平成30年度 公害防止管理者 大規模大気特論 問2を解説｜煙突風下の最大着地濃度

平成30年度 大規模大気特論 問2は、起伏のない土地で煙突から出た煙が地表につくる濃度の山が、条件によってどちら向きに動くかを扱った正誤問題です。誤っているものを選びます。

この問題のポイント

煙突を出た煙は風に流されながら上下と左右に広がり、やがて地表に届きます。地表の濃度は煙源のすぐ足元ではほとんどゼロで、風下のある距離でいちばん高くなり、その先はまた下がっていきます。問われているのは、この山のてっぺんの高さが日射・安定度・煙突の高さ・風速でどちらに動くか、という向きの判断だけです。引っかけの核心は、「広がる＝薄まる」という感覚を鉛直方向にもそのまま当てはめさせる点にあります。上下に広がりやすいということは、上空を流れていた煙がそれだけ早く地面まで下りてくるということでもあり、地表で受け取る濃度の山はむしろ高くなります。

※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。

正解：選択肢(2)（誤っている記述）

各選択肢の正誤

選択肢(2)のポイント（ここが誤り）

拡散幅というのは、煙の断面がどれだけ太くなったかを表す量です。左右方向に太くなることは、同じ量の汚染物質をより広い幅にならすことなので、濃度を下げる方向にしか働きません。ところが上下方向は事情が違います。煙は地表からある高さを流れているので、上下に太らないうちは地表にほとんど届かないからです。

つまり鉛直方向の広がりは、薄める働きと地表まで届ける働きの二役を持っています。そして地表の濃度がいちばん高くなる場所というのは、煙の裾がちょうど地面に触れて折り返し始めたあたりです。鉛直に広がりやすい条件では、この「触れ始め」がまだ煙が濃いうちに、しかも煙源に近いところで起こります。結果として、鉛直拡散幅が増すほど最大着地濃度は大きくなり、そのピークの位置も煙突に近づきます。選択肢は小さくなるとしており、向きが逆です。

この向きは、ほかの選択肢とも辻褄が合っています。日射が強いとき、あるいは中立から不安定に変わったときは、いずれも鉛直方向の混ざりが活発になる場面です。そこで最大着地濃度が大きくなるとされている以上、鉛直拡散幅が増したときだけ小さくなるというのは筋が通りません。逆に、左右の広がりが大きい条件や有効煙突高さが高い条件は、素直に濃度を下げる向きに働きます。

覚え方

• 横に広がるのは薄めるだけ。上下に広がるのは、薄めると同時に煙を地面まで連れてくる。
• 鉛直拡散幅が増す＝最大着地濃度は大きくなり、ピークは煙突に近づく。
• 日射が強い・中立から不安定へ、はどちらも「上下によく混ざる」側。着地濃度は大きくなる。
• 有効煙突高さが増す＝地表に届くまでの猶予が増える。着地濃度は小さくなる。
• 風速だけは一方向に決まらない。薄める働きと、上昇高さを削る働きが逆を向くため。

理解度チェック

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