakładu ZZR i zagrożeniu poważną awarią znajduje się tylko w jednym na trzy analizowane zestawy dokumentów planistycznych. Można to próbować wyjaśnić tym, że wszystkie analizowane miejscowe plany zostały uchwalone przed wprowadzeniem obowiązku ich opiniowania pod względem zagrożenia poważnymi awariami przemysłowymi i tylko jeden z rozważanych zakładów został zgłoszony jako ZZR przed uchwaleniem planu. Optymizmem nastrajają wyraźne zapisy – wprowadzone do aktualizacji studium z 2014 r. – o istniejących na terenie Poznania zakładach ZZR, strefach zagrożeń wokół nich i możliwościach wystąpienia poważnej awarii przemysłowej. Nie zaobserwowano, aby pojęcie odległości bezpiecznej było używane w praktyce planistycznej. W artykule przedstawiono regulacje prawne obowiązujące na dzień 15 września 2015 r. oraz propozycje zmian związanych z koniecznością dostosowania przepisów obowiązujących w Polsce do wymagań nowej Dyrektywy Seveso III, która weszła w życie 1 czerwca 2015 r. Zdaniem autorki warto zastanowić nad rozszerzeniem projektu Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie ustalania bezpiecznej odległości przy lokalizacji zakładów stwarzających zagrożenie wystąpienia poważnej awarii o referencyjny model matematyczny do wyznaczania stref zagrożenia. Methodology: Work was performed in the following stages; identification of plant location in Poznań, assignment of area management plans to the plants and analysis of provisions within accessible planning documents. Descriptive methods were used in the analysis. Conclusion: Information about the location of plants with an elevated risk of an industrial accident and danger of a serious accident were found in one of the three analysed planning documents. This may be explained by the fact that all analysed local management plans were adopted before the introduction of regulatory requirements to incorporate an opinion about dangers of a serious industrial accidents. Consequently only one plant under scrutiny was categorised as a plant with an elevated risk of an industrial accident before adoption of the plan. A degree of optimism is generated by clear records, revealing the existence of industrial plants with an elevated risk of industrial accidents in the Poznań region, identification of the danger zone surrounding the plants and potential for a serious industrial accident, which was introduced into the study update of 2014. There was no evidence to show that that the concept of ‘safe distance’ was applied during planning. The article identified legal requirements effective from 15 September 2015, as well as proposed changes associated with the need to align Polish regulations to requirements of the new Seveso III Directive, which came into force on 1 June 2015. It may be pertinent to consider broadening draft regulations from the Minister for the Environment, dealing with the establishment of safe distances for the location of plants with a risk of a major accident, with the use of a mathematical reference model to identify danger zones.

3

A review of models for the atmospheric dispersion of heavy gases. Part II. Model quality evaluation

Markiewicz M. T.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2013

|

Vol. 20, nr 4

763--782

EN

This is the second paper of a two part review. In its first part mathematical models for atmospheric dispersion of heavy gases are classified and the distinguished groups of models are characterised. In this part procedures for the model quality evaluation are described and the main results of model evaluation exercises and databases with experimental data related to the subject are summarised. The quality of a model is clearly of great importance since the decisions concerning the safety of people, environment are based on model calculations. Attention is focused on activities carried out in the European Union countries and in the USA. These include the work of the groups of researchers called MEG, HGDEG, projects known under the names REDIPHEM, SMEDIS, DATABASE and the model evaluation exercise carried out by the Sigma Research Corporation.

PL

Publikacja ta stanowi drugą część dwuczęściowego artykułu. W pierwszej części dokonano klasyfikacji matematycznych modeli rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza i scharakteryzowano wyróżnione grupy. W tej części przedstawiono procedury oceny jakości modeli, podsumowano główne wyniki projektów, w których oceniano modele, i opisano bazy danych związane z zagadnieniem rozprzestrzeniania się gazów cięższych od powietrza. Jakość modeli ma bardzo duże znaczenie, jako że na podstawie wyników modelowania podejmowane są decyzje dotyczące bezpieczeństwa ludzi i środowiska. Uwagę zwrócono na działania podejmowane w krajach Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych Ameryki. Obejmuje to prace prowadzone przez grupy naukowców nazwane MEG, HGDEG, projekty znane pod nazwami REDIPHEM, SMEDIS, DATABASE i prace nad oceną jakości modeli w Sigma Research Corporation.

4

Mathematical modeling of heavy gas atmospheric dispersion over complex and obstructed terrain

Markiewicz M. T.

Archives of Environmental Protection

|

2010

|

Vol. 36, no. 1

81-94

EN

In this article the capabilities of mathematical heavy gas atmospheric dispersion models to describe the dispersion of heavy gases in complex and obstructed terrain are presented. The models have been categorized into three main classes: phenomenological (empirical) models, intermediate (engineering) models and computational fluid dynamic (research) models. Each group of models is discussed separately. The general features of the models are discussed briefly. Examples of the heavy gas atmospheric dispersion models capable to treat the influence of non-flat and obstructed terrain on the heavy gas dispersion result from the work carried out in the European Union and in the US. No model simulating the heavy gas atmospheric dispersion over complex or obstructed terrain has been yet developed in Poland. The need for future work on the effects of complex and obstructed terrain on the heavy gas atmospheric dispersion is expressed. Future research in the area should include both experimental and modeling work. In the context of this paper future modeling work is worth considering in more detail. It seems that all the approaches to describe the heavy gas atmospheric dispersion over complex and obstructed terrain are worth further attention. This opinion is supported by the fact that these approaches are used in different types of heavy gas dispersion models, which in turn differ in applications. The simpler methods are introduced to the simpler heavy gas atmospheric dispersion models applied mainly in the routine calculations. The advanced techniques capable to describe the flow near complicated geometries are used in the sophisticated models applied mainly as a research tools.

PL

W artykule przedstawiono możliwości uwzględnienia w modelach rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza opisu wpływu topografii, budynków i przeszkód terenowych na rozprzestrzenianie się gazów cięższych od powietrza. Modele podzielono na trzy grupy i wyróżniono: modele fenomenologiczne (empiryczne), modele pośrednie (inżynierskie) i modele obliczeniowej dynamiki płynów (badawcze). Każdą grupę modeli scharakteryzowano oddzielnie. Zasadnicze cechy modeli przedstawiono skrótowo. Przytoczone przykłady modeli rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza, uwzględniające wpływ topografii, budynków i przeszkód terenowych na przemieszczanie się gazów cięższych od powietrza, są rezultatem prac prowadzonych w krajach Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych. W Polsce jak dotąd nie opracowano takiego modelu. W artykule zwrócono uwagę na konieczność prowadzenia dalszych prac nad wpływem topografii, budynków i przeszkód na rozprzestrzeniane się gazów cięższych od powietrza w atmosferze. Przyszłe badania winny uwzględniać zarówno prace pomiarowe jak i matematyczne modelowanie. W kontekście tej publikacji warto bardziej dokładnie rozważyć prace nad modelami. Wydaje się, że wszystkie podejścia stosowane przy opisie rozprzestrzeniania się gazów cięższych od powietrza w terenie o skomplikowanej topografii, w pobliżu budynków i przeszkód terenowych warte są dalszej uwagi. Opinię tę popiera fakt, że różne podejścia są stosowane w różnych rodzajach modeli gazów cięższych od powietrza, które z kolei mają różne zastosowania. Prostsze metody są wprowadzane do prostszych modeli gazów cięższych od powietrza stosowanych głównie w rutynowych obliczeniach. Zaawansowane techniki zdolne do opisu przepływu w pobliżu skomplikowanych geometrycznie obiektów są używane w wyrafinowanych modelach stosowanych głównie jako narzędzia badawcze.

5

Methods of the wet deposition description in air pollution dispersion models

Markiewicz M. T.

Environment Protection Engineering

|

2007

|

Vol. 33, nr 1

113-120

EN

In this article, two methods of the parameterization of wet deposition are described. The simple method can be used for each type of air pollution dispersion model. A more advanced method is based on an independent cloud module and built into numerical pollution dispersion models.

PL

Na przebieg procesu wymywania zanieczyszczeń z atmosfery ma wpływ wiele czynników. Ważny jest zarówno rodzaj substancji usuwanej i jej chemiczne właściwości, jak i rodzaj i charakterystyka hydrometrów, za pośrednictwem których ten proces zachodzi. Zazwyczaj wyróżnia się wymywanie zanieczyszczeń w chmurach, ich wymywanie przez opady atmosferyczne oraz ich przechwytywanie przez podłoże podczas wślizgiwania się mas powietrza po zboczach. Opis zjawiska wymywania zanieczyszczeń z atmosfery w modelach rozprzestrzeniania się tych zanieczyszczeń jest z konieczności upraszczany. W modelach atmosferycznych rozróżnia się dwie podstawowe metody parametryzacji wymywania zanieczyszczeń. W metodzie pierwszej zjawisko to opisuje się, korzystając z pojedynczego parametru, którym jest współczynnik wymywania zanieczyszczenia z atmosfery (A). Metoda druga jest znacznie bardziej rozbudowana. Polega na wprowadzeniu do systemu modelowania procesów atmosferycznych współpracujących ze sobą modułów, które opisują powstawanie chmur i opadów, przemiany chemiczne zanieczyszczeń z atmosfery. Moduły te umożliwiają względnie szczegółowy opis procesów zachodzących w chmurach i tych towarzyszących opadom i są realizowane w modelach numerycznych opracowanych pod koniec lat osiemdziesiątych.

6

Methods of determining meteorological data used in air pollution dispersion models.

Markiewicz M. T.

Environment Protection Engineering

|

2007

|

Vol. 33, nr 4

75-86

EN

The methods of determining meteorological data used in air pollution dispersion models are classified and each class is described. Relationships between these methods and different groups of air pollution dispersion models are presented.

PL

Modele rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym wymagają wielu danych wejściowych takich jak: dane o emisji, dane meteorologiczne i dane fizjograficzne. Dane meteorologiczne są wyznaczane za pomocą metod tradycyjnych, preprocesorów meteorologicznych, meteorologicznych modeli diagnostycznych i meteorologicznych modeli prognostycznych. Można zauważyć, że zazwyczaj bardziej skomplikowany model rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń wymaga stosowania bardziej zaawansowanych metod wyznaczania pól meteorologicznych. Najczęściej spotykane powiązania między technikami wyznaczania pól meteorologicznych i modelami rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu przedstawiono w tabeli 3.

7

Przemiany chemiczne NOx i SO2 w troposferze

Markiewicz M. T.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2003

|

T. 6, nr 1

87-105

PL

Opisano podstawowe procesy chemiczne, jakim podlegają w troposferze zanieczyszczenia atmosferyczne. Uwagę skupiono na najbardziej powszechnych zanieczyszczeniach, którymi są ditlenek siarki i tlenki azotu. Wśród procesów chemicznych zachodzących w fazie gazowej przedstawiono: podstawowy cykl fotochemiczny w układzie NO2, NO i O3, proces degradacji węglowodorów, źródła wolnych rodników, reakcje chemiczne prowadzące do powstawania PAN-u i gazowego HNO3 oraz reakcje utleniania SO2 prowadzące do powstawania aerozoli siarczanowych. Omawiając podstawowe reakcje chemiczne rozpuszczonego w wodzie ditlenku siarki, wyróżniono reakcje przebiegające z udziałem ozonu, natlenku wodoru, rodników OH· i HOܨ, związków azotu oraz wybranych związków organicznych. Podobnie opisano przebiegające w fazie wodnej przemiany tlenków azotu. W dalszej kolejności przedstawiono źródła O3, H2O2, OH · i HOܨ w roztworach wodnych. Opisując przemiany tlenków azotu i ditlenku siarki na powierzchni cząstek stałych, przytoczono wyniki eksperymentów, w których uwzględniono powierzchnie węglowe, jak również lotne popioły, cząstki gleby, tlenki i kryształki soli morskiej. Materiał zawarty systematyzuje i podsumowuje stan wiedzy w tej szybko rozwijającej się dziedzinie.

EN

Chemical processes taking place in the troposphere are very complex. Many chemical substances are involved in these processes. The group of organic substances is especially large. If one would like to specify all the simple chemical reactions it would take dozens of thousands of chemical reactions between hundreds or even thousands of substances. However it is possible to understand the transformations taking place in the complex chemical system analyzing the simplified chemical system. In this article basic chemical processes of air pollutants taking place in the troposphere are described. The attention is focused on the chemical transformations of the most popular air pollutants: sulfur dioxide and nitrogen oxides. The description of chemical processes taking place in the gas phase includes the following: the basic photochemical cycle in the NO2, NO and O3 system, degradation of hydrocarbons, the sources of free radicals, the chemical reactions producing PAN and gas-phase HNO3 as well as the chemical reactions of SO2 oxidation producing sulphuric aerosols. The presentation of chemical reactions of the dissolved SO2 covers reactions involving ozone, hydroperoxide, hydroxy and peroxy radicals, nitrogen species and some organic species. The transformations of nitrogen oxides in the liquid phase are described in the similar way. In the following chapter the sources of O3, H2O2, OH · and HOܨ in the liquid phase are described. The description of transformations of nitrogen oxides and sulphur dioxide on the surfaces of solid particles includes the results of experiments in which carbon surfaces, dust and soil particles, oxides surfaces and sea salt particles were used. The text is based on the up-to-date literature.

8

Suche osiadanie zanieczyszczeń na podłożu i jego parametryzacja w modelach rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

Markiewicz M. T.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 3-4

331-347

PL

Zaprezentowano metody opisu suchej depozycji zanieczyszczeń na podłożu w modelach rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego. Prezentację metod poprzedza opis zjawiska suchego osiadania zanieczyszczeń na podłożu i ogólna klasyfikacja modeli rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza. Pierwsza z przedstawianych w artykule metod jest metodą najmniej skomplikowaną i znaną najdłużej. W tej metodzie opis suchej depozycji zanieczyszczeń na podłożu opiera się na pojedynczym parametrze - prędkości suchego osiadania zanieczyszczeń na podłożu. Wartość tego parametru jest najczęściej uzależniana od rodzaju zanieczyszczenia i rodzaju podłoża. Ta metoda parametryzacji może być stosowana we wszystkich rodzajach modeli rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza. W dalszej kolejności w artykule opisano bardziej zaawansowane metody parametryzacji suchego osiadania zanieczyszczeń na podłożu, w tym metodę "dużego liścia". Metody te są stosowane przede wszystkim w modelach numerycznych teorii K. W tych metodach nie korzysta się ze stablicowanych wartości prędkości osiadania, lecz proces suchego osiadania zanieczyszczeń na podłożu jest modelowany z użyciem tzw. rezystancji. Rezystancja, inaczej opór transportu zanieczyszczeń, jest definiowana jako odwrotność prędkości osiadania. Przez analogię do oporu elektrycznego rezystancja suchego osiadania jest dzielona na elementy składowe (rezystancje składowe) i obliczana z formuł matematycznych. W przypadku cząstek aerozoli dodatkowo uwzględniana jest prędkość opadania.

EN

Atmospheric pollutants are removed from the atmosphere by dry and wet deposition. Wet deposition is the process, in which gases and aerosol particles are absorbed into atmospheric droplets and afterwards they are transported by the precipitation to the surface of Earth. Dry deposition is the process, in which pollutants are transported by air motions to the surface of the Earth and afterwards they are adsorbed or absorbed by the soil, plants, water and other materials covering the ground surface. Here it should be stressed that the terms "dry" and "wet" are not related to the surface of Earth but to the way, in which the pollutants are transported towards it. The dry deposition of gases and aerosol particles is a complex process as it is influenced by many factors such as: meteorological conditions, the type of the pollutant and its physical and chemical properties, the type of the surface and its characteristic. In this article the dry deposition parametrization methods used in the air pollution models are reviewed. Before the specific methods are presented the dry deposition process is described and the classification of the air quality models is given. The description of the dry deposition parametrization methods starts with the simple one, in which the single parameter called the dry deposition velocity is used. This method can be applied to any kind of the air pollution model. Next the more advanced methods of the dry deposition parametrization are described including the "Big leaf model". These methods are commonly applied in the numerical K-theory air quality models. In these methods the dry deposition of pollutants is modelled using the so-called resistances. The resistance is defined as the reverse of the dry deposition velocity. By analogy to the electrical resistance the dry deposition resistance is calculated as the sum of specific resistances. In case of the aerosol particles the settling velocity in addition is taken into account.

9

Przegląd schematów numerycznego całkowania chemicznych równań kinetycznych opisujących nieliniowe procesy chemiczne zachodzące w atmosferze

Markiewicz M.T., Syrewicz P.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2001

|

Vol. 8, nr 1

39-59

PL

Omówiono numeryczne metody całkowania systemu sztucznych równań różniczkowych zwyczajnych (ODEs), który opisuje chemiczne transformacje zanieczyszczeń w atmosferze. Przegląd obejmuje metody całkowania o ogólnym przeznaczeniu oraz metody opracowane specjalnie do zastosowania w modelach jakości powietrza atmosferycznego. Przedstawiono wyniki prac porównujących poszczególne metody całkowania prowadzone przez różne zespoły badawcze.

EN

Numerical integration methods of the stiff systems of ordinary differential equations (ODEs) describing the chemical transformations of pollutants in the atosphere are described. A review covers both general purpose ODE solvers and special purpose ones developed for atmospheric chemistry problems. Results of different comparative studies of ODE solution techniques carried out by different teams are presented.

10

A review of chemically reactive plume models. Part I. Models incorporating macro-mixing process

Markiewicz M. T.

Environment Protection Engineering

|

1998

|

vol. 24, nr 3-4

5-25

EN

Chemically reactive plume models describing the formation of secondary pollutants in plumes emitted from tall stacks are presented. The models are grouped together in classes according to the way in which turbulent mixing processes are described. The term turbulent mixing involves here both macro-mixing and micro-mixing. Macro-mixing processes account for the variation of mean concentrations, while micro-mixing processes affect the deviations from the mean values. The review is divided into two parts: part I presents the models, in which only macro-mixing processes are taken into account, while part II devoted to the models, which either represent micro-mixing processes or account for both macro- and micro-mixing processes.

PL

Przedstawiono modele smug reaktywnych chemicznie. Opisują one proces powstawania zanieczyszczeń wtórnych w smugach emitowanych z wysokich punktowych źródeł emisji. Modele zostały podzielone na klasy zależnie od sposobu opisu procesów mieszania turbulencyjnego. Termin mieszanie turbulencyjne obejmuje makromieszanie i mikromieszanie. Procesy makromieszania odnoszą się zmian stężeń średnich, podczas gdy procesy mikromiesznia są związane z fluktuacjami stężeń, tj. odchyleniami stężeń od wartości średnich. Przegląd modeli obejmuje dwie części. W pierwszej z nich pokazano modele, w których uwzględniono tylko procesy makromieszania, w części drugiej natomiast modele dotyczące procesów mikromieszania, jak też modele opisujące oba te procesy, tj. mikro- i makromieszanie.