Введение к работе
Актуальность проблемы
Защита окружающей среды от загрязнений - одна из важнейших проблем современности. Попадая в воздух, воду и почву, токсичные химические вещества (промышленные выбросы) создают реальную угрозу существования на нашей планете человека, растений и животных. Развитие промышленности и транспорта, увеличение плотности населения, проникновение человека в стратосферу и космическое пространство, сельскохозяйственное производство, транспортировка природного газа и нефтепродуктов, захоронение опасных химических веществ на дне морей и океанов, совершенствование ядерного оружия - все это способствует глобальному и постоянно увеличивающемуся загрязнению окружающей человека среды обитания. В этих условиях первостепенное значение приобретает проблема борьбы с загрязнениями атмосферы, которая особенно остро стоит в промышленно развитых странах. В настоящее время в Российской Федерации в связи с переходом промышленности на инновационный путь развития одним из приоритетных направлений науки является рациональное природопользование, одна из задач которого - организация мониторинга региональных и локальных антропогенных воздействий (импактный мониторинг) производств на окружающую природную среду. К сожалению, существующая в настоящее время система мониторинга воздушного бассейна не в полной мере отвечает современным требованиям в связи с отсутствием научно-методического обоснования контролируемых ингредиентов, недостаточным количеством постов наблюдения, их низкой информативностью, а также ненадлежащей реализацией предприятиями рекомендаций по снижению выбросов в атмосферу. В свете изложенного, исследование состояния атмосферного воздуха, закономерностей распространения примесей, создание научно обоснованной системы мониторинга атмосферного воздуха, моделирование условий вторичных превращений примесей при наихудших метеорологических условиях, повышение его качества, -безусловно является важной актуальной проблемой.
Объектом исследования являются источники загрязнения воздушного бассейна территориально-производственного комплекса г. Зеленограда - центра отечественной нано-и микроэлектроники.
Предметом исследования является процесс вторичных химических превращений загрязняющих веществ как основы методико-информационного обеспечения системы локального мониторинга воздушного бассейна территориально-производственного комплекса г. Зеленограда. Диссертационная работа выполнялась в рамках программы комплексных планов мероприятий по осуществлению контроля хозяйственной деятельности предприятий города на соответствие экологическим требованиям.
Цель диссертационной работы - разработка методического и информационного обеспечения импактного мониторинга воздушного бассейна производственно-территориального комплекса г. Зеленограда на основе термодинамического анализа вторичных превращений загрязняющих веществ.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
Анализ состояния воздушного бассейна территориально-промышленного комплекса города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями теплоэнергетического комплекса, электронной промышленности, автотранспорта.
Разработка физической модели для расчета вторичных превращений по методу минимизации энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.
Термодинамический анализ возможности вторичных превращений примесей в атмосфере города.
Разработка методики расчета возможных химических превращений опасных и вредных ингредиентов воздупшой среды.
Разработка программного обеспечения для проектирования сети постов экологического мониторинга.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Определены условия возможности протекания реакций вторичных превращений загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
На основе термодинамического анализа вторичных превращений примесей разработана методика расчета химических взаимодействий, продукты реакций которых могут быть более опасными и вредными, чем первоначальные примеси, методом минимизации энергии Гиббса.
3. Разработано научно-методическое и информационное обеспечение системы импактного мониторинга воздушного
бассейна территориально-промышленного комплекса г. Зеленограда - центра отечественной нано- и
микроэлектроники.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
Решена задача по оптимизации числа и размещению постов наблюдения экологического мониторинга в пределах территориально-промышленного комплекса с учетом возможности протекания реакций вторичных превращений.
Разработан алгоритм термодинамического анализа для определения возможности вторичных превращений и методика расчета химических взаимодействий.
Разработано программное обеспечение для проектирования сети постов экологического мониторинга с учетом возможности вторичных превращений загрязняющих веществ.
Внедрение результатов работы
Результаты диссертационной работы использованы при реализации природоохранных мероприятий, связанных с выбросом отработавших газов спецтранспорта (мусоровозы) в ООО «Экосистема».
Результаты работы внедрены в учебный процесс МГАУ им. В.П. Горячкина в УМК дисциплин «Инженерное обеспечение экологической безопасности ТЗК и нефтескладов» и «Проектирование предприятий автомобильного транспорта».
Результаты работы внедрены в учебный процесс МИЭТ в УМК дисциплин «Теоретические основы защиты окружающей среды», «Экологическая экспертиза, сертификация и оценка воздействия на окружающую среду» и «Процессы и аппараты защиты окружающей среды».
Результаты работы внедрены в учебный процесс МГУП в УМК дисциплин «Экологическая экспертиза, ОВОС и сертификация», «Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг», «Экологический мониторинг» и «Обследование и экологическая оценка территорий».
Методы и средства исследований
При решении поставленных задач использовались методы физико-химического моделирования, основанные на оптимизации термодинамических потенциалов, методы статистического анализа экспериментальных данных, инструментальные средства контроля среды разработки Borland Delphi 7.
Личный вклад автора
Все результаты диссертации получены автором лично, наиболее существенными из них являются:
Результаты анализа состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.
Разработка физической модели для расчета вторичных превращений по методу минимизации энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.
Результаты термодинамического анализа возможности химических взаимодействий примесей, продукты реакций которых могут быть более опасными и вредными (и даже канцерогенными), чем первичные примеси.
4. Разработка научно-методического и информационного обеспечения системы мониторинга и оптимизация
количества мест размещения постов контроля атмосферы города.
Достоверность полученных результатов
Расчетные значения исследуемых параметров получены с использованием современных программно-аппаратных комплексов, имеющихся в Зеленоградском отделе контроля ДІЛІ и ООС, а их достоверность подтверждается совпадением с результатами экспериментальных исследований с погрешностью, лежащей в пределах погрешности инженерных расчетов. На защиту выносятся следующие положения:
Результаты системного анализ состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.
Физическая модель для расчета вторичных превращений ингредиентов воздушной среды по методу минимизации энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.
Научно обоснованная методика расчета возможных химических превращений опасных и вредных ингредиентов воздушной среды.
4. Научно-методическое и информационное обеспечение системы импактного мониторинга и оптимизация
количества мест размещения постов контроля атмосферы города.
Апробация работы
Основные результаты докладывались на следующих международных, межвузовских и Всероссийских конференциях и
семинарах:
Международная научно-практическая конференция «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» , Москва, 2008.
15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника-2008», Зеленоград, 23-25 апреля 2008 г., Москва, 2008.
Всероссийская научно-практическая конференция «Вклад молодых ученых в отраслевую науку с учетом современных тенденций развития АПК», Москва, 22-24 декабря 2008 г.
Международная научно-практическая конференция «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», Москва, 2009 г.
17-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника-2010», Зеленоград, 28-30 апреля 2010 г.
Публикации:
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 10 статей и 2 тезисов докладов на
Международных и Всероссийских научно-технических конференциях, причем 3 статьи в ведущих научных журналах,
утвержденных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников (79 наименований) и 11 приложений. Работа содержит 124 страницы основного текста, включая 22 таблицы, 33 рисунка. Общий объем работы составляет 142 страницы.
