An introduction to environmental engineering - air pollution

1. ‫هوا‬ ‫آلودگی‬
‫پور‬ ‫شفیع‬ ‫دکتر‬
‫انواری‬ ‫احمد‬ ‫مهندس‬
‫پاییز‬1391

2. ‫اتمسفری‬ ‫موتور‬
Atmospheric Engine
•‫تب‬ ‫گازها‬ ‫انبساط‬ ‫یا‬ ‫و‬ ‫نمودن‬ ‫متراکم‬ ‫حال‬ ‫در‬ ً‫ا‬‫مستمر‬ ‫که‬ ‫دارد‬ ‫شباهت‬ ‫موتور‬ ‫یک‬ ‫به‬ ‫زیادی‬ ‫حد‬ ‫تا‬ ‫اتمسفر‬‫و‬ ‫گرما‬ ‫ادل‬
‫ها‬ ‫اختشاش‬ ‫افزایش‬(torbulance)‫است‬.‫کند‬ ‫می‬ ‫تامین‬ ‫خورشید‬ ‫را‬ ‫موتور‬ ‫این‬ ‫درآورنده‬ ‫حرکت‬ ‫انرژی‬.‫اختالف‬
‫ت‬ ‫زمین‬ ‫گردش‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫زمین‬ ‫دور‬ ‫جو‬ ‫کل‬ ‫درآوردن‬ ‫گردش‬ ‫به‬ ‫موجب‬ ‫قطبین‬ ‫و‬ ‫استوا‬ ‫بین‬ ‫ورودی‬ ‫گرمای‬ ‫بین‬‫با‬ ‫وام‬
‫دما‬ ‫اختالف‬‫و‬‫هدایتی‬ ‫ضریب‬‫شود‬ ‫می‬ ‫هوایی‬ ‫و‬ ‫آب‬ ‫تغییرات‬ ‫باعث‬ ‫خشکی‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫اقیانوس‬.
•‫آورد‬ ‫می‬ ‫وارد‬ ‫فشار‬ ‫دارد‬ ‫قرار‬ ‫آن‬ ‫زیر‬ ‫آنچه‬ ‫هر‬ ‫و‬ ‫هوا‬ ‫جرم‬.‫باشد‬ ‫می‬ ‫ارتفاع‬ ‫از‬ ‫بیش‬ ‫عمق‬ ‫بر‬ ‫فشار‬ ‫آب‬ ‫همانند‬.‫ای‬ ‫از‬‫رو‬ ‫ن‬
‫باشند‬ ‫می‬ ‫بیشتر‬ ‫یا‬ ‫کمتر‬ ‫فشار‬ ‫دارای‬ ‫سطوح‬ ، ‫هواشناسی‬ ‫های‬ ‫نقشه‬ ‫روی‬ ‫بر‬.‫خطوط‬ ‫ادامه‬ ‫های‬ ‫شکل‬ ‫در‬‫بیضوی‬
‫فشار‬ ‫هم‬ ‫خطوط‬ ، ‫هواشناسی‬ ‫های‬ ‫نقشه‬ ‫روی‬(Isobar)‫دهند‬ ‫می‬ ‫تشکیل‬ ‫را‬.

3. ‫اتمسفری‬ ‫موتور‬
Atmospheric Engine

4. Climate patterns and moisture distribution

5. •‫م‬ ‫تر‬ ‫پایین‬ ‫فشار‬ ‫با‬ ‫سطوح‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫باالتر‬ ‫فشار‬ ‫با‬ ‫سطوح‬ ‫از‬ ‫باد‬‫یعنی‬ ‫وزد‬ ‫ی‬
‫شکل‬ ‫در‬(‫الف‬)‫شود‬ ‫می‬ ‫جابجا‬ ‫هوا‬ ‫پایین‬ ‫به‬ ‫باال‬ ‫از‬.
‫الف‬)Anticyclone–‫ضدگردش‬–‫شناسیم‬ ‫می‬ ‫هوا‬ ‫سکون‬ ‫نام‬ ‫به‬
‫ب‬)cyclone-‫گردشی‬

6. •‫شکل‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫گونه‬ ‫همان‬ ‫شمالی‬ ‫نیمکره‬ ‫در‬ ‫باد‬ ‫جهت‬ ‫بنابراین‬(b)‫می‬ ‫مالحظه‬
‫ف‬ ‫برای‬ ‫و‬ ‫سیکلون‬ ‫آنتی‬ ‫باال‬ ‫فشارهای‬ ‫برای‬ ً‫ا‬‫اصطالح‬ ‫که‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫شود‬‫شارهای‬
‫گویند‬ ‫سیکلون‬ ‫پایین‬.
•‫آسمان‬ ‫با‬ ‫ها‬ ‫سیکلون‬ ‫و‬ ‫داشته‬ ‫ارتباط‬ ‫صاف‬ ‫آسمان‬ ‫با‬ ‫ها‬‫سیکلون‬ ‫آنتی‬‫ابر‬ ‫با‬ ‫همراه‬ ‫ی‬
‫تورنادوها‬ ‫واقع‬ ‫و‬(Tornados)‫هاریکنها‬ ‫و‬(Hurricans)‫نوع‬ ‫بدترین‬
‫باشند‬ ‫می‬ ‫ها‬ ‫سیکلون‬.
•‫خ‬ ‫که‬ ‫زمانی‬ ‫باشد‬ ‫می‬ ‫آنها‬ ‫شیب‬ ‫و‬ ‫فشار‬ ‫سطوح‬ ‫از‬ ‫تابعی‬ ‫نیز‬ ‫باد‬ ‫سرعت‬‫هم‬ ‫طوط‬
‫ب‬ ‫خواهد‬ ‫زیاد‬ ‫فشار‬ ‫گرادیان‬ ‫باشند‬ ‫یکدیگر‬ ‫به‬ ‫نزدیکتر‬ ‫بسیار‬ ‫فشار‬‫باد‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫ود‬
‫فاص‬ ‫فشار‬ ‫سطح‬ ‫نظر‬ ‫از‬ ‫یکدیگر‬ ‫با‬ ‫فشار‬ ‫هم‬ ‫خطوط‬ ‫چنانچه‬ ‫ولی‬ ‫باال‬ ‫نیز‬‫زیادی‬ ‫له‬
‫نخواهی‬ ‫باد‬ ً‫ال‬‫اص‬ ‫و‬ ‫پایین‬ ‫باد‬ ‫سرعت‬ ‫باشند‬ ‫پراکنده‬ ‫یا‬ ‫و‬ ‫باشند‬ ‫داشته‬‫داشت‬ ‫م‬.
•‫از‬ ‫باالتر‬ ‫سرعت‬2 m/s‫نس‬ ‫آن‬ ‫از‬ ‫کمتر‬ ‫سرعت‬ ‫با‬ ‫جریانات‬ ‫وبه‬ ‫گوییم‬ ‫باد‬ ‫را‬‫یم‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫گفته‬.

7. ‫فشار‬ ‫کم‬ ‫و‬ ‫پرفشار‬ ‫جبهه‬
‫پرفشا‬ ‫جبهه‬‫ر‬
‫فش‬ ‫کم‬ ‫جبهه‬‫ار‬

8. Cyclones
Anticyclones

10. ‫کوریولیسی‬ ‫اثر‬
•‫با‬ ‫جهت‬ ، ‫ندارد‬ ‫خود‬ ‫دور‬ ‫به‬ ‫گردش‬ ‫زمین‬ ‫کره‬ ‫که‬ ‫کنیم‬ ‫فرض‬ ‫چنانچه‬‫د‬
‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫فشار‬ ‫هم‬ ‫خطوط‬ ‫بر‬ ‫عمود‬.‫حال‬ ‫در‬ ‫زمین‬ ‫که‬ ‫آنجایی‬ ‫از‬ ‫لیکن‬
‫می‬ ‫افزوده‬ ‫باد‬ ‫حرکت‬ ‫به‬ ‫باالبرنده‬ ‫ای‬ ‫زاویه‬ ‫نیروی‬ ‫یک‬ ‫است‬ ‫چرخش‬‫شود‬
‫کوریولیس‬ ‫نیروی‬ ، ‫باالبرنده‬ ‫نیروی‬ ‫آن‬ ‫به‬ ‫که‬Coliolis force‫اثر‬ ‫به‬ ‫و‬
‫کوریولیسی‬ ‫اثر‬ ‫حاصله‬Coriolis effect‫شود‬ ‫می‬ ‫گفته‬.

11. ‫کوریولیسی‬ ‫اثر‬
‫شکل‬(b) ‫شکل‬(a)

12. Sea/Land Breeze and Circulation
What is the wind
direction at night?
During the day?
Will sea breeze
continue inland for a
long distance?
‫و‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫گرم‬ ‫آب‬ ‫از‬ ‫تر‬ ‫سریع‬ ‫زمین‬
‫دست‬ ‫از‬ ‫را‬ ‫خود‬ ‫گرمای‬ ‫نیز‬ ‫تر‬ ‫سریع‬
‫دهد‬ ‫می‬.‫روزها‬ ‫سواحل‬ ‫در‬ ‫این‬ ‫بنابر‬
‫ها‬ ‫شب‬ ‫و‬ ‫خشکی‬ ‫به‬ ‫دریا‬ ‫سمت‬ ‫از‬ ‫باد‬
‫باشد‬ ‫می‬ ‫برعکس‬.

13. Sea/Land Breeze and Circulation

14. At night, cold air and pollutants drain downhill and settle in low-lying valleys.

15. ‫حرارتی‬ ‫جزیره‬
•‫م‬ ‫پس‬ ‫باز‬ ‫شدیدتری‬ ‫نرخ‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫جذب‬ ‫را‬ ‫گرما‬ ‫مصنوعی‬ ‫یا‬ ‫و‬ ‫طبیعی‬ ‫مواد‬ ‫که‬ ‫هنگامی‬‫دهند‬ ‫ی‬
‫شوند‬ ‫می‬ ‫مشخص‬ ‫های‬ ‫محدوده‬ ‫در‬ ‫حرارتی‬ ‫جزایر‬ ‫ایجاد‬ ‫باعث‬.
•‫ب‬ ‫پشت‬ ‫یا‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫ساختمان‬ ‫نمای‬ ‫در‬ ‫رفته‬ ‫کار‬ ‫به‬ ‫مواد‬ ، ‫ها‬ ‫خیابان‬ ‫سطوح‬ ، ‫آجرها‬ ‫شهر‬ ‫در‬‫ام‬
‫جری‬ ‫باعث‬ ‫نوبه‬ ‫به‬ ‫که‬ ‫شده‬ ‫حرارتی‬ ‫جزایر‬ ‫گیری‬ ‫شکل‬ ‫باعث‬ ‫فوق‬ ‫خاصیت‬ ‫با‬ ‫ها‬‫انهای‬
‫رود‬ ‫می‬ ‫بین‬ ‫از‬ ‫شدید‬ ‫بادهای‬ ‫توسط‬ ‫فقط‬ ‫اثر‬ ‫این‬ ‫که‬ ‫شوند‬ ‫می‬ ‫همرفتی‬ ‫عمودی‬.
•‫بد‬ ‫هم‬ ‫و‬ ‫باشند‬ ‫خوب‬ ‫توانند‬ ‫می‬ ‫هم‬ ‫حرارتی‬ ‫جزایر‬.‫ه‬ ‫شهری‬ ‫های‬ ‫محیط‬ ‫برای‬ ‫ویژه‬ ‫به‬‫مان‬
‫کم‬ ‫باعث‬ ‫هوا‬ ‫صعودی‬ ‫حرکت‬ ‫حال‬ ‫در‬ ‫جریان‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫دیده‬ ‫شکل‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫طور‬‫تر‬
‫گ‬ ‫می‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫آالینده‬ ‫شدن‬ ‫تر‬ ‫رقیق‬ ‫باعث‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫اتمسفر‬ ‫پایداری‬ ‫اثرات‬ ‫شدن‬‫که‬ ‫ردد‬
‫خوب‬‫پای‬ ‫شرایط‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫ها‬ ‫آالینده‬ ‫غلظت‬ ‫که‬ ‫شهر‬ ‫جوار‬ ‫هم‬ ‫های‬ ‫محیط‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫است‬‫داری‬
‫که‬ ‫دارند‬ ‫می‬ ‫نگه‬ ‫زمین‬ ‫به‬ ‫تر‬ ‫پایین‬ ‫سطوح‬ ‫در‬‫بد‬‫است‬.

16. ‫حرارتی‬ ‫جزیره‬

17. On a clear, relatively calm night, a weak country breeze carries pollutants from the outskirts into
the city, where they concentrate and rise due to the warmth of the city’s urban heat island. This
effect may produce a pollution (or dust) dome from the suburbs to the center of town.
‫حرارتی‬ ‫جزیره‬

18. Urban air circulation pattern associated with heat island
phenomenon.
• Similar to a sea breeze on an island
• Result in “dust dome”
‫حرارتی‬ ‫جزیره‬

19. Q: When does the effect break?
‫حرارتی‬ ‫جزیره‬

20. Plume Affected by Heat Island Effect
Toward a city Within a city

21. ‫باد‬ ‫گل‬
•‫ب‬ ، ‫سرعت‬ ، ‫جهت‬ ‫تعیین‬ ‫یا‬ ‫و‬ ‫میزان‬ ‫ترسیم‬ ‫برای‬ ‫نمودارها‬ ‫نوع‬ ‫این‬‫سماد‬
(‫فرکانس‬)‫ا‬ ‫تر‬ ‫طوالنی‬ ‫زمانی‬ ‫دوره‬ ‫یک‬ ‫یا‬ ‫سال‬ ‫طول‬ ‫در‬ ‫غالب‬ ‫بادهای‬‫یجاد‬
‫گردد‬ ‫می‬.‫م‬ ‫استفاده‬ ‫نمودارها‬ ‫این‬ ‫از‬ ‫ها‬ ‫آالینده‬ ‫پراکنش‬ ‫برای‬ ‫معموال‬‫ی‬
‫آالیندگی‬ ‫باد‬ ‫گل‬ ‫محققین‬ ‫گاهی‬ ‫و‬ ‫کنند‬(Pollution Rose)‫نیز‬ ‫را‬
‫کنند‬ ‫می‬ ‫ترسیم‬ ‫هایی‬ ‫محدوده‬ ‫برای‬.

22. Wind speed and direction are typically quite variable
164/720 = 23%
16/720 = 2.2%, 24/720 = 3.3%, 70/720 = 9.7%
‫باد‬ ‫گل‬

23. Monthly Wind Rose of Gainesville
What is the major wind direction in Gainesville?
What is the impact on local air quality if the wind is
variable? What if it’s persistent?