modeling the distribution of suspended particles in the south of tehran by the model of aermod, (a case study of tehran cement factory)

[ ' i n t r o d u c t i o n a i r p o l l u t i o n i s t h e i n t r o d u c t i o n o f p a r t i c u l a t e s ' , ' b i o l o g i c a l m o l e c u l e s ' , ' o r o t h e r h a r m f u l m a t e r i a l s i n t o t h e e a r t h & a p o s ; s a t m o s p h e r e ' , ' p o s s i b l y c a u s i n g d i s e a s e ' , ' d e a t h t o h u m a n s ' , ' d a m a g e t o o t h e r l i v i n g o r g a n i s m s s u c h a s f o o d c r o p s ' , ' o r t h e n a t u r a l o r b u i l t e n v i r o n m e n t . t h e a t m o s p h e r e i s a c o m p l e x n a t u r a l g a s e o u s s y s t e m t h a t i s e s s e n t i a l t o s u p p o r t l i f e o n p l a n e t e a r t h . s t r a t o s p h e r i c o z o n e d e p l e t i o n d u e t o a i r p o l l u t i o n h a s b e e n r e c o g n i z e d a s a t h r e a t t o h u m a n h e a l t h a s w e l l a s t o t h e e a r t h & a p o s ; s e c o s y s t e m s . t h e c e m e n t i n d u s t r y h a s 7 9 y e a r s r e c o r d i n i r a n a n d w i t h t o t a l c e m e n t a n n u a l p r o d u c t i o n c a p a c i t y o f 6 6 m i l l i o n t o n s ; i s t h e l a r g e s t c e m e n t p r o d u c e r c o u n t r y i n t h e m i d d l e e a s t . i n t h e v a r i o u s s t a g e s o f p r o d u c t i o n p r o c e s s o f t h e m a t e r i a l m a n y p o l l u t a n t s i s r e l e a s e d i n t o t h e e n v i r o n m e n t . c e m e n t i n d u s t r y h a s a l w a y s b e e n a s s o c i a t e d w i t h a i r p o l l u t i o n . f r o m t y p e s o f p o l l u t a n t s r e l e a s e s ' , ' p a r t i c u l a t e m a t t e r i s t h e m o s t i m p o r t a n t p o l l u t a n t s o f c e m e n t p l a n t s . i n r e c e n t y e a r s ' , ' t h e c e m e n t p l a n t l o c a t e d i n t h e s o u t h o f t e h r a n ' , ' i s o n e o f t h e m o s t p o l l u t i n g i n d u s t r i e s i n o u r c o u n t r y a n d i s n u m b e r e d o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t c a u s e o f a i r p o l l u t i o n i n t h e r e g i o n . m a t e r i a l a n d m e t h o d o l o g y f r o m t h e f i r s t s t e p s f o r t h e c o n t r o l a n d r e d u c t i o n o f a i r p o l l u t a n t s e m i s s i o n s ' , ' i s s p e c i f i e d a n d d e t e c t e d t h e i r d i s t r i b u t i o n . a i r e m i s s i o n s m o d e l i n g s t u d i e s ' , ' p r o v i d e p o s s i b i l i t y t o g e t u s e f u l i n f o r m a t i o n f o r s t r a t e g i e s i m p l e m e n t a t i o n f o r a i r p o l l u t i o n c o n t r o l l i n g i n t h e f u t u r e . p o l l u t a n t s d i s p e r s i o n m o d e l i n g i n a v a r i e t y o f e m i s s i o n s o u r c e s ' , ' w e a t h e r c o n d i t i o n s ' , ' a n d p o l l u t i o n s o u r c e l o c a t i o n m a y b e c a p a b l e t o p r o v i d e t h e d e s i r e d o u t p u t f o r t h e p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t o f r e d u c t i o n a n d c o n t r o l t h e e m i s s i o n s p o l l u t a n t s . a i r q u a l i t y m o d e l s a r e w i d e l y u s e d i n r e c e n t s e v e r a l d e c a d e s a n d m a d e b a s e d o n c a l c u l a t i o n s b y t h e c o m p u t e r . c o m p u t e r m o d e l i n g o f a i r p o l l u t i o n d i s p e r s i o n m o d e l w a s u s e d b y a e r m o d . a e r m o d i s a s t e a d y d i s p e r s i o n s t a t e m o d e l a n d f o r d e t e r m i n a t i o n t h e c o n c e n t r a t i o n o f d i f f e r e n t p o l l u t a n t s i n u r b a n a n d r u r a l a r e a s ' , ' s m o o t h a n d r o u g h ' , ' a n d t h e h i g h l e v e l o f e m i s s i o n s f r o m p o i n t s o u r c e s ' , ' t h e v o l u m e a n d v a r i e t y o f s u r f a c e m a t e r i a l s c a n b e u s e d . t h e m o d e l i m a g e s d i s t r i b u t e a n d d i s p e r s i o n o f p o l l u t a n t s f r o m t h e s o u r c e t o t h e r e c e i v e r . s o i n t h i s s t u d y i n g ' , ' m o d e l w a s u s e d t o s i m u l a t e t h e p a r t i c l e d i s p e r s i o n a n d w a s u s e d t o e v a l u a t e t h e e m i s s i o n e f f e c t s o f v a r i o u s i n d u s t r i a l s o u r c e s ' , ' t h e m o d e l i s a p p l i e d f o r e v a l u a t i n g t h e e m i s s i o n e f f e c t s f r o m v a r i o u s i n d u s t r i a l s o u r c e s a t d i s t a n c e s l e s s t h a n 5 0 k m a n d h a s b e e n i n v e s t i g a t e d z o n i n g t h e r a d i u s o f d i s p e r s i o n o f p o l l u t a n t s . a e r m o d m o d e l u s e s t w o p r e p r o c e s s o r . a e r m e t i s a m e t e o r o l o g i c a l p r e p r o c e s s o r a n d a n o t h e r n a m e d a e r m a p w h i c h i s a g e o l o g i s t p r e p r o c e s s o r . a e r m e t p r e p r o c e s s o r p r o c e s s e s m e t e o r o l o g i c a l d a t a a n d e s t i m a t e s a t m o s p h e r i c b o u n d a r y l a y e r p a r a m e t e r s f o r u s e i n t h e m o d e l a n d a e r m a p p r e p r o c e s s o r a n a l y z e s t h e r e g i o n a l t o p o g r a p h i c i n f o r m a t i o n . f i g u r e 1 . d a t a p r e p a r a t i o n p r o c e s s i n a e r m o d b y p r e p r o c e s s i n g o f a r e m e t f i n a l l y t h e m o d e l u s i n g r e s u l t o f t h e s e t w o p r o c e s s o r s a n d s u p p l e m e n t a l i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s o u r c e s o f e m i s s i o n a n d a c c e p t o r n e t w o r k s d o n e t h e c a l c u l a t i o n s a n d p r e s e n t s f i n a l r e s u l t s . f i g u r e 2 . g e n e r a l s t r a c t u r e o f a e r m o d m o d e l r e s u l t s a n d d i s c u s s i o n i n t h i s s t u d y ' , ' t h e b a s i c d a t a c o n s i d e r i n g m e a s u r e m e n t r e p o r t s a n d o u t p u t a e r o s o l s a m p l i n g o f t h e s t a c k a n d w e a t h e r d a t a f r o m t h e m e t e o r o l o g i c a l o r g a n i z a t i o n ( i n t h i s r e s e a r c h w a s u s e d c l i m a t e v a r i a b l e s s u c h : t e m p e r a t u r e ' , ' r e l a t i v e h u m i d i t y ' , ' w i n d d i r e c t i o n a n d i n t e n s i t y ' , ' i n d a i l y s c a l e f o r d o s h a n ' , ' t a p p e w e a t h e r s t a t i o n o n 2 0 1 0 ) a n d t h e s t u d i e d p l a n t w a s o b t a i n e d . i n t h e n e x t s t e p t h e p o l l u t a n t s s o u r c e s l o c a t i o n m a p s e p a r a t e l y w a s p r e p a r e d t h e r e s o l u t i o n i n t h e f a c t o r y l o c a t i o n ( o n s i t e ) a n d n e a r e s t w e a t h e r s t a t i o n . t h e n d i s t r i b u t i o n o f p a r t i c u l a t e e m i s s i o n s f o r t i m e a v e r a g e o f 1 ' , 3 , ' 8 a n d 2 4 h o u r s a n d a p e r i o d o f o n e m o n t h a n d s e a s o n a l f o r b o t h s u m m e r a n d w i n t e r c o n d i t i o n s b y e n t e r i n g t h e d a t a r e l a t e d t o e a c h s t a c k a e r m o d m o d e l w i t h e m i s s i o n r a t e i n g r a m s p e r s e c o n d b y c a l c u l a t i n g t h e f l o w o n t h e s c a l e o f m i c r o g r a m s t o t h e s e c o n d s a n d m u l t i p l y b y t h a t v a l u e s f o r e a c h o u t p u t a e r o s o l c o n c e n t r a t i o n i n m i c r o g r a m s p e r c u b i c m e t e r ' , ' w e r e d o n e . a s a m a t t e r o f f a c t e m i s s i o n s v a r i a b l e s a n d p o l l u t a n t s p r o p e r t i e s ( c h i m n e y h e i g h t ' , ' s p e e d a n d e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e ' , ' t h e v o l u m e o f p o l l u t a n t s ' , ' e t c . ) o f t h e c e m e n t p l a n t ' , ' a c c o r d i n g t o a q u a r t e r l y s a m p l e r e s u l t s w e r e r e c e i v e d f r o m 1 2 s o u r c e s o f p o l l u t a n t s t h a t w e r e a l l k i n d s o f c h i m n e y s . f i n d i n g o f a i r p o l l u t i o n d i s p e r s i o n m o d e l i n g s h o w s t h a t t h e g r e a t e s t i m p a c t o f s u s p e n d e d p a r t i c l e s a t a d i s t a n c e o f 1 t o 5 k m f r o m t h e e m i s s i o n s o u r c e o c c u r s . p a r t i c l e s i n t h e s u m m e r e n t r y t o t e h r a n f r o m t h e p l a n t o r i g i n h a d i n c r e a s e d f u r t h e r ' , ' a n d c o v e r e d t o 1 5 k m o f t h e s o u r c e . i n t h i s s t u d y ' , ' s i m u l a t i o n w a s d o n e f o r 2 m e t e r s h e i g h t o r s u r f a c e t o b r e a t h e . s i m u l a t e d a l t i t u d e i s a s s u m e d i n a f l a t m o d e . b y r e f e r e n c i n g t o t h e r e s u l t s o f m o d e l i n g ' , ' i n b o t h s u m m e r a n d w i n t e r p e r i o d s ' , ' f o r t h e h o u r l y a v e r a g e a r e h i g h e s t v a l u e . i n b o t h h o u r l y c a s e s t h e p r e v a i l i n g p o i n t i s e m i s s i o n s o u r c e e a s t w a r d . i n t h e s u m m e r c a s e ' , ' d u e t o h e a t a n d t h e m o r e i n t e n s i t y w i n d b l o w i n g ' , ' t h e m o r e r a n g e o f a r e a a r o u n d t h e p l a n t i s l o c a t e d w i t h i n t h e d i s p e r s i o n o f p o l l u t a n t s . d o m i n a n t p o i n t o f f a c t o r y p o l l u t a n t s s p r e a d i s s o u t h e a s t a n d e a s t . t h e c o n c e n t r a t i o n b e c a u s e o f t h e h i g h d e n s i t y o f s u s p e n s o r s o l i d p a r t i c l e s t h a n a i r ' , ' d e c r e a s e s m o r e r a p i d l y w i t h i n c r e a s i n g d i s t a n c e f r o m t h e s t a c k . a f t e r a l o n g g a p ' , ' p o l l u t a n t s d i s p e r s i o n t o s u r r o u n d i n g i s c a u s e d t o r e d u c e i t s c o n c e n t r a t i o n . a s i t i s k n o w n ' , ' t h e c o n c e n t r a t i o n m i n i m u m r e s p e c t i v e l y w a s r e c o r d e d a t m o n t h l y a n d s e a s o n a l a v e r a g e s a n d p a r t i c l e v o l u m e m a x i m u m i s o c c u r r e d i n h o u r l y a v e r a g e e s p e c i a l l y o n t h e o n e ' , ' h o u r . s o i n t h e m e a n t i m e ' , ' a c o n s i d e r a b l e d i f f e r e n c e w a s s e e n i n l e v e l s o f p a r t i c u l a t e p o l l u t a n t c o n c e n t r a t i o n s . c o n c l u s i o n s o c o n s i d e r i n g t h e c o n c e n t r a t i o n o f p a r t i c l e s s t a n d a r d i n i r a n a n d e p a ' , ' i s o b s e r v e d t h a t r e s u l t f o r t h e m o d e l o u t p u t i s m u l t i p l i e r t h a n s t a n d a r d r a t e . a n d i n t h e h o u r l y a n d d a i l y m e a s u r e s i n t h e v i c i n i t y o f t h e e m i s s i o n s o u r c e a n d a f a c t o r y s p a c e ' , ' p a r t i c l e s i z e i s h i g h . i t i s p r o p o s e d c e m e n t p l a n t u s e h y b r i d f i l t e r s i n t h e i r p r o d u c t l i n e s d u e t o s i g n i f i c a n t l y r e d u c i n g i t s d u s t . 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