مدیریت کیفیت هوا به منظور نظارت بر کیفیت هوا و یا نمونه های آلاینده‌ی هوا و فهرست تخمین خروجی ها ایجاد شده است.این داده ها به ما کمک می کنند تا شرایط محیطی فعلی را تخمین بزنیم وبر طبق آن شرایط آینده را پیش بینی کنیم.نظارت بر داده ها و نیز اندازه گیری آنها می تواندما را در دسته بندی اهداف و برآورد میزان تأثیر اقدامات کنترلی ونظارت های اجرایی با توجه به قوانین موجود یاری دهد.
به منظور اجرای نظارت بر کیفیت هوا و نیز تخمین لیست خروجی ها ، درک اصول انتقال و پراکندگی آلاینده های هوا به همان اندازه مهم است که اصول مدل پراکندگی آن آلاینده ها اهمیت دارند.
تکنولوژی های کنترل انتشار
1- انتقال و پراکندگی آلاینده های هوا
عوامل پیچیده‌ی متعددی بر پدیده‌ی انتقال و پراکندگی آلاینده های هوای اطراف ما مؤثرند. الگوهای آب و هوایی موقت در یک منطقه (وضع هوا) و نیز در مقیاس جهانی و همچنین شرایط جغرافیایی محل تحت مطالعه،بر نحوهی انتقال و پراکندگی آلاینده ها تا ثیر می گذارند.برای مثال جهت غالب الگوهای آب و هوایی موقت در کشور ایالات متحده از سمت غرب به سمت شرق است و این خود یک عامل مؤثر در تشکیل باران اسیدی در هنگام انتقال آلاینده ها است.
در مقیاس فرامحلی، جریان یا عدم جریان هوا ،دو عامل اصلی هستند که بر فرایند انتقال و پراکندگی آلاینده ها تاثیر دارند. باد همان جریان طبیعی هوا در راستای افقی می باشد و هنگامی رخ می دهد که هوای گرم بالا آمده و هوای سرد جای آن را می‌گیرد.جریان هوا همچنین به علت تفاوت فشار در سطوح مختلف جو پدید می آید. فشار، همان وزن هوا در یک نقطهی معین است. وزن نیز به نوبه‌ی خود توسط ارتفاع و دمای ستون هوا معین می گردد. در این وضعیت به علت سنگین تر بودن هوای سرد نسبت به هوای گرم، یک توده‌ی پرفشار هوا تشکیل می شود. به طور عکس، یک توده‌ی کم فشار هوا نیز توسط هوای گرم و سبک تشکیل می شود. تفاوت در فشار این دو توده موجب آن می شود که هوا از نواحی پرفشار به سمت نواحی کم فشار حرکت کرده و در نتیجه باد ایجاد می شود.سرعت باد می تواند تاثیر زیادی بر فرایند تمرکز الاینده ها در یک منطقه‌ی محلی بگذارد. هرچه سرعت باد بیشتر باشد، تمرکز آلاینده ها بیشتر خواهد بود. باد، آلاینده ها را رقیق کرده و آنها را به سرعت در مناطق اطراف پخش می کند.
پایداری جوی بسته به حرکت عمودی هوا تعریف می شود. شرایط جوی ناپایدار منجر به تداخل عمودی می شود. اساساً در طی روز هوای نزدیک به سطح زمین به دلیل جذب انرژی خورشید گرمتر از لایه های بالایی جو است. بنابراین این هوای گرمتر و سبکتر بالا رفته و در رویه های بالایی جو با هوای سردتر و سنگین تر مخلوط شده که در نتیجه‌ی آن ما شاهد شرایط جوی ناپایدار هستیم. همچنین با ادامه‌ی روند تغییر و تبدیل هوای گرم و سرد به یکدیگر،هوای آلوده نیز پخش و پراکنده می شود. شرایط جوی پایدار زمانی حاصل میشود که توده‌ی هوای گرم در بالای توده‌ی هوای سرد قرار گرفته و در نتیجه انتقالات بسیار نا چیزی در مرز بین این دو محیط ایجاد می شود که می توان از آن صرفنظر کرد. این حالت را وارونگی دما می نامیم. هنگامی که وارونگی دما رخ می دهد،هوای آلوده‌ی موجود در پایین ترین لایه‌ی جو به دام می افتد و فقط بادهای قوی(طوفان) قابلیت پراکندن آن را دارد. از آنجایی که سیستم های پر فشار اغلب ترکیبی از فرایندهای وارونگی دما و بادهای کم سرعت را در پی دارند(یعنی قدرت کافی برای پراکندن آلاینده ها ندارند)،تمرکز طولانی مدت آنها بر روی یک منطقه‌ی صنعتی معمولاً منجر به پیدایش اثرات جانبی همچون دودمه شدید می شود. پراکندگی آلاینده های یک منبع انتشار آلاینده می تواند تحت تاثیر مقداری تلاطم در هوای اطراف منبع نیز باشد. هم جریان افقی و هم جریان عمودی هوا می توانند ایجاد تلاطم بنمایند.
اشعه‌ی خورشیدی
بارش و رطوبت هوا
اشعه‌ی خورشیدی یه تشکیل اوزون کمک کرده و اقدام به ایجاد آلاینده های ثانویه در هوا می کند. همچنین رطوبت هوا و نیز بارش باران و برف می تواند موجب تشدید واکنش هایی در جو شده و بدین ترتیب آلاینده های ثانویه‌ی خطرناکی ایجاد شوند. برای نمونه می توان باران اسیدی را حاصل اینگونه فرایندها دانست. البته توجه داریم که نزولات جوی مزایایی هم دارند. مثلاً باران،آلاینده های هوا را شسته و کمک می کند که مواد آلاینده‌ی ریزی که طی فعالیت هایی نظیر ساختمان سازی و برخی صنایع تولید می شوند، به کمترین میزان تقلیل یابند.
با توجه به عوامل مؤثر بر فرایند انتقال و پراکندگی آلاینده ها، آلودگی جوی که در قسمت غرب میانه‌ی ایالات متحده تولید می شود می تواند بر روی دریاچه ها و جنگل های سواحل شرقی این کشور اثر معکوس داشته باشد. از سوی دیگر،ما در شهرهای بزرگ که توسط مکان های پیچیده‌ی جغرافیایی همچون دره ها و رشته کوه ها احاطه شده اند به دلیل حصار و مانع طبیعی که موجب گسیختگی فرایند پراکندگی آلاینده ها می شوند، اغلب شاهد تمرکز آلاینده های هوا می باشیم. لس آنجلس، دنویر و مکزیکوسیتی چند نمونه از شهرهایی هستند که به لحاظ جغرافیایی در گودی هایی واقع شده اند که توسط چند رشته کوه احاطه گشته اند. این شهرها سطوح بالایی از آلودگی را به خود می بینند که متأثر از شرایط مکانی مناطق اطراف این شهر هاست. اگرچه همه‌ی عوامل مربوط به مسئله‌ی آلودگی این شهرها عواملی پیچیده اند، اما به هر حال آنها مثالهایی از شرایطی هستند که نشان دهنده‌ی تمرکز بیشتر آلاینده ها توسط شرایط طبیعی مساعد برای آلودگی هستند.
هرچند برای کنترل چنین نیروها و شرایط طبیعی کار زیادی نمی توان انجام داد، چند تکنیک وجود دارد که برای کمک به پراکندگی آلاینده ها در چنین شرایطی مؤثرند. شایع ترین راه پراکنده کردن آلاینده‌ها در این مواقع استفاده از دودکش های غول پیکر صنعتی( gas stacks )است. این سازه ها دودکش های صنعتی بلندی هستند که البته اغلب به عنوان نماد آلودگی هوا شناخته می شوند. این دودکش های غول پیکر معمولاً با پیش فرض وجود یک مجتمع صنعتی در اطراف آنها طراحی می‌شوند.وظیفه‌ی این دودکش ها این است که آلاینده ها را در ارتفاع مناسبی از سطح زمین رها سازند تا این آلاینده ها قبل از رسیدن به سطح زمین پراکنده شوند. هر چه ارتفاع این دودکش ها بیشتر باشد، احتمال پراکندگی و کاهش غلظت آلاینده ها قبل از تاثیر گذاردن بر جمعیت پیرامون خود بیشتر خوهد بود.
جریان قابل مشاهده‌ی آلودگی که از یک دودکش خارج می شود را تل و یا توده ی آلودگی می نامیم. ارتفاع یک تل متاثر از سرعت و قابلیت شناور بودن گازهایی است که از دودکش خارج می شوند. اغلب اوقات، گرما و حرارت را باید به این سیستم اضافه کرد که موجب افزایش ارتفاع تل آلودگی می شود. این فرایند را صعود تل آلودگی می نامیم . فرایند صعود تل دودی به آلاینده های منتشره از یک لوله‌ی دودکش اجازه می دهد که به ارتفاعات بالاتری از جو صعود کنند. در نتیجه چون تل دودی به ارتفاعات بالاتری دست یافته است و فاصله‌ی بیشتری از سطح زمین دارد، ما شاهد پراکندگی بیشتری(غلظت کمتر) از آلاینده های نشست کرده بر روی سطح زمین خواهیم بود.
شکل یک تل دودی وابسته به ارتفاع دودکش و نیز محیط اطراف یک دودکش است. هنگامی که هوای پیرامون ساختمان ها و دیگر سازه ها به جریان می افتد، آثار فرایند تلاطم پدیدار می گردد. بسته به ارتفاع دودکش، احتمال آن وجود دارد که تل دودی یه سمت پایین و در نتیجه به درون این توده‌ی متلاطم راه یابد(به عبارت دیگر هوای آلوده‌ی بالای این سیستم متلاطم به درون آن مکیده شود). این فرایند تحت عنوان آیرو دینامیک تل آلاینده و یا شستشوی سیستم متلاطم ساختمان ها توسط آلاینده ها مطالعه می شود. چنین فرآیندی می تواند منجر به تمرکز فوری و فوق العاده‌ی آلاینده ها در مسیر هوای جاری در منبع آلودگی شود. از سوی دیگر شرایط ثبات و پایداری جوی نیز موجب دگرگونی هایی در ساختار تل دودی خواهد شد. شرایط پایدار باعث می شود که تل دودی یه صورت یکنواخت در محیط اطراف منبع آلودگی پخش شود. در حالی که شرایط ناپایدار منجر به توزیع دورانی و یا حلقه ای تل دودی خواهد شد. آلاینده های منتشره از دودکش های بزرگ ممکن است تا فواصل دور جابجا شوند. بطور کلی تمرکز و غلظت آلاینده ها هنگامی که از نقطهی انتشار شروع به ماجرت می کنند کاهش می یابد و این آلاینده ها توسط باد و سایر منابع طبیعی پراکنده می شوند. الگوهای موقت آب و هوایی بر روی جهت کلی و نیز پراکندگی آلاینده ها تاثیر می گذارند. همان طور که قبلاً یادآور شدیم، آلاینده های آزاد شده در غرب میانه بر جمعیت و جغرافیای شرق تاثیر می گذارد. الگوهای موقت آب و هوایی همچنین پاسخی به این چرایی هستند که مسائلی چون باران های اسیدی در دسته‌ی پیامدهای منطقه ای قرار گرفته و در عین حال توجهات بین المللی را به خود جلب کرده اند.
در آخر باید گفت که شرایط آب و هوایی و عوامل جغرافیایی می توانند اثر گذاری منفی بر روی فرایند انتقال و پراکندگی آلاینده ای هوا داشته باشند. یکی از نمونه هایی که نشان دهنده‌ی نحوهی تاثیر گذاری نوع آب و هوا بر فرایند پراکندگی آلاینده هاست، پدیده‌ی وارونگی دما می باشد. چنین پدیده ای می تواند از صعود آلاینده ها به لایه های بالاتر جو و پراکندگی آنها جلوگیری کرده و منجر به بروز تمرکز(و سکون) آلاینده های هوا می شود. شهرهایی چون لندن و دونورای ایالت پنسیلوانیا چنین پدیده ای را تجربه کرده اند.