Modeling of sulfur dioxide oxidation in plume using the monte carlo method

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในพลูมโดยใช้วิธีมอนทิคาร์โล

Name: Mutita Triwittayapoom

LCSH: sulfur dioxide

Abstract: This research succeeds in modeling of sulfur dioxide oxidation in plume using the Monte Carlo method, for a single point source and flat terrain. The physico-chemical mathematical model is capable of simulating the Gaussian dispersions and chemical transformations of sulfur dioxide. The mathematical model was also used to assess sensitivity analysis of Brimblecombe and Spedding (1974)’s reaction rate, Freiberg (1974)’s reaction rate in ammonia-rich environment and in ammonia-deficient environment and Ibusuki, Ohsawa and Takeuchi (1990)’s reaction rate in ammonia-rich environment, which effects sulfate formation by varying parameters such as atmospheric stability class, relative humidity, temperature, iron and ammonia concentrations. In this study, the measured sulfate concentration in Bang Na was compared with the simulated sulfate concentrations calculated from Freiberg (1974)’s reaction rate and Alkezweeny and Powell (1977)’s first order reaction rate. In comparison with yields of three chemical reactions, it is found that no yield occurs for Brimblecombe and Spedding (1974)’s reaction rate. Only at relative humidity or 99% Freiberg (1974)’s reaction rate in both of ammonia-rich environment and ammonia-deficient environment plays a significant role in sulfate formation for every atmospheric stability class, temperature, iron concentration or ammonia concentration variations. Ibusuki et al. (1990)’s reaction rate in ammonia-rich environment does not cause significant yield for each atmospheric stability class, nor as a result of the temperature decrease or the relative humidity increase or the ammonia concentration increase or iron concentration increase. The results of sensitivity analysis of Freiberg(1974)’s reaction rate in ammonia-rich environment and in ammonia- deficient environment indicate that the sulfate formation increases with increasing relative humidity, iron and ammonia concentrations and with decreasing temperature. Between ammonia-rich environment and ammonia-deficient environment, the yield in the first condition much more than that in the latter condition for the same given condition. In the cases of varying atmospheric stability class, the sulfate production is very low in the unstable and neutral atmospheric stabilities, vice versa, the conversion of sulfur dioxide to sulfate IS very high in the stable atmosphere due to the nature of second order reaction rate. The measured yield, during the dry season at the location of Bang Na with wind velocity of 2 m/s and Freiberg (1974)’s yields in some cases provide the comparable yields, which indicate that Freiberg (1974)’s reaction rate may become important if relative humidity, ammonia and iron concentrations are high with low temperature in the environment.

Abstract: การวิจัยนี้ประกอบด้วยการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในพลูมโดยใช้วิธีมอนทิคาร์โลสำหรับแหล่งกำเนิดแบบจุดและลักษณะภูมิประเทศเป็นที่ราบ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบกายภาพและเคมีนี้สามารถ ประมวลผลการแพร่กระจายแบบเกาส์เสียนและการเปลี่ยนแปลงทางปฏิกิริยาเคมีของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ปฏิกิริยาเคมีของ Brimblecombe และ Spedding (1974) ปฏิกิริยาเคมีของ Freiberg (1974) ในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียมาก และ แอมโมเนียจำกัด และ ปฏิกิริยาเคมีของ Ibusuki, Ohsawa และ Takeuchi (1990) ในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียมาก ทั้ง 3 ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่ใช้ในการศึกษาวิเคราะห์ความไวทางปฏิกิริยาเคมีด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ โดยทำการแปรเปลี่ยนตัวแปรต่างๆ ดังนี้ คือ ความเสถียรของบรรยากาศ ความชื้นสัมพัทธ์ อุณหภูมิ ความเข้มข้นของเหล็ก และ แอมโมเนีย ในการศึกษานี้ความเข้มข้นของซัลเฟตที่วัดได้ในอากาศบริเวณบางนา ถูกเปรียบเทียบกับความเข้มข้นของซัลเฟตที่ประมวลผลได้จากปฏิกิริยาเคมีของ Freiberg (1974) และ Alkezweeny และ Powell (1977) ด้วย ผลการศึกษาของการเกิดซัลเฟตของปฏิกิริยาเคมีทั้ง 3 แบบ พบว่า ปฏิกิริยาเคมีของ Freiberg (1974) ทั้งในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียมาก และ แอมโมเนียจำกัด มีซัลเฟตเกิดขึ้นที่ความชื้นสัมพัทธ์สูง แต่ปฏิกิริยาเคมีของ Brimblecombe และ Spedding (1974) และ ปฏิกิริยาเคมีของ Ibusuki et al. (1990) ในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียมาก กลับพบว่า มีการเกิดซัลเฟตได้น้อยมาก ในทุกสถานการณ์ ผลการวิเคราะห์ความไวทางปฏิกิริยาเคมีของปฏิกิริยาเคมีแบบ Freiberg (1974) ในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียมาก และแอมโมเนียจำกัด พบว่า อัตราการเกิดซัลเฟตจะเพิ่มขึ้น เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ ความเข้มข้นของเหล็ก และ แอมโมเนียเพิ่มขึ้น และ เมื่ออุณหภูมิลดลง ในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียมาก และ แอมโมเนียจำกัด จะพบว่า ปริมาณซัลเฟตจะเกิดขึ้นในกรณีแรกมากกว่า ในกรณีที่สองสำหรับที่เงื่อนไขเดียวกัน ในการทดลองแปรเปลี่ยนความเสถียรของบรรยากาศ พบว่า ปริมาณซัลเฟตที่เกิดขึ้นมีค่าต่ำมากในความเสถียรของบรรยากาศแบบไม่เสถียร และ แบบสะเทิน ในทางกลับกัน ปริมาณซัลเฟตที่เกิดขึ้นมีค่าสูงมากในความเสถียรของบรรยากาศแบบเสถียรเนื่องจากเป็นปฏิกิริยาเคมีแบบอันดับที่สองปริมาณซัลเฟตต่อซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่วัดได้ที่จุดตรวจวัดบริเวณบางนา และ ที่ความเร็วลมเท่ากับ 2 เมตร ต่อ วินาที เปรียบเทียบกับปริมาณซัลเฟตต่อซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีของ Freiberg (1974) ให้ข้อสรุปว่า ปฏิกิริยาเคมีของ Freiberg (1974) อาจมีความสำคัญในการออกซิไดร์ซัลเฟอรไดออกไซด์ให้กลายเป็นซัลเฟต หากในสภาวะแวดล้อมมีปัจจัย เช่น ความชื้นสัมพัทธ์ ความเข้มข้น ของแอมโมเนีย และ เหล็กที่สูง และ อุณหภูมิที่ต่ำ

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Sangsan Panich

Role: advisor

Created: 1994

Modified: 2561-11-30

Issued: 2561-01-26

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9745848255

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Environmental Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Mutita_tr_front.pdf	14.6 MB
2	Mutita_tr_ch1.pdf	1.93 MB
3	Mutita_tr_ch2.pdf	11.46 MB
4	Mutita_tr_ch3.pdf	18.75 MB
5	Mutita_tr_ch4.pdf	19.33 MB
6	Mutita_tr_ch5.pdf	2.42 MB
7	Mutita_tr_back.pdf	38.61 MB

ใช้เวลา

0.029797 วินาที