Transport and dispersion of non-neutral toxic industrial chemicals in an urban environment

Målet med denne studien var å undersøke forskjellen mellom spredningsprosessen av ikke-nøytral og passiv gass i et urbant område. Metoden som ble brukt var LES-modellen, som tidligere er vist å gi gode resultater for urban spredning av nøytral gass. Industrikjemikaliene klor og ammoniakk ble valgt som ikke-nøytrale gasser, der klor er tyngre enn luft mens ammoniakk er lettere enn luft. Begge kjemikaliene oppbevares og transporteres vanligvis i flytende form i trykksatte tanker. Kilden til utslippet ble derfor valgt å være et brudd i en slik beholder, hvilket betyr at både væske og damp ble sluppet ut, og at fordamping ble inkludert i beregningene. Resultatene viste en betydelig forskjell mellom fordamping av klor og ammoniakk, der klor fordampet raskt mens flytende ammoniakk ikke gjorde det. En mulig forklaring til det kan være ulikheten i latent varme. Denne forskjellen førte videre til at kildene til gassutslippet ble ulikt i de to scenarioene. Klorgass kan antas å bli sluppet fra en punktkilde mens ammoniakk fordampet fra væskeansamling over et mye større område. Dette påvirket den videre transporten og gjorde det vanskelig å sammenligne de to tilfellene av ikke-nøytral spredning. Siden nøytral gass bare slippes fra en punktkilde i disse simuleringene, kan den her bare sammenlignes med spredningen av klor. Resultatene indikerte også at gass som er tyngre enn luft ikke påvirkes like mye av den vertikale miksingen som nøytral gass. Dette gir en sky som ikke når like høyt, men som etterhvert spres mer i horisontalplanet i forhold til en passiv skalar. Det sistnevnte er mest sannsynlig på grunn av kanaliseringseffekter forårsaket av bygningene. En analyse av temperaturfeltet bekrefter en rask fordamping av flytende klor. Det ble heller ikke observert noen væskeansamling på bakken, og klor i gassform nådde raskt samme temperatur som luften rundt. I tilfellet med ammoniakk ble både gassfasen og væskefasen transportert. Flytende ammoniakk dekket et stort område rundt den opprinnelige kilden og ga opphav til en sekundær fordamping og dermed et større utslippsområde for ammoniakkgass. En økt vindhastighet er observert i områdene der konsentrasjonen av ammoniakkdamp er høy, hvilket også innebærer at tettheten er lavere enn tettheten for luft. Dette gir en økt miksing, som igjen leder til en høyere, men også en mer fortynnet sky. Ammoniakken holder seg kald en lengre periode sammenlignet med klor, og temperaturen er påvirket i et større område.