Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5973:1995 chất lượng không khí - phương pháp lấy mẫu phân tầng

Không đủ thông tin vế phương sai trong toàn bộ dữ liệu hoặc trong các dữ liệu của 3 tầng và do vậy không thể tính được cần phải làm bao nhiêu phép đo hoặc phân phối chúng ra sao vào trong các tầng.

Song vì nghĩ rằng các giới hạn tin cậy phải cao nên có thể phải cần đến 100 phép đo và số phép đo cần như vậy phải được tiến hành trong mỗi tầng.

B.1.3. Sơ đố lấy mẫu

Vì nơi cần thực hiện các phép đo nhỏ so với khoảng cách từ nhà máy hóa chất nên sự lấy mẫu phân tầng (theo thời gian) được tiến hành ở một nơi đó trong cộng đồng.

B.1.4. Kết qủa

Các kết quả đo đạc được tóm tắt trong bảng B.2

Bảng B.2 - Kết quả

Số tầng

Số phép đo

...

...

...

> 190μg/m³

Tổng

1

19

5

24

2

23

1

...

...

...

3

34

0

34

82

...

...

...

f1 = 0,79; f2 = 0,96; f3 = 1,00

Dùng phương trình (A.5)

f = (0,29 x 0,79) + (0,24 x 0,96) + (0,47 x 1,00) = 0,93.

Do đó, nồng độ khối lượng của C sẽ nhỏ hơn 190μm/m³ với 93% thời gian.

Để tính các giới hạn tin cậy cho f đầu tiên S21, S22 và S23 được tính từ phương trình (A.8) và sau đó S được xác định sẽ là 0.026 khi dùng phương trình (A.7). Dùng phương trình (A.8) xác định các giới hạn tin cậy f phía 90%. Vì chỉ quan tâm giới hạn dưới của f giá trị thích hợp cho α là 0,10 từ đó u1 - α = 1,28.

Do vậy f-= 0,98 - 0,04 - 0,89

Và giới hạn tin cậy dưới là 89%. Mục đích đặt ra là với giá trị giới hạn tin cậy 90% phải đạt được là 85% thời gian có nồng độ ít hơn 190μg/m³ đã thoả mãn

B.2. Nhiều nguồn phát thải ở trong 1 vùng đô thị công nghiệp

B.2.1. Nhiệm vụ

...

...

...

B.2.2. Sơ đồ phân tầng

Sự triển khai diễn ra ở một vùng bờ biển bên rìa một vùng đô thi công nghiệp hóa lớn có nhiều nguồn phát thải (xem hình B.1).

Việc thực hiện các phép đo ngẫu nhiên trong không gian là phi thực tế. Song, một nơi đo đã được chọn không gần với bất kì nguồn SO₂ nào và vị trí đo đó cho thấy có lẽ không bị ảnh hưởng bởi địa hình của địa phương. Hơn nữa, các phép đo đã làm trước đây đã chỉ ra là nơi đo đó có thể là tiêu biểu cho vùng đang quan tâm.

Phương tiện đo liên tục đã được dùng để xác định nồng độ khối lượng SO₂.Các dữ kiện khí tượng từ trạm dự báo thời tiết bên cạnh là có sẵn.

Một lượng đáng kể các thông tin về sự phụ thuộc của nồng độ khối lượng SO₂ vào các điều kiện khí tượng ở vùng đang nghiên cứu có thể được sử dụng để thiết lập sơ đố phần tầng. Ví dụ, nồng độ tương đối cao xuất hiện khi gió thổi từ vùng đô thị công nghiệp tới nơi đo, trong khi đó nồng độ SO₂ thấp hơn nhiều khi gió đến từ hướng biển. Trong điếu kiện khí quyển ổn định nhiệt, nồng độ SO₂ có xu hướng cao hơn, độc lập với hướng gió.

Dùng những hiểu biết này, một sơ đố phân tầng dựa vào các giá trị của những thông số khí tượng được chọn đã được triển khai.

Ba tầng đã dùng được nêu rõ trong bảng B.3.

Bảng B.3 - Sơ đồ phân tầng

Tầng (tình huống)

...

...

...

Tốc độ gió m/s

Gradient nhiệt độ ⁰C/km

Wi

1

100 đến 155 hoặc 255 đến 325

325 đến 100

mọi tốc độ <6

>-5

>-5

...

...

...

2

325 đến 100

100 đến 155 hoặc 255 đến 325

100 đến 155 hoặc 255 đến 325

mọi tốc độ <6

> 6

<-5

<-5

mọi tốc độ

...

...

...

3

155 đến 255

mọi tốc độ

mọi tốc độ

0,45

các hệ số trọng lượng W_i tính từ các dữ kiện dài hạn từ trạm dự báo thời tiết bên cạnh

B.2.3. Sơ đồ lấy mẫu

Vì mục đích nghiên cứu này nên đã so sánh nồng đọ SO2 đo được ở cùng vị trí trong năm 1977 và 1978. Dữ liệu đã sãn có trong bàn ghi liên tục bằng dụng cụ quan trắc SO2. Sau đó chọn ngẫu nhiên 300h năm 1977 và 1978 và tính nồng độ trung bình của SO2 từ các dữ liệu trên. Mỗi một giá trị này được ghép vào một trong 3 tầng tùy thuộc vào những điều kiện khí tượng trội hơn trong giờ quan trắc.

...

...

...

B.2.4. Kết quả

Bảng B.4,cho thấy các phân vị Xp với S nồng độ khối lượng khác nhau của SO2 trong vòng 2 năm với giới hạn tin cậy 80%. Những kết qủa này đã được tính như sau: Từ nồng độ SO2 thu được cho từng tầng, giá trị fi được tính cho từng nồng độ ngưỡng 50Pg/m3 .100μg/m³ và 200μg/m³. Các giá trị tương ứng của f và P sau đó được tính đơn giản từ phương trình (A.5) và P = 100f.

Chú ý rằng f là tỉ lệ các kết quả dưới giá trị ngưỡng. trong ví dụ này.

Độ lệch chuẩn Si với mỗi fi tính được khi dùng phương trình (A.3) và phương sai của f từ phương trình (A.7). Từ đó, các giới hạn tin cậy đòi hỏi cho f có thể tính được khi dùng phương trình (A,8). Trong thí dụ này α được chọn là 0,1 và sự phân bố chuẩn một phía được dùng đã cho u0,9 = l,28. Do đó các giới hạn tin cậy được tính là các giới hạn mà có thể hy vọng bao hàm tới 80% các giá trị của f từ các tập hợp dữ liệu lặp lại được thu thập một cách tương tự.

Chú ý rằng trong bảng B4 các kết quả cuối cùng được biểu diễn bằng các phân vị bách phân Xp

Bảng 4 - Tính toán và kết quả

Năm

Tầng

...

...

...

f_i  dưới nồng độ ngưỡng

f dưới nồng độ ngưỡng *

X_p = 50 μg/m³

X_p = 100 μg/m³

X_p =200 μg/m³

X_p = 50 μg/m³

X_p = 100 μg/m³

X_p =200 μg/m³

1997

...

...

...

90

0,800

0,911

0,967

59,6% ± 3,9%

79,3% ± 3,5%

94,7% ± 2,0%

2

100

...

...

...

0,830

0,930

3

93

0,398

0,720

0,957

1987

55

...

...

...

0,854

0,964

0,982

68,3% ± 3,1%

84,2 ± 2,6%

94,5% ± 1,8%

90

90

0,900

...

...

...

0,989

151

151

0,405

0,689

0,894

* Giới hạn tin cậy 80%

Từ những kết quả thì thấy rằng các phân vị bách phân được tính toán với các ngưỡng 50μg/m3và 100Pg/m3 là khác nhau rõ vào năm 1977 và 1978. Từ đó kết luận rằng những sự phát thải ảnh hưởng đến nồng độ SO2 ở vị trí đo phải giảm xuống trong thời kì đo, vì các ảnh hưởng khí tượng lên các kết quả đã bị loại trừ bằng cách dùng cùng các hệ số trọng lượng W1 trên các dữ liệu của năm 1977 vă 1978.

...

...

...

B.3.1. Nhiệm vụ

Xác định phần trăm thời gian mà mức trung bình giờ nồng độ SO2 là 150μg/m3 bị vượt ở 10 vị trí trong vùng 40km x 60km được chỉ ra ở bình B.2, các vùng có các nguồn phát thải SO2 chính được chỉ ra bằng các kí hiệu.

B.3.2. Sơ đố phân tầng

Nồng độ SO2 được đo liên tục ở vị trí 413 là trung tâm của vùng. Các phép đo trung bình giờ được tiến hành ở 10 vị trí được chỉ ra bởi những vòng tròn trong bình B.2 khi dùng xe đo lưu động. Sự phân tầng được dựa vào các mức đo được ở vị trí 413.

Các vùng được xác định bởi khoảng nống độ sau đây, được đo ở vị trí 413 và miêu  tả trong bảngB.5.

Bảng B.5 - Sơ đồ phân tầng

Tầng

Nồng độ khối lượng SO₂ μg/m³

W_i

...

...

...

¥ > đến > 150

0,03

2

150 > đến >100

0,04

3

100 > đến > 50

0,16

4

...

...

...

0,78

* Các hệ số trọng lượng W_i được đánh giá từ những nghiên cứu trước

Thí dụ, khi nồng độ khối lượng ở vị trí 413 là giữa 100μg/m³ và 150μg/m³, các mẫu khi được lấy ở bất kì vị trí nào bằng xe lưu động được coi là ở tầng 2 và không phụ thuộc vào các kết quả hiện có.

Xác suất W_i mà các tầng tìm thấy trong khoảng thời gian đo không được biết trước, song các tần số có thể được xác định từ thời đo trước đây với giả thiết rằng sự phân bố nồng độ không thay đổi nhanh chóng từ năm này qua năm khác. Nếu xẩy ra sự biến đổi nhanh thì phương pháp vẫn có giá trị và phương pháp vẫn có giá trị và phương pháp lấy mẫu chỉ mất hiệu quả một phần nào đó. Để tính giá trị cuối cùng của phần trăm f ở đó mức 150μg/m³ bị trượt ở 10 vị trí thì các giá trị hiện thời của W_i thu được từ các dữ liệu hiện thời ở vị trí 413 trong năm đang xem xét là có thể được dùng tới.

B.3.3. Sơ đồ lấy mẫu

Sơ đồ các phép đo có liên quan được thực hiện trong tầng i thu được từ phương trình (2). Các giá trị f không biết trước lúc lấy mẫu. Sự đánh giá thu được từ các kết quả của một nghiên cứu riêng (thông tin biết trước). Sơ đồ lấy mẫu được đưa ra trong bảng B.6 là thu được khi dùng phương trình (3).

Bảng B.6 – Sơ đồ lấy mẫu

Tầng

...

...

...

n_i/n

n_i*

1

0,50

0,11

17

2

0,16

0,10

...

...

...

3

0,03

0,21

32

4

0,01

0,58

89

n =∑n_i = 153

...

...

...

n_i = 15 (xem chú thích 6.1)

B.3.4. Kết quả

Với mỗi địa điểm, f được tính khi dùng phương trình (A.5) và S2(f) từ phương trình (A.7). Giới hạn tin cậy tính từ phương trình (A.8) và (A.10).

Phần trăm thời gian trong đó trung bình giờ về nồng độ khối lượng SO2 150μg/m³ bị vượt ở 10 vị trí xung quanh một vùng công nghiệp được đưa ra ở cột 6 bảng B.7.

Có thể phát biểu rằng ở độ tin cậy 90%, tại vị trí 401 mức 150μg/m³ bị vượt ít hơn 1,75% thời gian. Sự vượt quá mức 150μg/m³ là cao hơn đáng kể ở những địa điểm gần với vùng công nghiệp phát thải SO2, thí dụ địa điểm 416 (xem hình B.2).

Bảng 7 – Kết quả

Vị trí số

f_i

...

...

...

S %

P+ = 100f+*

P- = 100f-*

Tầng

1

2

3

4

...

...

...

ơ

0,319

0,04

0,006

0

1,20

0,43

...

...

...

402

0,381

0,048

0,002

0

1,27

0,41

0,75 – 1,79

404

...

...

...

0,216

0,051

0,001

2,84

0,85

1,75 – 3,39

405

0,557

0,121

...

...

...

0

2,12

0,54

1,43 – 2,81

408

0,382

0,092

0,007

0,001

...

...

...

0,52

0,86 – 2,19

411

0,514

0,150

0,022

0,004

2,64

0,82

...

...

...

416

0,786

0,344

0,124

0,037

8,29

1,83

5,88 – 10,70

418

...

...

...

0,176

0,056

0,014

3,80

1,26

2,19 – 5,41

420

0,329

0,105

...

...

...

0,031

5,30

1,70

3,12 – 7,48

427

0,367

0,095

0,023

0,006

...

...

...

0,89

1,06 – 3,34

W_i

u_i

0,028

17

0,036

15

0,159

...

...

...

0,777

89

* Giới hạn tin cậy 80% 2 phía