4.2.4. Nồng độ

Nồng độ có thể được đo dựa trên khối lượng, tức là khối lượng các hạt trên một đơn vị thể tích không khí.

Nồng độ bụi và cát trong khí quyển thay đổi nhiều theo vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, kiểu và mức độ hoạt động. Trong các điều kiện nhất định, đa số bụi và cát có thể thoát ra khỏi bề mặt một cách cục bộ và tạm thời trong khi đó bụi lơ lửng bị gió cuộn đi.

Bảng 2 chỉ ra các nồng độ điển hình trong các vùng khác nhau trong khu vực có khí hậu ôn hòa.

Bảng 2 - Nồng độ điển hình của bụi và cát

Vùng

Mật độ bụi và cát

mg/m³

Nông thôn và ngoại ô

...

...

...

Khu công nghiệp

40 đến 110

100 đến 450

500 đến 2 000

Nồng độ bụi và cát cao hơn có thể thấy trong các điều kiện gây ra, ví dụ do máy bay lên thẳng và các phương tiện có bánh xích, số liệu cụ thể về dải nồng độ được cho trong Phụ lục A.

Nồng độ bụi và cát điển hình ở những độ cao khác nhau bên trên sa mạc được thể hiện trong Bảng 3.

Bảng 3 - Nồng độ bụi và cát ở các độ cao khác nhau trên sa mạc

Điều kiện về tầm nhìn

Độ cao

...

...

...

Nồng độ bụi và cát

mg/m³

Trời quang mây, tầm nhìn xa 130 km

Bão bụi và cát, tầm nhìn xa 300 m, vận tốc không khí (10 - 15) m/s

150

...

...

...

600

1 200

1 800

150

300

600

900

1 200

210

...

...

...

170

140

55

2 000

17 400

7 000

1 800

640

Nồng độ bụi và cát và sự có mặt của các hạt kích cỡ lớn tăng lên theo tốc độ tăng của gió. Hình 2 minh họa khái quát mối quan hệ này, nhưng mối quan hệ này còn thay đổi theo một số yếu tố khác như nhiệt độ, độ ẩm, mật độ các hạt, v.v… Các hạt lớn hơn 150 m nhìn chung bị giữ ở lớp không khí trong phạm vi 1 m phía trên mặt đất. Trong lớp không khí này, khoảng một nửa lượng cát (tính theo khối lượng) chuyển động cách mặt đất 10 mm, còn hầu hết số còn lại nằm trong phạm vi 100 mm đầu tiên.

...

...

...

Môi trường bụi và cát bị ảnh hưởng hoặc bị khống chế bởi các yếu tố như địa hình, gió, nhiệt độ, độ ẩm và giáng thủy. Trong số các yếu tố này không có yếu tố nào mà bản thân nó có thể khẳng định được một vùng có vấn đề về bụi hay không; mà đòi hỏi phải có sự kết hợp của hai hoặc nhiều yếu tố. Trong các trường hợp khắc nghiệt nhất xuất hiện trong tự nhiên, ví dụ như vùng sa mạc, tất cả các yếu tố này nhìn chung là có mức khắc nghiệt trong phạm vi các giá trị dẫn đến nồng độ dày đặc bụi và cát. Đặc trưng vật lý của địa hình có thể thúc đẩy việc hình thành gió mạnh với tốc độ đủ để gây ra bão bụi và cát. Đặc trưng về địa hình như khe núi làm tăng tốc độ gió về căn bản khi không khí đi qua khu vực bị hẹp lại.

Cát được phân bố rộng rãi trên khắp bề mặt trái đất. Các sa mạc chính được liệt kê trong Bảng 4 là những nguồn chủ yếu trong tự nhiên sinh ra bụi và cát cuốn theo gió. Các sa mạc chính tạo thành khoảng một phần năm tổng diện tích đất đai. Tất cả các lục địa đều có những bãi biển đầy cát với độ rộng khác nhau, và có nhiều vùng lắng đọng cát rộng lớn tại hoặc gần những bề mặt trong nhiều vùng đất liền trước đây được bao phủ bởi nước.

Bảng 4 - Các sa mạc chính

Tên

Địa phương

Diện tích ước tính

10⁶ km²

Sahara

Ôxtrâylia

...

...

...

Thổ Nhĩ Kỳ

Bắc Mỹ

Patagonia

Thar

Kalaaharl

Iran

Atacama-Peruvian

Taklamakan

Bắc Phi

...

...

...

Bán đảo ả rập

Tây Nam Liên Bang Xô Viết (cũ)

Mỹ và Mexico

Ác hen ti na

Ấn độ và Pakistan

Nam Phi

Iran

Chi lê và Pê ru

Trung Quốc

...

...

...

3,4

2,6

1,9

1,3

0,7

0,6

0,6

0,4

0,4

...

...

...

Trái ngược với cát, các hạt bụi, do vận tốc thấp, có thể duy trì ở trạng thái lơ lửng không xác định trong không khí và có thể rơi trên các bề mặt bất kỳ ở mọi nơi. Trong điều kiện khô, vùng đất có trên 9 % khối lượng là các hạt bụi có thể trở thành vùng bụi vừa và có trên 14 % thì có khả năng là vùng rất bụi. Theo cách đó, nếu có trên 40 % bề mặt là đất của trái đất, không kể Nam cực, được phân loại là vùng thiếu ẩm và 40 % nữa là vùng khô thì có thể cho rằng bụi có mặt trên hầu khắp các bề mặt là đất của trái đất trong các mùa của năm.

Ngay trong các khu vực có mưa nhiều, bụi vẫn tiếp tục trở thành vấn đề khi lớp bảo vệ bề mặt bị phá vỡ. Đa số các vùng đất ẩm thoát nước nhanh dẫn đến sói mòn đất và trở thành bụi trong thời gian ngắn đáng kể sau khi mưa to.

Sự xuất hiện gió ở những khu vực trong nội địa có gió vừa được thể hiện trên Hình 3.

Tốc độ lắng của các hạt có kích cỡ khác nhau được thể hiện trên Hình 4. Từ biểu đồ này có thể đánh giá thời gian lắng. ảnh hưởng của các luồng không khí (nhiệt và các yếu tố khác) đến thời gian lắng phải được xem xét đối với các hạt có kích cỡ nhỏ.

5. Bụi và cát trong các vị trí có mái che và vị trí được che kín

5.1. Đặc tính của bụi và cát

5.1.1. Các loại bụi

Trong các vị trí có mái che hoặc được che kín đều có thể tìm thấy các loại bụi như thạch anh, bột gắn, bột mỳ, sợi hữu cơ, v.v…

5.1.2. Phân bố kích cỡ hạt

...

...

...

5.1.3. Tốc độ tích tụ bụi

Giá trị điển hình của tốc độ tích tụ bụi trong các khu vực khác nhau được thể hiện trong Bảng 5. Giá trị tích tụ bụi và cát đại diện cho bụi và cát trong không gian ngoài trời. Giá trị này không tính đến bụi cục bộ trong các vị trí được che kín, ví dụ như nhà máy, nhà máy xi măng, nhà máy cưa và một số nơi tương tự mà ở đó sự tích tụ tăng theo quá trình sản xuất.

Bảng 5 - Tốc độ tích tụ bụi và cát điển hình

Khu vực

Tốc độ tích tụ bụi và cát

mg/(m² × h)

Nông thôn và ngoại ô

Thành phố

Khu công nghiệp

...

...

...

15 đến 40

40 đến 80

5.2. Yếu tố ảnh hưởng đến môi trường bụi và cát

5.2.1. Quy định chung

Ảnh hưởng của bụi và cát trong các vị trí có mái che hoặc được che kín khác nhau đáng kể ở những vị trí ngoài trời khác nhau, ví dụ bão bụi có thể tăng lên ở những vị trí sa mạc, môi trường cục bộ xung quanh xe cộ đang chuyển động trên những con đường đầy bụi, v.v…

Bụi và cát xuất hiện trong các vị trí có mái che hoặc được che kín được sinh ra từ một số nguồn. Bụi và cát có thể là các tinh thể thạch anh, muối để chống đóng băng, phân bón, v.v…thâm nhập vào các vị trí này, ví dụ thông qua các ống thông gió hoặc cửa sổ được lắp không khít.

Bụi cũng có thể là những sợi nhỏ bằng vật liệu tự nhiên hoặc nhân tạo, sinh ra ví dụ từ quần áo hoặc thảm trong sử dụng bình thường ở phòng khách hoặc văn phòng.

Các nguồn bụi khác được tìm thấy trong các kho thóc, ví dụ hạt giống, và trong các nhà máy bột mỳ.

Vật liệu và phân bố kích cỡ hạt là khác nhau đối với các loại bụi khác nhau. Điểm duy nhất giống nhau là kích cỡ hạt lớn nhất. Xem 5.1.2.

...

...

...

Trong các vị trí có mái che hoặc được che kín có chuyển động của không khí không đáng kể, ghi nhận được các tác động dưới đây:

a) Tích tụ

Tích tụ bụi và cát trên sản phẩm có thể xuất hiện do bốn cơ chế khác nhau :

- tích tụ trong không khí tĩnh lặng;

- tích tụ trên các bề mặt có mái che;

- bị hút bởi các lực tĩnh điện;

- bị giữ lại trong các khe hở hẹp, ví dụ trong các bộ lọc có cưỡng bức tuần hoàn không khí.

Chuyển động của không khí có khuynh hướng làm chậm hoặc hạn chế sự tích tụ của bụi và cát.

b) Xâm nhập

...

...

...

- được mang vào bên trong bởi tuần hoàn không khí cưỡng bức;

- được mang vào bên trong bởi chuyển động nhiệt của không khí;

- được bơm vào bên trong bởi dãn nở nhiệt và lực nén của không khí hoặc do thay đổi áp suất khí quyển.

6. Sương muối

6.1. Đặc tính của sương muối

6.1.1. Thành phần

Khí quyển trên biển và ở các vùng bờ biển thường có độ mặn lớn, gồm muối ở dạng hạt rắn hoặc dưới dạng các giọt nhỏ dung dịch muối nhưng cũng chứa nhiều thành phần khác. Các thành phần trong khí quyển có muối xấp xỉ bằng các thành phần tìm thấy trong nước biển. Hàm lượng muối có trong nước biển tự nhiên có thể lấy là 3,4 %, và thay đổi cao hơn hoặc thấp hơn giá trị này tùy theo vị trí địa lý và yếu tố khí hậu. Ví dụ, ở Biển Đỏ giá trị này vào khoảng 4 %.

Độ mặn được xác định là tổng lượng chất rắn, tính bằng gam, chứa trong 1 kg nước biển, khi tất cả brom và iot được thay bằng lượng clo tương đương, tất cả các cácbonat được chuyển thành oxit và các chất hữu cơ được ôxy hóa hoàn toàn.

Thành phần cơ bản của nước biển được thể hiện trong Bảng 6.

...

...

...

Thành phần

Số lượng

g/kg

Độ mặn tính bằng phần trăm

Ion âm

Natri

Magie

Canxi

Kali

...

...

...

Ion dương

Clo

Sunphat

Bicacbonat

Brom

Borat

10,47

1,28

...

...

...

0,38

0,013

18,97

2,65

0,14

0,065

0,027

...

...

...

3,7

1,2

1,1

0,05

55,2

7,7

0,4

0,2

...

...

...

CHÚ THÍCH: Nước biển tự nhiên nhìn chung bị nhiễm bẩn bởi các chất gây ô nhiễm được đưa vào do xả chất thải từ các nguồn khác nhau như tàu biển và các nhà máy công nghiệp, và các chất nhiễm bẩn này có thể làm tăng hoạt động của vi khuẩn.

6.1.2. Nồng độ và sự lắng đọng

Nồng độ của các chất dạng hạt cụ thể lơ lửng có thể được xác định bằng cách lấy một mẫu không khí hoặc nước có thể tích đã biết và đo khối lượng tạp chất có trong đó. Chia khối lượng này cho thể tích mẫu và có thể được tính bằng gam, miligam hoặc microgam trên mét khối hoặc lít. Đối với các hạt chỉ ở dạng lơ lửng trong khoảng thời gian tương đối ngắn thì khối lượng được quy về sự lắng đọng trung bình trong một khoảng thời gian cho trước. Đối với sương muối, một cách để thể hiện độ mặn là quy định giá trị lắng đọng, nếu phương pháp đo giá trị này đã được tiêu chuẩn hóa (“phương pháp ngọn nến ướt” được mô tả trong ISO 9225).

Giá trị cực trị của độ mặn thường thấy trong những khu vực cận nhiệt đới có tốc độ bay hơi lớn. Khi kết tủa, lượng muối trong một năm lên đến 1 400 mg/(m²×ngày) đã ghi lại được ở cảng Sherman thuộc khu vực kênh đào Panama. Các giá trị trung bình theo ngày ghi lại được tại cùng một trạm vào tháng ba năm 1964 lớn hơn 5 200 mg/m². Từ dữ liệu ô nhiễm không khí trong cùng một vùng, ghi lại được nồng độ lớn nhất theo ngày của clorua là 0,15 mg/m³.

Các mức lớn nhất ghi được từ năm 1959 đến năm 1962 tại các bờ biển ở nước Anh là 136 mg/(m²×ngày) trong khi đó các mức ở ấn độ, cụ thể là Bombay và Cochin tương ứng là 20 mg/(m²×ngày) và 65 mg/(m²×ngày).

Hình 5 minh họa phân bố muối biển ở các địa dư trên thế giới. Giá trị lắng đọng muối đưa ra đối với các vùng khác nhau dưới dạng con số dựa trên các kết quả khảo sát cục bộ và khảo sát có hệ thống trên toàn cầu.

6.2. Yếu tố ảnh hưởng đến môi trường sương muối

Các mức nồng độ khí quyển có muối bị ảnh hưởng bởi độ bay hơi vào khí quyển của nước biển và phụ thuộc vào các yếu tố phân tán chúng ví dụ như gió. Các vùng bờ biển và các bến cảng có thủy triều lên xuống thường có giá trị độ mặn trong không khí thấp hơn ở ngoài khơi.

Các hạt mặn được tung lên do sóng rồi dừng lại ở khoảng cách bị chi phối bởi kích cỡ hạt cũng như hướng và vận tốc gió, càng vào sâu trong đất liền tính từ bờ biển thì độ mặn càng giảm. Tuy nhiên, trong các khu vực nhiệt đới khô, nơi mà hiếm khi có mưa, muối hạt nhỏ có thể được trộn với cát và bụi và có thể được mang đi vài trăm kilomét vào đất liền thậm chí chỉ bởi những cơn gió vừa. Lắng đọng natri clorua thay đổi theo khoảng cách tính từ bờ biển được cho trên Hình 6.

...

...

...

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

Nồng độ cát và bụi - Ví dụ về nồng độ cao

Phụ lục này đưa ra thông tin về các giá trị xấp xỉ các dải nồng độ bụi và cát tìm thấy trong các điều kiện nhân tạo, ví dụ bởi máy bay lên thẳng và phương tiện có bánh xích.

Các nồng độ này được coi là cao và cực cao. Chúng được cho trong Bảng A.1 dưới đây :

Bảng A.1 - Ví dụ về nồng độ bụi và cát

Kiểu nhân tạo

Nồng độ bụi và cát gần đúng

g/m³

...

...

...

Cất cánh và hạ cánh

Nồng độ bụi lớn nhất trong không khí xung quanh

- một máy bay

- đội hình máy bay

Nồng độ lớn nhất tại nơi lấy không khí vào

Chiều cao bay so với mặt đất, tính bằng mét

0,3

3

25

...

...

...

Ngăn tài xế

- mở cửa

- đóng cửa

Ngăn máy

1,5

2,5

3,0

...

...

...

1,4 đến 0,7

0,6 đến 0,7

0,1 đến 0,3

0,2 đến 0,3

0,6

3,0 đến 6,0

...

...

...

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 7699-2-68 : 2007 (IEC 60068-2-68 : 1994), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-68: Các thử nghiệm - Thử nghiệm L: Bụi và cát

[2] ISO 9225, Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres - Method of measurement of pollution (Ăn mòn kim loại và hợp kim - Tính ăn mòn của khí quyển - Phương pháp đo độ nhiễm bẩn)

[3] DEF STAN 00-35,     Chương 8-01: Khí quyển ăn mòn

Chương 8-02: ảnh hưởng của ăn mòn và chất nhiễm bẩn

Chương 9-01: Bụi và cát

...

...

...

Hình 4 - Vận tốc lắng đọng của các hạt trong môi trường không khí tĩnh lặng

Hình 5 - Phân bố muối biển trên các địa dư (giá trị lắng đọng trung bình trong năm)

Hình 6 - Sự lắng đọng natri clorua thay đổi theo khoảng cách đến bờ biển (được đo ở Châu Phi)

MỤC LỤC

...

...

...

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Quy định chung

4. Môi trường bụi và cát trong tự nhiên

4.1. Phân loại bụi và cát

4.2. Đặc tính của môi trường bụi và cát

4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường bụi và cát

5. Bụi và cát trong các vị trí có mái che và vị trí được che kín

...

...

...

5.2. Yếu tố ảnh hưởng đến môi trường bụi và cát

6. Sương muối

6.1. Đặc tính của sương muối

6.2. Yếu tố ảnh hưởng đến môi trường sương muối

Phụ lục A (tham khảo) - Nồng độ cát và bụi - Ví dụ về nồng độ cao

Phụ lục B (tham khảo) - Thư mục tài liệu tham khảo

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN-7921-2-5:2009 (IEC 60721-2-5 : 1991) về Phân loại điều kiện môi trường - Phần 2-5: Điều kiện môi trường xuất hiện trong tự nhiên - Bụi, cát, sương muối