In this study, we investigate the effects of elliptical shape of Asian dust particles on the estimation of aerosol optical depth by implementing T-matrix method into WRF/Chem Dust Model. The phase function calculated by assuming elliptical particle shape near $110{\sim}160^{\circ}$ of scattering angle showed about 20 times larger than that calculated by assuming spherical particle shape. Significant difference of extinction efficiency was found with an increase of size parameter and aspect ratio. From the simulations of two Asian dust events occurred on 1 April 2007 and 16 March 2010, we found that the difference of extinction efficiency between elliptical and spherical particle shape was about 5~8%. The aerosol optical depth calculated by assuming elliptical particle shape with 1.6, 1.4 and 1.2 of aspect ratio was about $4.0{\pm}0.5%$, $2.0{\pm}0.2%$, and $1.0{\pm}0.1%$ larger than those estimated by assuming spherical particle shape.
The Asian dust storms which originated in the deserts of Mongolia and China transported particles to Korea and led to a high concentration of atmospheric particulate matters (PM) of more than $1000{\mu}g/m^3$ throughout the country in the spring, of 2007. Public concern, in Korea, about the possible adverse effects of these dust events has increased, as these dust storms can contain various air pollutants emitted from heavily industrialized eastern China. The objectives of this study were to understand the concentration characteristics of PM as a function of particle size between the Asian dust storm episodes and non-Asian dust period and to consider the mass size distribution of PM in the Asian dust storms and their water soluble ion species on the potential, possible effects on deposition levels in the three regions (nasopharyngeal, tracheobronchial, and alveolar) of the human respiratory system. The size distribution of PM mass concentration during the Asian dust storms showed a peak in the coarse particle region due to the long-range transport of soil particles from the deserts of Mongolia and China, which was identified by HYSPLIT-4 model for backward trajectory analysis of air arriving in the sampling site of Iksan. During the non-Asian dust period, there were two different types in PM size distribution: bimodal distribution when low concentrations of $PM_{2.5}$ were observed, while unimodal distribution having a peak in fine particle region when high concentrations of $PM_{2.5}$ were showed. This unimodal distribution with high concentrations of fine particulate and secondary air pollutants such as ${SO_4}^{2-}$, ${NO_3}^-$, ${NH_4}^+$ was found to be due to the long-range transport of air pollutants from industrialized eastern China. During the Asian dust storms, the mean concentrations of PM that can be deposited in the nasopharyngeal, tracheobronchial, and alveolar region were $128.8{\mu}g/m^3$, $216.5{\mu}g/m^3$, and $89.6{\mu}g/m^3$, respectively. During the non-Asian dust period, the mean concentrations of PM that can be deposited in the nasopharyngeal, tracheobronchial, and alveolar region were $8.4{\mu}g/m^3$, $9.5{\mu}g/m^3$ and $38.5{\mu}g/m^3$, respectively.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.3
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pp.679-686
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2018
A new dust cleaning vehicle is needed to remove fine and ultra-fine particulate matter in subway tunnels. Therefore, the recently developed tunnel cleaning vehicle is equipped with an efficient suction system and cyclone-based prefilter to handle ultra-fine particles. To treat various sizes of particulate matter with an underbody suction system, this paper proposes a cyclone-based prefilter in the suction system and validates the dust removal efficiency through Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis using ANSYS FLUENT. Using the created surface and volume mesh, various particle sizes, materials, and fan flow rates, the particles were tracked in the flow with a discrete phase model. As a result, the dust cleaning vehicle at a normal operational speed of 5km/h requires at least a fan flow rate of $1500m^3/min$ and 100mm of suction inlet height from the tunnel track floor. Those suction modules and cyclone-based prefilters in the dust cleaning vehicle reduces the dust accumulation load of the electric precipitator and helps remove the accumulated fine and ultra-fine dust in the subway tunnel.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.26
no.4
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pp.218-236
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2023
This study attempted to analyze the environmental equity of fine dust(PM10) in Daegu using MGWR(Multi-scale Geographically Weighted Regression) and KT(Korea Telecom Corporation) sensor data. Existing national monitoring network data for measuring fine dust are collected at a small number of ground-based stations that are sparsely distributed in a large area. To complement these drawbacks, KT sensor data with a large number of IoT(Internet of Things) stations densely distributed were used in this study. The MGWR model was used to deal with spatial heterogeneity and multi-scale contextual effects in the spatial relationships between fine dust concentration and socioeconomic variables. Results indicate that there existed an environmental inequity by land value and foreigner ratio in the spatial distribution of fine dust in Daegu metropolitan city. Also, the MGWR model showed better the explanatory power than Ordinary Least Square(OLS) and Geographically Weighted Regression(GWR) models in explaining the spatial relationships between the concentration of fine dust and socioeconomic variables. This study demonstrated the potential of KT sensor data as a supplement to the existing national monitoring network data for measuring fine dust.
Model for dust and salt transportation from the dried bottom of the Aral Sea is suggested. Theoretical analysis is based on the turbulent diffusion equation for the averaged function of passive impurity concentration. One-layer model of the atmospheric boundary layer is assumed. Impurity precipitation rates are calculated as the functions of the particle size and the distance source of particles. Analytical solutions for the point and two-dimensional sources of impurities are found. Model calculations for salt and sand transport from the Aral Sea basin are made on the basis of 2D source model with a constant intensity.
Debris disks are circumstellar dust disks around main-sequence stars. They are important observational clues to understanding the planetary system formation. The zodiacal light is the thermal emission from the dust disk in our Solar system. For a comprehensive understanding of the nature and the evolution of dust disks around main-sequence stars, we try a comparative study of debris disks and the zodiacal light. We search for debris disks using the AKARI mid-infrared all-sky point source catalog. By applying accurate flux estimate of the photospheric emission based on the follow-up near-infrared observations with IRSF, we have improved the detection rate of debris disks. For a detailed study of the structure and grain properties in the zodiacal dust cloud, as an example of dust disks around main-sequence stars, we analyze the AKARI mid-infrared all-sky diffuse maps. As a result of the debris disks search, we found old (>1 Gyr) debris disks which have large excess emission compared to their age, which cannot be explained simply by the conventional steady-state evolution model. From the zodiacal light analysis, we find the possibility that the dust grains trapped in the Earth's resonance orbits have increased by a factor of ~3 in the past ~20 years. Combining these results, we discuss the non-steady processes in debris disks and the zodiacal light.
Our understanding of dust emission, interaction, and evolution, is evolving. In recent years, electric dipole emission by spinning dust has been suggested to explain the anomalous microwave excess (AME), appearing between 10 and 90 Ghz. The observed frequencies suggest that spinning grains should be on the order of 10nm in size, hinting at polycyclic aromatic hydrocarbon molecules (PAHs). We present data from the AKARI/Infrared Camera (IRC) due to its high sensitivity to the PAH bands. By inspecting the IRC data for a few AME regions, we find a preliminary indication that regions well-fitted by a spinning-dust model have a higher $9{\mu}m$ than $18{\mu}m$ intensity vs. non-spinning-dust regions. Ongoing efforts to improve the analysis by using DustEM and including data from the AKARI Far Infrared Surveyor (FIS), IRAS, and Planck High Frequency Instrument (HFI) are described.
The zodiacal light emission is the thermal emission from the interplanetary dust and the dominant diffuse radiation in the mid- to far-infrared wavelength region. Even in the far-infrared, the contribution of the zodiacal emission is not negligible at the region near the ecliptic plane. The AKARI far-infrared all-sky survey covered 97% of the whole sky in four photometric bands with band central wavelengths of 65, 90, 140, and $160{\mu}m$. AKARI detected the small-scale structure of the zodiacal dust cloud, such as the asteroidal dust bands and the circumsolar ring, in far-infrared wavelength region. Although the most part of the zodiacal light structure in the AKARI far-infrared all-sky image can be well reproduced with the DIRBE zodiacal light model, there are discrepancies in the small-scale structures. In particular, the intensity and the ecliptic latitude of the peak position of the asteroidal dust bands cannot be reproduced precisely with the DIRBE models. The AKARI observational data during more than one year has advantages over the 10-month DIRBE data in modeling the full-sky zodiacal dust cloud. The resulting small-scale zodiacal light structure template has been used to subtract the zodiacal light from the AKARI all-sky maps.
Based on experimental study of lycopodium dust particles' behavior, we suggest the flame propagation model through dust clouds. With dust concentration, flame velocity reaches a maximum value at $170g/m^3$ to exceed the stoichometric concentration for lycopodium-air mixture combustion and decreases slightly in the richer side of $500g/m^3$. At $47{\sim}200g/m^3$, mean velocity of particle increases in proportion to flame velocity. As the sum of burning rate and particle velocity is approximate in flame velocity, the flame propagation velocity with lycopodium dust concentration can be estimated by the calculation and it was found that behavior of particles is useful for better understanding of dust flame propagation velocity.
Recently, with the expanding market for electronic devices and electric vehicles, secondary battery usage has been on the rise. Lithium-ion batteries are particularly popular due to their fast charging times and lightweight nature compared to other types of batteries. A secondary battery consists of four components: anode, cathode, electrolyte, and separator. Generally, the positive and negative electrode materials of secondary batteries are composed of an active material, a binder, and a conductive material. Acetylene Black (AB) is utilized to enhance conductivity between active material particles or metal dust collectors, preventing the binder from acting as an insulator. However, when recycling waste batteries that have been subject to high usage, there is a risk of fire and explosion accidents, as accurately identifying the characteristics of Acetylene Black dust proves to be challenging. In this study, the lower explosion limit for Acetylene Black dust with an average particle size of 0.042 ㎛ was determined to be 153.64 mg/L using a Hartmann-type dust explosion device. Notably, the dust did not explode at values below 168 mg, rendering the lower explosion limit calculation unfeasible. Analysis of explosion delay times with varying electrode gaps revealed the shortest delay time at 3 mm, with a noticeable increase in delay times for gaps of 4 mm or greater. The findings offer fundamental data for fire and explosion prevention measures in Acetylene Black waste recycling processes via a predictive model for lower explosion limits and ignition delay time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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