Введение к работе
Актуальность темы
Наблюдения (мониторинг) состояния окружающей среды ведутся с момента осознания вреда, наносимого человеком природе: вырубка лесов, истощение почв, обмеление рек, уничтожение целых видов животных и т.п. С начала прошлого века мониторинг природных объектов превратился в измерительную процедуру. Это превращение совпало с наступлением века химических технологий, в том числе и крупнотоннажных производств. Поэтому в настоящее время главную опасность для природных объектов представляют химические соединения - отходы различного рода производств. В связи с этим более 90% измерений, осуществляемых в экологическом мониторинге, являются экоаналитическими, т.е. химическими анализами. В настоящее время службы экологического контроля и мониторинга являются основными потребителями мирового рынка химико-аналитической аппаратуры, на котором по данным ежегодных международных Питсбургских конференций (США) более 60% приходится на хроматографическую технику. В спросе на хроматографическую технику превалируют газожидкостная и ионная виды хроматографии.
Экологический мониторинг на всех стадиях его развития и совершенствования преследовал достижение двух целей: объективная оценка состояния природных объектов и долговременный прогноз развития экологической ситуации в данной экосистеме. В последнее время в связи с принятием ГОСТ Р ISO 14000 «Основы экологического управления» возникла третья цель мониторинга - оценка эффективности управляющих природоохранных инженерных решений.
В настоящее время достигнутой можно считать только первую цель -объективная оценка состояния природных объектов на основе данных экологических анализов. По прогнозу развития экологической ситуации цель пока не достигнута. Это же можно сказать и о прогнозной количественной оценке эффективности планируемых инженерных природоохранных решений.
Актуальность темы диссертации состоит в том, что автор делает попытку приблизиться к достижению второй и третьей цели созданием математических моделей химических процессов протекающих в экосистемах и Методики оценки эффективности инженерных природоохранных решений.
Диссертация выполнена в рамках работ НПО «Химавтоматика» по реализации «Основы Государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2010 года и дальнейшей перспективы. Утверждена Президентом РФ 04.12.03г. Пр-2194 раздел 13,14. Работа в этом направлении была представлена в качестве одной из актуальных работ МГУИЭ в заявке на НИР направленной в Министерство науки в 2003г.
Исходя из вышеизложенного тема ти-^ртаини уп^ег быть признана
вполне актуальной.
гас НАЦИОНАЛЬНА», БИБЛИОТЕКА, ]
»«——— і — »jm Ф
Целью диссертационной работы является создание методики оценки эффективности инженерных природоохранных решений на основе хроматографических измерений. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
предложить и теоретически обосновать математические модели вариантов химической динамики экосистем;
разработать методику оценки эффективности инженерных природоохранных решений на основе хроматографических измерений;
разработать программно-математическое обеспечение (ПМО) Методики;
предложить метрологическое обеспечение хроматографических измерений, используемых в Методике;
экспериментально подтвердить полученные метрологические характеристики хроматографических измерений выполняемых на серийно производимом отечественном химико-аналитическом оборудовании.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
предложена математическая модель химической динамики водных и воднопочвенных экосистем, в основу которой положены наиболее вероятные реакции взаимодействия экозагрязнителей с биохимическими агентами экосистемы;
впервые получены базовые уравнения для расчета зависимости во времени концентрации экозагрязнителя в природном объекте от величины техногенной нагрузки и свойств экосистемы;
впервые предложена Методика оценки эффективности инженерных природоохранных решений, порядок её внедрения и реализации в виде последовательности принятия организационных и научно-технических решений;
обоснованы и сформулированы метрологические требования к методикам выполнения измерений (МВИ). Предложена схема метрологического обеспечения;
разработан предметный алгоритм ПМО основанный на внутрисистемной диагностике готовности Методики к долговременному экологическому прогнозу с учетом своевременной реализации природоохранных инженерных решений.
Практическая значимость.
Методика позволяет пользователю решать следующие задачи:
Расчет времени наступления необратимых изменений состояния экосистемы и значения концентрации экозагрязнителей этому соответствующие.
Представлены результаты математического моделирования практически значимых ситуаций: «Неоднородные экосистемы», «Ксенобиотики»,
«Устойчивые экосистемы», «Трансграничный перенос», «Переменная техногенная нагрузка».
Количественная оценка экологической эффективности каждого из вариантов природоохранных инженерных решений.
Решение обратной задачи, т.е. исходя из планируемого времени реализации радикальных технологических решений задается время наступления необратимых экологических последствий, и рассчитывается необходимое для этого снижение текущего уровня техногенной нагрузки как по концентрации экозагрязнителя, так и по объемной скорости сброса отходов.
Методика рекомендована для применения Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору «Государственный центр экологических программ анализа и оценки техногенного воздействия».
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: студенческой научной конференции факультета Автоматизации и информационных технологий , г. Москва, 2003г.;
заседании НТС НПО «Химавтоматика», посвященном дню памяти научного руководителя и основателя НПО «Химавтоматика» (ОКБА) Феста Николая Яковлевича, г. Москва, 2003г.;
научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций, г. Москва, 2004г.;
IX Международной научно-практической конференции «Проблемы
управления качеством городской среды», г. Москва, 2004г.;
X Международной научно-практической конференции «Проблемы
управления качеством городской среды» , г. Москва, 2005г.;
студенческой научной конференции факультета Автоматизации и
информационных технологий , г. Москва, 2004г.;
юбилейном заседании НТС, посвященном 55-летию ОКБА - НПО «Химавтоматика» и памяти научного руководителя и основателя НПО «Химавтоматика» (ОКБА) Феста Николая Яковлевича , г. Москва, 2004г.; II международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов», посвященной 90-летию Л.А. Костандова;
V научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций», МЧС России, г.Москва, 2005г.
Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ
Положения выносимые на зашиту:
экологические системы, находящиеся под постоянной техногенной нагрузкой свойством самовыравнивания не обладают.
динамическая функция химического состояния экосистем описывается уравнением типа Риккати, коэффициенты которой могут быть рассчитаны по результатам экоаналитических измерений. При совпадении предсказанных по динамической функции результатов последующих серий измерений с реально полученными эксперт получает возможность, как рассчитать время наступления необратимых изменений в химическом составе подконтрольной экосистемы, так и оценить эффективность планируемых природоохранных решений.
результаты исследования источников погрешности хроматографических
МВИ и предложенные на их основе способ нормирования погрешности и
метрологическое обеспечение МВИ, участвующих в реализации
Методики.
Структура и объем работы.
