Введение к работе
Актуальность работы. Во всем мире проблема качества среды обитания человека является актуальной. Растущие объемы производства и расширение его номенклатуры приводят к повышеншо негативного влияния на окружающую среду и, в первую очередь, на атмосферный воздух. Перечень выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями различных отраслей (газо- и нефтеперерабатывающей, топливно-энергетической и т. д.) основных загрязняющих веществ насчитывает более 80 наименований (среди которых присутствуют различные углеводороды, оксиды металлов и другие). Значения предельно допустимых концентраций для населенных пунктов установлены в Гигиенических нормативах 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе».
Загрязнение воздуха в конкретном месте населенного пункта зависит от многих параметров: расположения промышленных предприятий, основных объектов загрязнения атмосферы, характеристик производства и источников выброса, температуры окружающей среды, направления и силы ветра, атмосферных условий (стабильность, облачность, конвекция) и т. д.
Для принятия управленческих решений по регулированию выбросов предприятий необходима исчерпывающая информация о загрязнении воздуха в приземном слое по всей территории населенного пункта.
Существующая система мониторинга, основанная на периодическом инструментальном контроле, проводимом на стационарных или передвижных постах, дает точную информацию на момент проведения замера в конкретной точке, где проводится замер. На основе этой информации делаются выводы о загрязнении атмосферы на площади более 80 км (радиус -5 км), прилегающей к месту проведения замеров. Такой подход дает возможность оценить загрязнение атмосферного воздуха в населенном пункте в целом, но не дает информации о реальном состоянии атмосферы в любой точке, расположенной на расстоянии от места проведения замеров.
В результате документы (справки о фоновых концентрациях загрязняющих веществ по месту запроса) не несут достоверной информации.
В настоящее время сверхнормативный выброс загрязняющего вещества конкретного предприятия в атмосферу, приводящий к превышению гигиенических нормативов концентрации загрязнения в приземном слое атмосферы на конкретной местности и фиксируемый стационарным постом, устанавливается на основе экспертных оценок, которые не всегда являются точными. Принимаемые неверные решения приводят к судебным тяжбам с предприятиями.
Расчетно-аналитические методы, которые могли бы решить проблемы изложенные выше в настоящее время не получили должного распространения.
Цель диссертационной работы: повышение точности данных о концентрациях загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенного пункта путем совершенствования аналитического метода контроля загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами промышленных предприятий.
Объектом исследований является качество атмосферы населенного пункта, в котором функционируют промышленные предприятия.
Предметом исследований является формирование концентраций загрязняющих веществ атмосферными выбросами промышленных предприятий населенного пункта при различных метеоусловиях.
Для достижения поставленной цели былн сформулированы следующие задачи:
-
Усовершенствовать аналитический метод контроля загрязнения приземного слоя атмосферы за счет адаптации Гауссовой дисперсионной модели для определения приземных концентраций загрязняющих веществ, создаваемых источниками множества предприятий.
-
На основе адаптированной Гауссовой дисперсионной модели разработать методику определения загрязнения атмосферы населенного пункта выбросами промышленных предприятий, позволяющую проводить расчет концентраций загрязняющих веществ для различных метеорологических и атмосферных условий, а также составлять ситуационные карты-схемы загрязнения.
-
Разработать методику расчетного определения фоновых концентраций загрязняющих веществ в любой точке населенного пункта.
-
Провести сопоставление результатов расчетов по разработанным методикам и имеющимся экспериментальным данным.
5. Разработать алгоритм выявления предприятия, выброс которого повлек значительное превышение нормативного значения загрязнения атмосферы населенного пункта, позволяющую обеспечивать поддержку проведения экспертных оценок.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Методика расчетного определения загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий в любой точке населенного пункта для различных метеорологических и атмосферных условий.
-
Методика расчетного определения фоновых концентраций загрязняющих веществ в любой точке населенного пункта.
-
Алгоритм выявления предприятия, выброс которого повлек значительное превышение нормативного значения загрязнения атмосферы населенного пункта.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Усовершенствованная Гауссова дисперсионная модель учитывает загрязнение от всех промышленных предприятий, расположенных в населенном пункте и позволяет работать с различными системами координат предприятий в режиме реального времени.
-
Разработанная методика определения загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий позволяет рассчитывать концентрации загрязняющих веществ в конкретной точке населенного пункта и анализировать влияние на загрязнение расстояния и расположения предприятий, метеорологических и атмосферных условий, является новой.
-
Разработанная методика расчетного определения фоновых концентраций загрязняющих веществ позволяет получать достоверные данные для любой точки рассматриваемой территории, не имеет аналогов.
-
Разработан алгоритм выявления предприятия, выброс которого повлек значительное превышение нормативного значения загрязнения атмосферы населенного пункта, служащий методическим обеспечением при проведении экспертных оценок.
Практическая значимость полученных в работе результатов: 1. Методика контроля загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий позволила получать достоверную информацию о загрязнении в любой точке населенного пункта, формировать ситуационные карты-схемы загрязнения атмосферы населенного пункта в режиме реального времени и составлять прогноз загрязнения.
-
Методика определения фоновых концентраций загрязняющих веществ, выбрасываемых промышленными предприятиями, позволяет получать достоверные данные для любой точки расчетной территории.
-
Разработанный алгоритм выявления источника сверхнормативного загрязнения атмосферы позволяет реализовать экспертную систему поддержки принятия решений.
Достоверность результатов подтверждена согласованностью результатов расчетов с официальными справочными данными, предоставленными ФГБУ «Обь-Иртышское УГМС», данными инструментальных замеров, проведенных сертифицированной лабораторией КНПУ «Оргнефтехимза-вод» Омский участок.
Методы исследований. При проведении исследования проводился анализ и синтез существующих решений и технологий в области контроля состояния атмосферы населенного пункта. Для расчета концентраций загрязняющего вещества в различных точках использовались методы математического моделирования.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на VII, IX и X межвузовских научно-практических конференциях «Молодежь, наука, творчество», VII международной конференции «Динамика систем, механизмов и машин», Всероссийских конференциях «Энергетика: экология, надежность, безопасность» и «Теоретические знания — в практические дела», региональных конференциях «Омское время — взгляд в будущее», «Омский регион — месторождение возможностей», «Омскресурс-2012».
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 13 работ, в которых отражено основное содержание, из них 2 в изданиях, вошедших в перечень рекомендуемых ВАК РФ, 10 в прочих печатных изданиях, 1 свидетельство о регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, изложена на 136 листах основного текста, и иллюстрируется 57 рисунками, 7 таблицами. Список цитируемой литературы содержит 60 наименований.
Похожие диссертации на Совершенствование аналитического метода контроля загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами промышленных предприятий
