Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Идентификация характеристик загрязнения атмосферы 14
1.1 Загрязнение атмосферы 14
1.1.1 Масштабы загрязнения атмосферы 14
1.1.2 Источники загрязнения атмосферы 18
1.1.3 Поллютанты 30
1.1.4 Диффузионные процессы распространения поллютантов в атмосфере 34
1.1.5 Воздействие загрязнённой атмосферы на здоровье человека и состояние природной среды 39
1.2 Дистанционное зондирование загрязнения атмосферы 43
1.2.1 Дистанционное зондирование 43
1.2.2 Методы дистанционного зондирования 49
1.2.2.1 Традиционная съёмка 49
1.2.2.2 Многозональная съёмка 51
1.2.2.3 Инфракрасная съёмка 52
1.2.2.4 Особенности практического применения традиционной, многозональной и инфракрасной съёмок 54
1.2.2.5 Радиосъёмка 56
1.2.2.6 Спектрометрическая съёмка 58
1.2.2.7 Лазерная съёмка 68 1.2.2.7.1 Развитие лазерной съёмки атмосферы 68
1.2.2.7.2 Принцип действия лазерной съёмки атмосферы 70
1.2.2.7.3 Типылидаров 74
1.2.2.7.4 Особенности практического применения лидарной съёмки атмосферы 76
1.2.3 Коммуникационные возможности методов дистанционного зондирования 80
1.2.4 Анализ методов дистанционного зондирования загрязнения атмосферы и их коммуникационных возможностей 87
Выводы по главе 92
ГЛАВА 2. Моделирование экологических рисков, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 95
2.1 Методология моделирования рисков 95
2.2 Экологический риск для здоровья, обусловленный воздействием загрязнённой атмосферы 99
2.3 Моделирование экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 101
2.3.1 Структура процесса моделирования экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы 101
2.3.2 Подходы к моделированию рисков здоровью, обусловленных хроническим воздействием загрязнённой атмосферы 102
2.3.3 Моделирование хронического ингаляционного токсического риска для здоровья, обусловленного воздействием загрязнённой атмосферы, с применением пороговой модели 103
2.3.4 Моделирование хронического ингаляционного токсического риска для здоровья, обусловленного воздействием загрязнённой атмосферы, с применением безпороговой модели 107
2.3.5 Моделирование хронических ингаляционных токсических и канцерогенных рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы, с применением универсальной безпороговой модели 110
2.3.6 Моделирование экологического риска для здоровья, обусловленного воздействием атмосферных поллютантов с общетоксическим и канцерогенным механизмом воздействия 112
2.4 Классификация уровней риска 113
2.5 Графическое отображение информации об экологических рисках, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 117
2.6 Методика моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 120
Выводы по главе 127
ГЛАВА 3. Программные решения в методике моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы 128
3.1 Программные решения моделирования процессов загрязнения атмосферы 128
3.2 Программные решения моделирования экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 144
3.3 Программные решения графического отображения информации об экологических рисках 148
3.4 Технология применения программного обеспечения для моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы 149
Выводы по главе 153
ГЛАВА 4. Практическое применение методики моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы 155
4.1 Моделирование и графическое отображение экологическихрисков, обусловленных загрязнением атмосферы, с использованием данных контактной индикации и моделирования процессов рассеивания 155
4.2 Моделирование и графическое отображение экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы, с использованием данных дистанционного зондирования 159
Выводы по главе 163
Заключение 164
Библиографический список использованной литературы
- Масштабы загрязнения атмосферы
- Экологический риск для здоровья, обусловленный воздействием загрязнённой атмосферы
- Программные решения моделирования процессов загрязнения атмосферы
- Моделирование и графическое отображение экологическихрисков, обусловленных загрязнением атмосферы, с использованием данных контактной индикации и моделирования процессов рассеивания
Введение к работе
Качество атмосферы на обширных территориях Российской Федерации характеризуется широким спектром негативных оценок. Значительное количество населения проживает на территориях, подверженных хроническому воздействию широкого ряда атмосферных поллютантов, обладающих общетоксическим и канцерогенным механизмом биологического воздействия. Техногенные выбросы в атмосферу, в том числе, от основных источников загрязнения - промышленности и автотранспорта, продолжают неуклонно расти, обуславливая повышение рисков возникновения негативных эффектов для здоровья населения и качества природной среды.
Современная система точечного контроля качества атмосферного воздуха не позволяет решать задачи идентификации и контроля зон хронического загрязнения атмосферы на больших территориях, сопоставимых по масштабу с областями, федеральными округами и прочими масштабными территориальными единицами. Таким образом, огромные территории страны с многомиллионным населением, содержащие крупнейшие производства, фактически, остаются вне системы контроля качества атмосферного воздуха, что, соответственно, не позволяет проводить качественную оценку опасности воздействия хронических техногенных выбросов на здоровье населения, контролировать и прогнозировать ущербы природным и техногенным объектам и системам, вести мониторинг показателей экологических рисков, являющихся сегодня наиболее эффективным средством оценки и прогностического моделирования опасности, обусловленной влиянием загрязнённой окружающей среды на состояние биологических объектов и систем, в том числе человека.
Вместе с тем, существуют расхождения относительно подходов к оценке и моделированию экологических рисков, содержания рисковых показателей, степеней приемлемости величин рисков и пр.
Процесс моделирования пространственного распределения значений экологических рисков на обширных территориях связан с обработкой больших объёмов информации и требует методического подхода к применению различных программных средств. В современной практике данный вопрос не нашёл решения на надлежащем теоретическом и технологическом уровне. Также, при очевидной географической и, в частности, картографической специфики проблемы, отсутствуют эффективные механизмы применения геоинформационных технологий, обеспечивающих визуализацию и поддержку анализа пространственно локализованных данных, каковыми являются показатели экологического риска. Таким образом, отсутствует единый методический подход к автоматизации процесса моделирования и графического отображения экологических рисков средствами программного обеспечения.
Таким образом, сегодня, проблема, связанная с разработкой методического подхода к прогностическому моделированию экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы, на обширных территориях и представлению рисковых показателей в легковоспринимаемой форме, обеспечивающей качественный анализ и поддержку в принятии управленческих решений относительно качества атмосферы не решена на надлежащем уровне.
Данная ситуация, имеющая место сегодня, не соответствует провозглашённой стратегии устойчивого развития, предполагающей фиксирование и прогнозирование техногенных опасностей и принятие мер, направленных на снижение рисков для населения и природной среды до значений установленных приемлемых уровней.
В связи с вышесказанным, тема настоящей диссертационной работы представляется актуальной и своевременной, хранящей потенциал для применения в поддержке принятия управленческих решений относительно экологических проблем, обусловленных загрязнением атмосферы.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в разработке универсальной методики моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях. Поставленная цель достигается путём последовательного решения следующего комплекса задач:
1. Установление ключевых пространственно-временных характеристик современных процессов загрязнения атмосферы.
2. Анализ возможностей методов дистанционного зондирования и коммуникационных систем на предмет их использования для моделирования экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях.
3. Разработка универсальной методики моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях, ориентированной на работу с данными дистанционного зондирования загрязнения атмосферы.
4. Разработка технологии моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях.
Таким образом, в настоящей диссертационной работе решается конкретная актуальная задача геоэкологии, связанная с обеспечением экологической безопасности и устойчивого развития на обширных территориях Российской Федерации.
Методы исследования
В работе применены различные методы исследования, основными из которых являются: анализ и сравнительная оценка качества атмосферного воздуха на территориях России; математическое моделирование процессов загрязнения атмосферы и экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы; дистанционные технологии для идентификации характеристик загрязнения атмосферы; информационные и компьютерные технологии для моделирования и графического отображения экологических рисков и др.
Исходные материалы диссертации
В качестве исходных материалов диссертации использованы результаты научных исследований по ключевым направлениям изучаемой проблемы, нашедшие отражение в научных трудах экологов (В.Н. Буров, В.Н Крутько и др.), медиков и гигиенистов (СМ. Новиков, В.А. Кислицин, Ю.А. Рахманин, С.Л. Авалиани и др.), метеорологов (М.Е. Берлянд и др.), специалистов в области геоинформатики и картографии (Л.М. Бугаевский, A.M. Берлянт и др.).
Также использованы практические, в том числе программные, разработки лаборатории ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им, А,Н. Сысина РАМН (В.А. Кислицин), материалы Государственных докладов «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации» за 1998-2003 гг., информационные материалы Американского и Европейского космических агентств, а также другие источники, в том числе, результаты собственных исследований автора.
Научная новизна
Научная новизна исследований, проведённых в рамках настоящей диссертационной работы, заключается в разработке нового методического подхода к решению актуальной задачи моделирования и графического отображения экологических рисков для оценки экологической ситуации на больших территориях с использованием идентификационных и коммуникационных возможностей технологий дистанционного зондирования. В том числе разработаны и обоснованы новые подходы к математической интерпретации и прогностическому моделированию экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием на организм человека поллютантов, обладающих различными механизмами биологического воздействия. Также разработан технологический подход к автоматизации процесса решения поставленной задачи посредством применения программных решений.
Практическое значение
Разработанная методика моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы, может быть использована в качестве универсального инструмента поддержки принятия управленческих решений в области охраны окружающей среды и здоровья населения на больших территориях, в том числе и в новых районах развития промышленности и освоения природных ресурсов,
Разработанная технология применения программного обеспечения для моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы, способна, в рамках единого программного решения, автоматизировать основные расчётно-аналитические и расчётно-графические операции моделирования и графического отображения экологических рисков от загрязнения атмосферы, тем самым, обеспечить оперативность и доступность исследований в области экологических рисков. Данная методика позволяет представить на рынок экологических услуг новый продукт, состоящий в программном решении получения графикоаналитических показателей экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы.
Личный вклад автора
Личный вклад автора в решение проблем, поднимаемых в работе, заключается в: разработке универсальной методики моделирования и графического отображения экологических рисков и её представлении на IV Всероссийском научно-методическом семинаре «Экологически ориентированная учебно-исследовательская и практическая деятельность», проходившем 10-13 ноября 2004 г; подготовке материалов для докладов, отражающих основные результаты исследований в ежегодных межвузовских и внутривузовских научно-практических конференциях, проводимых в МИИГАиК, посвященных актуальным проблемам экологии и природопользования (2002-2005 гг.); проведении анализа практических наработок, в том числе программных средств, в области моделирования процессов загрязнения атмосферы и моделирования рисков хронической интоксикации по материалам лаборатории оценки риска здоровью ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, ГЦСЭН и др. (2003-2005 гг.); разработке методических указаний «Графическое отображение зон загрязнения атмосферы», предназначенных для проведения практических занятий со студентами в рамках курса «Экология природопользования» (2004 г.); поллютантов, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями Москвы (2005 г.).
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных межвузовских и внутривузовских конференциях, проходивших в МИИГАиКе, а также опубликованы в шести научных статьях:
1. «Использование обновлённого программного комплекса «Призма» для определения экологического риска». Природопользование и охрана окружающей среды Московского региона. Сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области в 2002 г. / Под редакцией А.В. Садова, В.Н. Бурова. М.: Издательский дом РоЗ ИКСИ, 2002. с.165-168;
2. «Картографирование экологического риска загрязнения атмосферного воздуха техногенными выбросами». Актуальные проблемы экологии и природопользования. Сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области в 2003 г. / Под редакцией А.В. Садова, В.Н. Бурова. -М.: ГУЗ, 2003. с.31-33;
3. «Методологические решения графического отображения экологических рисков». Экология и сохранение здоровья населения. Сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области в 2005 г. / Отв. Ред. А.В. Садов. - М. Изд-во МИИГАиК, 2005. с.85-89;
4. «Методы дистанционного зондирования загрязнения атмосферы и их коммуникационные возможности» / Естественные и технические науки. -2005., №5. с.116-117;
4. «Методы дистанционного зондирования загрязнения атмосферы и их коммуникационные возможности» / Естественные и технические науки. -2005., №5. с.116-117;
5. «Методические решения графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы» / Естественные и технические науки. -2005.,№5.с.114-115;
6. «Геоинформационное картографирование экологических рисков» / Геодезия и картография. -2005., №10. с.44-46.
Основные результаты, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:
1. Методика моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы, ориентированная на работу с данными дистанционного зондирования загрязнения атмосферы.
2. Технология моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы.
3. Результаты экспериментов практического применения методики моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы.
Структура и объём работы
Диссертация, объёмом 177 страниц состоит из введения, четырёх глав с выводами по каждой главе и заключения. Использовано 12 таблиц и 19 иллюстраций. Библиографический список использованной литературы содержит 142 работы, из которых 25 на английском языке.
Масштабы загрязнения атмосферы
Масштабы загрязнения атмосферы на территории Российской Федерации отражены в материалах многочисленных отчётов, докладов, статей и прочих публикациях, периодически подготавливаемых различными государственными и негосударственными организациями [26-31]. Преимущественно, эти материалы опираются на данные, выработанные системой мониторинга атмосферного воздуха РФ, а также на данные медицинской статистики и отчётные данные с предприятий и прочих организаций, осуществляющих контроль за выбросами в атмосферу. Обобщение и анализ таких материалов позволяет сформировать достаточно полную картину, характеризующую современное состояние атмосферы на территории России.
Так, по этим данным, установлено, что в 229 городах страны, в которых регулярно, средствами 623 станций, проводится контроль состояния атмосферы, число городов, в которых среднегодовые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе превышали 1 ПДК, составило 201 с общим числом жителей 65,4 млн. человек. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), суммирующий кратности превышения ПДК среднегодовых концентраций нескольких примесей, был больше 7 в 130 городах с общим населением 58,48 млн. человек. Число городов с индексом загрязнения атмосферы, равным или больше 14, которые включаются в список городов с наибольшим (очень высоким) уровнем загрязнения воздуха, составило в 2002 г. - 35. В них проживает более 20 млн, человек. Самым неблагополучным по качеству атмосферного воздуха в городах является Сибирский федеральный округ, в котором в 2002 г. 13 городов, имевшие ИЗА более 14, отнесены к числу городов с наивысшим уровнем загрязнения воздуха. Они составляют 37,1% всех городов этой категории в России. Треть городов страны, в которых имелось более чем 10-кратное превышение ПДК максимальных разовых концентраций, находятся также в этом федеральном округе. Кроме того, 28 городов имеют высокий (ИЗА 7) уровень загрязнения воздуха (их доля составляет 21,5% таких городов) и 47 городов (23,4%) - среднегодовое превышение 1 ПДК. В Приволжском федеральном округе 32 города имели высокий и очень высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха, в 42 городах среднегодовые концентрации вредных примесей превышали 1 ПДК, а в 9 городах имело место 10-кратное превышение ПДК максимальных разовых концентраций. В Южном и Дальневосточном федеральных округах насчитывалось по 12 городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения воздуха, в том числе с очень высоким уровнем загрязнения - по 7 городов [26].
Более чем для 40% от общего числа субъектов Российской Федерации характерны проблемы загрязнения атмосферного воздуха городов и промышленных центров. Особенно остро проблема качества атмосферы стоит в крупных городах страны. Так, например, установлено, что сегодня большая часть населения Москвы проживает в зонах устойчивого сверхнормативного загрязнения атмосферного воздуха. В целом по России 60% городского населения проживает в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферы [26].
Таким образом, качество атмосферного воздуха в городах Российской Федерации, в целом, характеризуется как неудовлетворительное [26, 115].
Данные о состоянии атмосферы на больших территориях, не охваченных пунктами контроля, формируются, преимущественно, на основе статистических данных о выбросах с зарегистрированных источников загрязнения и представляются в виде различных удельных показателей [26-31,115].
Так, максимальная величина удельного показателя "Объём выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух на единицу площади субъекта Федерации" (т/км2) в 2002 г. отмечена для г. Москва - 93, далее следуют Санкт-Петербург (38,7), Липецкая (16,9), Кемеровская (13), Челябинская (10,3), Тульская (6,6), Свердловская (6,3), Самарская (5,8) области, Ханты-Мансийский автономный округ (4,9), Оренбургская область (4,7), Удмуртская Республика (4,5). В 9 субъектах Федерации (Пермская, Московская, Белгородская, Вологодская, Рязанская области, Республика Татарстан, Республика Башкортостан, Чувашская Республика, Красноярский край) объём выбросов на 1 км2 составляет от 3 до 4 т вредных веществ [26].
По удельному показателю "Объём выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в расчете на одного жителя субъекта Федерации" (кг/чел.) на первом месте Ханты-Мансийский автономный округ (1773), за ним следуют Ямало-Ненецкий автономный округ (1423), Красноярский край (838), Республика Коми (598), Кемеровская область (425), Чукотский (394) и Корякский (370) автономные округа, Вологодская (368), Мурманская (343), Липецкая (333) области, Ненецкий автономный округ (327). Для 7 субъектов (Томская, Свердловская, Оренбургская, Пермская, Челябинская области, Таймырский и Эвенкийский автономные округа нагрузка колеблется в пределах 200 - 300 кг/чел., для 18 регионов - 100-200 кг/чел. В 35 субъектах Федерации выбросы вредных веществ на одного жителя возросли по сравнению с 1998 г.; наибольший рост отмечен в автономных округах: Ханты-Мансийском (в 2,1 раза), Ненецком (в 2 раза), Ямало-Ненецком (1,3 раза); в Еврейской автономной области (3,6 раза), Томской области (2,1 раза), Кемеровской области (1,4 раза). В 47 субъектах Российской Федерации удельные нагрузки снизились, в том числе в Чукотском автономном округе (в 1,6 раза), Таймырском автономном округе (1,5 раза), Вологодской области (1,4 раза), Республике Коми (1,3 раза), Мурманской области (1,3 раза) [26].
Экологический риск для здоровья, обусловленный воздействием загрязнённой атмосферы
Риск для здоровья, обусловленный воздействием на человека (популяцию) техногенных выбросов в атмосферный воздух - это вероятностный ущерб от воздействия поллютантов, рассеянных в атмосфере с учётом всех неопределённостей, связанных с проявлением токсического (канцерогенного) эффекта на здоровье человека. Математически данный риск может быть определён, как: Кздатм = Рэф U (3.5) где Яздатм риск для здоровья от загрязнения атмосферы; РЭф - вероятность реализации токсического (канцерогенного) эффекта1; U- показатель ущерба здоровью.
Экологический риск для здоровья от загрязнения окружающей среды - это вероятностный ущерб от реализации токсического действия поллютантов, с учётом всех неопределённостей, связанных с проявлением токсического (канцерогенного) эффекта на здоровье человека и поведением поллютантов в окружающей среде.
Экологический риск для здоровья от загрязнения атмосферного воздуха техногенными выбросами - это вероятностный ущерб от реализации токсического действия поллютантов, рассеянных в атмосфере с учётом всех неопределённостей, связанных с проявлением токсического (канцерогенного) эффекта на здоровье человека и поведением поллютантов в атмосфере. Математически данный риск может быть определён, как: 1 эздатм +эф атм U атм К-здатм \р&) где Яэздатм- экологический риск для здоровья от загрязнения атмосферы; РЭф - вероятность реализации токсического (канцерогенного) эффекта; Ратм - добавочная вероятность проявления ущерба здоровью, связанная с неопределённостью поведения поллютантов в атмосфере, определяемая как произведение частных (разнородных) вероятностей: Ратм= РгР2-Рз-...Рп (3.7) где Pi Р2 Рз Рп - вероятности, характеризующие неопределённости, связанные с физико-химическими, метеорологическими и пр. условиями поведения рассеянных веществ в атмосфере воздуха в данном месте и в данное время.
Показатели экологического риска, в первую очередь, - инструмент прогностических оценок, в связи с чем важно с максимально-возможной степенью правдоподобия дать прогноз относительно значения Ратм .
Моделирование экологического риска для здоровья от воздействия загрязнённой атмосферы - сложный интегральный процесс установления вероятностных показателей поведения поллютантов в атмосфере Ратм и возможности реализации их токсического воздействия на биологический объект Ртокс.
Таким образом, для моделирования экологического риска, обусловленного воздействием загрязнённой атмосферы необходимо сформировать два блока показателей.
Первый блок образуют вероятностные показатели поведения поллютантов в атмосфере с учётом: физико-химических свойств поллютантов Рфх (физическое состояние, дисперсность, химический состав, химическая стойкость и пр.); погодных условий Рпог (степень вертикальной устойчивости атмосферы в приземном слое, направление и скорость ветра, температура воздуха, осадки, атмосферная влажность и пр.);
Программные решения моделирования процессов загрязнения атмосферы
Моделирование пространственно-временного распределения значений концентраций атмосферных поллютантов предполагает применение соответствующих расчётно-графических программ. Сегодня существует большое количество отечественных и зарубежных программ, предназначенных для моделирования пространственного распределения значений максимально-разовых или среднесуточных концентраций поллютантов в атмосфере.
Как правило, для использования моделей рассеивания пользователь должен обладать следующим набором данных, условно сводимых в три группы: данные о климате и рельефе исследуемой территории, данные о геометрических параметрах источников загрязнения атмосферы и данные о выбросах (химический состав, температура, скорость выхода и пр.).
Наиболее общий набор параметров, необходимых для моделирования процессов загрязнения атмосферы представлен в таблице 11.
В настоящее время в мировой практике насчитывается около сотни различных опубликованных программных продуктов, предназначенных для моделирования процессов загрязнения атмосферы. По данным U.S. Environmental Protection Agency их количество равно пятидесяти. Многие из них предназначены для решения специальных вопросов, например, для решения проблем озонового слоя, моделирования процессов загрязнения тропо-и мезосферы и пр.
Ниже будут рассмотрены отечественные и зарубежные модели рассеивания, реализованные в виде программных решений, информация о которых находится в системе распространения (в частности может быть получена по сети Интернет или другими способами).
Значительный вклад в сбор и распространение информации о компьютерных моделях рассеивания, а также в их анализ и классификацию, внесло U.S. ЕРА. В связи с этим, приведённые ниже компьютерные модели сгруппированы в соответствии с классификацией, предлагаемой этой организацией.
В пунктах от 9) до 13) представлены модели, которые по классификации U.S. ЕРА относятся к предпочтительным и рекомендуемым моделям. В пунктах от 14) до 28) представлены модели по классификации U.S. ЕРА относящиеся к альтернативным моделям. В пунктах от 29) до 33) представлены компьютерные программы квалифицированные U.S. ЕРА, как средства для проведения более детального анализа процессов рассеивания.
1) «Призма». В качестве математической основы программного комплекса «Призма» положена методика ОНД-86 - общесоюзный нормативный документ по расчету рассеяния вредных примесей. В основе программы для расчета процесса рассеяния лежит формула Берлянда для максимальной приземной концентрации при опасной скорости ветра. Формула предназначена для расчета максимальных приземных концентраций, которые возникают при неблагоприятных метеорологических условиях (включая инверсии), продолжительность которых не превышает 1-2% в течение года. Метеорологические условия учитываются путём введения специальных коэффициентов для различных климатических зон. Для функционирования программы не требуются реальные метеорологические данные на какой-либо период времени, вследствие чего она не позволяет проводить расчёты с учётом более подробных погодных данных. ОНД-86 даёт корректные значения концентрации на расстоянии не более 100 км от источника выбросов и позволяет: учитывать сепарацию частиц золы, подъем факела над трубой, рассчитать расстояние до точки максимума приземной концентрации на оси х, опасную скорость ветра, концентрации в точках не лежащих на оси х, то есть при у 0, поправки в концентрации на размещение реципиентов в высоких зданиях и сооружениях, решать некоторые обратные задачи, учитывать влияние рельефа местности для некоторых стандартных форм рельефа, рассчитывать приземные концентрации от групп источников, линейных источников, площадных источников и пр.
2) Эколог. Программный комплекс, практически аналогичный по функциям с Призмой.
3) МЭИ. Модель рассеяния МЭИ и её программная реализация разработаны в Московском энергетическом институте. При разработке модели рассеивания примеси в условиях города использовались подходы, принятые в ОНД-86. При этом функции распределения примесей принимают тот же вид за исключением коэффициентов, входящих в расчётные выражения. В модели учитываются как особенности распространения примеси в условиях городской подстилающей поверхности, так и степень трансформации оксидов азота, а также различия подъёма дымовых факелов от одноствольных и многоствольных дымовых труб.
Моделирование и графическое отображение экологическихрисков, обусловленных загрязнением атмосферы, с использованием данных контактной индикации и моделирования процессов рассеивания
Цель настоящего эксперимента состояла в моделировании и графическом отображении гипотетических значений экологического риска для здоровья, обусловленного воздействием атмосферных поллютантов, выбрасываемых мусоросжигательным предприятием.
В данном эксперименте моделирование экологических рисков для здоровья, обусловленных хроническим загрязнением атмосферы, проводилось по следующему набору исходных данных: Исходные данные: Объект, содержащий источник загрязнения атмосферы: Московский мусоросжигательный завод №4. Параметры источника: Точечный с круглым устьем, 1 шт (заводская труба), h = 90 м, d = 1,5 м. Параметры выброса: Концентрация поллютантов в трубе: S02 = 19,75 ppm = 52,54 мг/м3; С02 = 17,2% = 172000 ppm = 314760 мг/м3; СО = 21,48 ppm = 25,13 мг/м3; Мощность выброса поллютантов из трубы: S02 = 45 г/с, С02 = 200 г/с, СО = 20 г/с; температура ГВС = 150С; скорость выхода ГВС из трубы = 15 м/с. Метеоусловия и рельеф: метеоусловия средней полосы России; рельеф - плоскость. Расчётная сеть: размеры сети 3000 х 3000 м, шаг сети 50 м, высота сети 2 м; начало координат (0; 0 м); координаты источника (500; 500 м);
Параметры выброса были идентифицированы методом контактной индикации, реализованным средствами передвижной лаборатории аналитического контроля качества атмосферного воздуха.
Набор исходных данные позволил провести моделирование процессов загрязнения атмосферы. Моделирование рассеивания поллютантов, с получением показателей среднегодовых концентраций в точках расчётной сети было реализовано с использованием компьютерной модели рассеивания ISCST3. В результате диалога с программой ISCST3, по введённым геометрическим параметрам источника выбросов, климатическим данным на район исследования и параметрам выброса были рассчитаны величины концентраций СО, С02, S02 в узлах расчётной сети в единицах концентрации (мг/мЗ).
Моделирование значений экологического риска производилось в авторской программе, выполненной в виде надстройки к редактору электронных таблиц Excel. Данные по моделированию экологического риска были приведены в формат GREED, пригодный для графического отображения в ГИС.
Графическое отображение пространственно-локализованных значений экологического риска выполнено в соответствие со способом изолиний в ГИС-программе Surfer (см. рис. 18).
Результаты эксперимента выявили в пределах исследуемой территории соответствие величины экологического риска, обусловленного хроническим воздействием на здоровье выбросов предприятия, допустимой по степени приемлемости величине риска (без учёта фонового риска).
Цель настоящего эксперимента состояла в моделировании и графическом отображении значений экологического риска для здоровья, обусловленного воздействием приземного озона1. Территория, представляющая исследовательский интерес - Центральная Россия.
В данном эксперименте моделирование экологических рисков для здоровья, обусловленных хроническим загрязнением атмосферы, проводилось по следующему набору исходных данных:
Информация о среднегодовом распределении значений концентраций выработана посредством глобальной спутниковой спектрометрической съёмки атмосферы и заимствована с информационного сайта Европейского космического агентства.
Моделирование экологического риска для здоровья, обусловленного хроническим воздействием указанных поллютантов производилось в программном комплексе «ЭпиРиск - Воздух».
Моделирование значений экологического риска производилось в авторской программе, выполненной в виде надстройки к редактору электронных таблиц Excel.
Данные по моделированию экологического риска были приведены в формат GREED, пригодный для графического отображения в ГИС.
Графическое отображение пространственно-локализованных значений экологического риска выполнено в соответствие со способом градиентной заливки (модифицированный способ количественного фона) в ГИС-программе Map Info (см. рис. 19).
Результаты эксперимента выявили в пределах исследуемой территории соответствие величины экологического риска, обусловленного хроническим воздействием на здоровье приземного озона, допустимой по степени приемлемости величине риска (без учёта фонового риска).
