автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Физико-химическое моделирование превращений ингредиентов воздушной среды в системе мониторинга на примере г. Зеленограда

005010920

На правах рукописи

КОЛЬЦОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ ИНГРЕДИЕНТОВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА НА ПРИМЕРЕ Г. ЗЕЛЕНОГРАДА

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

1 МАР 2012

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2012 г.

005010920

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Промышленная экология» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Ларионов Николай Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тимошенков Сергей Петрович

кандидат химических наук, профессор Кукин Павел Павлович

Ведущая организация: Национальный исследовательский

технологический университет «Московский институт стали и сплавов», г. Москва

Защита состоится « »іОО^й- 2012 г. в /У часов в ауд.

3103 на заседании диссертационного совета Д.212.134.04 при ФГБОУ ВПО Национальном исследовательском университете «МИЭТ» по адресу: 124498, Москва, г. Зеленоград, проезд 4806, дом 5, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Автореферат разослан

« № » 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А.И. Погалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 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:

1. 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.

2. Разработка физической модели для расчета вторичных превращений по методу минимизации энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.

3. Термодинамический анализ возможности вторичных превращений примесей в атмосфере города.

4. Разработка методики расчета возможных химических превращений опасных и вредных ингредиентов воздушной среды.

5. Разработка программного обеспечения для проектирования сети постов экологического мониторинга.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Определены условия возможности протекания реакций вторичных превращений загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

2. 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:

1. Решена задача по оптимизации числа и размещению постов наблюдения экологического мониторинга в пределах территориально-промышленного комплекса с учетом возможности протекания реакций вторичных превращений.

2. Разработан алгоритм термодинамического анализа для определения возможности вторичных превращений и методика расчета химических взаимодействий.

3. Разработано программное обеспечение для проектирования сети постов экологического мониторинга с учетом возможности вторичных превращений загрязняющих веществ.

Внедрение результатов работы

1. Результаты диссертационной работы использованы при реализации природоохранных мероприятий, связанных с выбросом отработавших газов спецтранспорта (мусоровозы) в ООО «Экосистема».

2. 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».

3. 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».

4. 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:

1. Результаты анализа состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.

2. Разработка физической модели для расчета вторичных превращений по методу минимизации энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.

3. 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 ДПП и ООС, а их достоверность подтверждается совпадением с результатами экспериментальных исследований с погрешностью, лежащей в пределах погрешности инженерных расчетов. На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты системного анализ состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.

2. Физическая модель для расчета вторичных превращений ингредиентов воздушной среды по методу минимизации энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.

3. 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:

1. Международная научно-практическая конференция «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» , Москва, 2008.

2. 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника-2008)>, Зеленоград, 23-25 апреля 2008 г., Москва, 2008.

3. Всероссийская научно-практическая конференция «Вклад молодых ученых в отраслевую науку с учетом современных тенденций развития АПК», Москва, 22-24 декабря 2008 г.

4. Международная научно-практическая конференция «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», Москва, 2009 г.

5. 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, показана ее научная новизна и практическое применение, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, ее основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены физические основы рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, представлены основные уравнения, используемые при создании математических моделей, описывающих процессы, происходящие с загрязняющими веществами (выбросами) в окружающей среде.

Особое внимание уделено уже существующим математическим моделям, которые, безусловно, представляют огромную научную ценность. Однако показано, что эти модели носят оценочный характер и не являются точными расчетными моделями, поскольку содержат много допущений и недоказанных предположений. Следовательно, использовать данные математические модели можно только в строго ограниченных условиях, так как применение их может дать расхождения между теорией и практикой в 2, а то и в 3 раза. Показано, что 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, является важной актуальной проблемой.

Вторая глава посвящена анализу основного нормативного документа по расчету выбросов в атмосферу при проектировании предприятий, а также при установлении допустимого уровня выбросов реконструируемых и действующих предприятий - ОНД-86, используемым на ее основе программным продуктам, предназначенным для целей мониторинга состояния атмосферного воздуха, позволяющим проводить

построение санитарно-защитных зон предприятий и определение нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ).

В главе представлен критический анализ методик по проектированию сетей постов экологического мониторинга, показано, что на сегодняшний день отсутствует универсальная методика проектирования сетей постов экологического мониторинга, но установлено, что преобладают два основных подхода к решению проблемы. Первый подход заключается в проектировании т.н. пространственно-репрезентативной сети контроля, позволяющей воспроизводить поле концентраций, максимально приближенное к реальному. При проектировании такой сети исследуется пространственная статистическая структура поля концентраций. Второй подход основан на установлении вклада выбросов отдельных источников в общее загрязнение воздуха на рассматриваемой территории. Решение о размещении поста принимается на основании соответствия данного местоположения определенному критерию. На первом этапе определяется необходимое количество постов. На втором этапе выбирается критерий и определяются места установки постов. Показано, что в соответствии с п. 1.5 ОНД-86 при расчете загрязнения атмосферы рекомендуют учитывать полную или частичную трансформацию оксида азота в диоксид азота, однако, эта методика не позволяет рассчитать концентрацию и распределение по санитарной зоне новых загрязнителей атмосферы, образующихся в результате вторичных превращений.

Третья глава посвящена анализу и обработке экспериментальных данных по выбросам в воздушную среду г. Зеленограда. В главе представлены источники основных выбросов загрязняющих веществ города. Это - промышленные предприятия, объекты теплоэнергетики, автотранспорта. Указано их размещение по территории города совместно с размещением стационарных постов экологического контроля. По данным

Зеленоградского отдела экологического контроля проведен анализ количественного и качественного состава опасных и вредных выбросов в атмосферу города за период 2005-2010 г.г. В таблицах 1а-1в представлены валовые выбросы в атмосферу от производственных предприятий, топливно-энергетического комплекса и автотранспорта. Из рассмотрения таблиц 1а-1в следует, что выбросы включают в себя большое количество опасных и вредных для здоровья человека примесей, всевозможных пылей и аэрозолей. Итоговая масса валовых выбросов за год является весьма значительной. Кроме того, исходя из анализа представленных данных, можно выделить конкретные вещества, образующиеся в результате деятельности предприятий. Если рассмотреть опасные и вредные выбросы от предприятий электронной промышленности без учета топливно-энергетического комплекса (табл. 1а-1в), то можно видеть, что наибольшее валовые выбросы приходятся на такие вещества, как ССЬ, N02, предельные углеводороды. Также в атмосферу города поступает аммиак и органические растворители.

Таблица 1а

Состав выбросов от стационарных источников г. Зеленограда.

Загрязняющие вещество Валовые выбросы (т/год)

2006 год | 2007 год | 2008 год | 2009 год | 2010 год

Выбросы стационарных источников

Суммарные выбросы 293,1 305,308 306,82 304,443 305,710

Состав выбросов стационарных источников

Углерода оксид (СО) 80,97841 86,413689 87,328515 86,543614 86,554216

Спирт этиловый 29,54587 30,531695 30,182735 30,342918 30,481327

Углеводороды предельные С|-С5 28,95984 37,58454 36032450 37,43316 36,54103

Азота диоксид (N0,) 18,97704 19,75163 19,54152 19,62138 19,70481

Пыль древесная 12,76485 ¡3,151273 12,851920 12,931431 13,053210

Аммиак (ЫН3) 10,73337 16,59924 16,032110 16,55020 16,58162

Пыль неорганическая 10,6627.6 10,759406 10,760520 10,749311 10,748255

Таблица 16

Состав наиболее опасных выбросов предприятий г. Зеленограда

Загрязняющие вещество Валовые выбросы (т/год)

2006 год 2007 год 2008 год | 2009 год 2010 год

Основные загрязняющие вещества

Азота диоксид (N02) 18,97704 19,75163 19,54152 19,62138 19,70481

Ангидрид сернистый (БОг) 2,971638 2,987880 2,981762 2,985312 2,986411

Углерода оксид (СО) 80,97841 86,413689 87,328515 86,543614 86,554216

Взвешенные вещества 0,954966 0,976684 0,9754250 0,976211 0,976416

Итого 103,88204 110,12987 110,82721 110,12651 110,22184

Вещества второй категории опасности

Азота оксид (N0) 0,40362 0,424436 0,414815 0,421318 0,423610

Бензин 6,481657 7,369518 7,371516 7,382310 7,421836

Итого 6,885277 7,793954 7,786331 7,803628 7,845246

Вещества третьей категории опасности

Стирол 0,420386 0,453602 0,113202 0,451236 0,451816

Водород фтористый (БТ) 0,491444 0,495111 0,495210 0,494415 0,495213

Сажа 3,449093 3,467312 3,465218 3,468311 3,467210

Свинец и его соединения 0,012464 0,013981 0,014032 0,013991 0,013910

Формальдегид 0,108283 0,177196 0,175152 0,173210 0,175252

Никеля растворимые соли 0,000493 0,000444 0,000471 0,000432 0,000440

Диметилформамид 1,813022 1,868932 1,853310 1,865215 1,868713

Аммиак (МН3) 10,73337 16,599239 16,032110 16,550200 16,581620

Фенол 0,154237 0,131370 0,131581 0,131462 0,131668

Натрия гидроокись 0,884933 1,002145 0,998215 0,983470 01,001113

Итого 18,067725 24,209116 23,60850 24,131942 24,186955

Это связанно со спецификой города, т.к. его градообразующей отраслью является нано-микроэлектроника, в технологиях которой данные вещества имеют широкое применение. Если же рассматривать выбросы от топливно- энергетического комплекса (табл.1в), то можно отметить огромное по своим масштабам выделение СО и С02. Анализ данных по опасным и вредным выбросам от движущегося автотранспорта позволяет отметить, что основными опасными и вредными выбросами в атмосферу будут оксиды азота, углерода и углеводороды. Как следует из анализа представленного материала, количество опасных и вредных выбросов не превышает допустимые нормы. Однако существует опасность вторичных химических превращений, продукты реакций которых могут быть опасными и вредными для здоровья человека и его жизнедеятельности. Для физико-химического моделирования возможности вторичных химических превращений ингредиентов воздушной среды была предложена следующая физическая модель. Вся территория города была помещена в цилиндр, что позволило принять при исследовании этого вопроса следующие допущения:

- поверхность земли является гладкой линией;

- распределение примесей во всем объеме воздуха города

равномерно;

- проходящие химические реакции гомогенны;

- процессы изобарно-изохорические;

- объем и состав воздуха в цилиндре постоянен.

Таблица їв

Выбросы от предприятий теплоэнергетики и автотранспорта г.

Зеленограда

Загрязняющие вещество Валовые выбросы (т/год)

2005 год 2006 год 2007 год 2008 год 2009 год 2010 год

Выбросы от предприятий теплоэнергетики

Азота диоксид (Ы02) 812,226 812,086 812,093 812,172 813,114

Азота оксид (N0) 132,104 131,964 131,970 131,982 131,976

Углерода оксид (СО) 1592,7420 1592,6020 1592,6170 1592,6210 1592,615

Железа оксид 0,0079 0,0074 0,0075 0,0078 ' 0,0074

Пыль древесная 0,1083 0,1067 0,1072 0,1081 0,1075

Пыль абразивная 0,0018 0,0012 0,0013 0,0015 0,0012

Итого 2537,2 2536,7673 2536,7960 2536,8924 2537,821

Выбросы от движущегося автотранспорта

Оксиды азота (N0*) 118,4 123,3 11,5119 112 123,3 113,5

Ангидрид сернистый (ЭО,) 7,3 7,6 6,96368 7,3 7,5 6,9

Углерода оксид (СО) 1287,1 1340,7 1318,893 1320,3 1317,7 1321,2

Углеводороды 193,5 201,5 197,5306 195,5 198,2 198,3

Итого 1606,3 1673,1 1634,899 1635,1 1646,7 1639,9

Данная физическая модель соответствует наихудшим метеорологическим условиям: полный штиль, отсутствие ветра, изменение температуры соответствует изменению температуры типичной для широты расположения города, что позволяет считать условия системы соответствующим стандартным значениям. Расчет химических реакций проводился стандартным методом по недостатку реагирующего вещества. Если имеется химическая реакция вида А+В = С, в которой компонент А присутствует в недостатке, то мольную концентрацию компонента В рассчитывают по содержанию компонента А с учетом молекулярной массы компонентов.

Как известно, для изобарно-изотермических процессов (т.е. процессов, протекающих при постоянных температурах и давления) изменение энергии Гиббса в результате химических реакций' равно сумме энергий Гиббса образования продуктов реакций за вычетом суммы энергий

Гиббса образования исходных веществ; суммирование проводится с учетом числа молей участвующих в реакции веществ. В общем случае изменение энергии Гиббса определяется выражением:

AG = AH-TAS} (1)

где AG- изменение энергии Гиббса, АН - изменение энтальпии реакции, AS -изменение энтропии реакции

Для реакции aA+bB<-»rR+qQ (2)

AGft° = - RT In Kp = r AGft° [R] + q AGft° [Q] - a AGft° [A] + b AGft° [B]. (3) Термодинамические величины табулированы для стандартного состояния, в качестве которого, как правило, выбирается состояние идеального газа при 1 атм. и 298 К. В таблице 2 представлены возможные химические реакции, которые могут проходить в атмосфере города, в приближении данной модели. С помощью программного комплекса HSC Chemistry 6.0 рассчитаны энергии Гиббса этих реакций и константы равновесия.

Отрицательное значение энергии Гиббса показывает, что эти реакции обязательно будут иметь место. Необходимо отметить также, что такое термодинамическое рассмотрение позволяет провести анализ вторичных превращений с учетом температуры окружающей среды и определить, в какое время года такие превращения будут наиболее наблюдаемыми.

Таблица 2

Изменения энергии Гиббса для вторичных реакций

№ п/п Возможные вторичные реакции Энергия Гиббса реакции кДж/моль In Кр = -AG/RT lg Кр

1 2NO + 02 — 2N02 -70.20 28.33 12.30

2 3NO, + Н20 -> 2 HN03 + NO -149.10 61.80 26.83

3 NH3 + Н20 NH4OH -569.32 22.98 9.98

4 NH3 + HNO3 —> NH4NO3 -126.76 51.12 22.20

5 NH3 + СО2 + НгО-^ЕОгСОз -416.66 168.17 73.02

6 2СО + 02 2С02 -514.46 207.65 90.16

7 4N02 + 02 + 2Н20 4HN03 -467.70 188.77 81.71

Для подтверждения наших предположений о вторичных превращениях ингредиентов в атмосфере города нами было проведено экспериментальное исследование состава атмосферного воздуха города с помощью установки ИК-спектроскопии «Specord 75 IR». Результаты измерений показали, что в пробах, взятых в различных точках города, на границах СЗЗ обнаружено присутствие следов N02, NH4OH и некоторых других веществ, что подтверждает правильность проведенного термодинамического анализа.

Четвертая глава посвящена разработке программного обеспечения для проектирования сети постов экологического мониторинга. Для разработки программного обеспечения размещения постов экологической обстановки (ПО РПЭО) выбрана система программирования Borland Delphi. Разработана архитектура и алгоритм работы ПО. Для хранения входных и выходных данных спроектирована и создана реляционная БД. Для проведения тестирования был выбран метод «белого ящика».

На рис. 1. представлена укрупнённая блок-схема алгоритма работы программного обеспечения ПО РПЭО.

Центральное место в алгоритме ПО РПЭО занимает решение задачи размещения постов наблюдения как оптимизационной задачи. Для реализации в ПО РПЭО выбрана достаточно простая и эффективная методика решения задачи проектирования сетей постов экологического мониторинга, основанная на проверке соответствия потенциальных (предполагаемых) местоположений установки КЗС определенному критерию. В данном случае критерием является т.н. наблюдаемость источников загрязнения для зон с этими координатами.

Рис. 1. Укрупнённая схема алгоритма работы ПО РПЭО

Предлагаемая методика способна учитывать вклады отдельных источников в общий уровень загрязнения в конкретной точке местности с учетом повторяемости направления и скорости ветра без использования достаточно сложного для решения уравнения турбулентной диффузии и параметров, определяемых эмпирически.

Данная задача может рассматриваться как оптимизационная. Пусть на территории города расположено N точечных источников загрязнения воздуха (обычно в качестве источников рассматриваются промышленные предприятия). Источники, имеющие значительную протяженность (если такие есть), можно представить в виде совокупности точечных источников. Исследуемая территория представляется в виде множества тхп т.н. элементарных зон, т.е. территорию покрывает прямоугольная сетка. Размещать посты наблюдения предполагается в центрах ячеек сетки, имеющих координаты Ху,Уу, где 1 и } - номера зон по осям X и У соответственно. Число элементарных зон должно быть больше числа размещаемых постов М. Для каждой элементарной зоны предлагается ввести величину Ру, принимающую значения 0 или 1. Величина характеризует необходимость установки поста в зоне:

Таким образом, решение сводится к нахождению вектора значений Ру и

построению списка зон, в центрах которых предлагается установить посты наблюдения.

Для решения поставленной задачи необходимо определить совокупное загрязнение, создаваемое в центре каждой зоны всеми источниками на основе данных о мощности источников и данных о

1, в зоне следуетразместитьпост; О, в зоне не следуетразмещатьпост.

направлении и скорости ветра. Физическим смыслом мощности источника загрязнения является скорость выброса загрязняющего вещества в атмосферу. Загрязнение, создаваемое в точке с координатами ([х,у) 1-м источником, определяется как функция мощности единичного источника, помещенного в начало координат, с учетом направления и скорости ветра :

Ч М = вх ' Лх ~хХ'У-Ух)Х = 1-м ' (4)

где <2} ~ мощность источника загрязнения, г/с, /(х - дг^,^ - у

загрязнение, создаваемое единичным источником, помещенным в начало координат.

С учетом преобладающих метеорологических условий определяется математическое ожидание концентрации вещества в точке с координатами

от каждого из N источников

ЧХ (х,у) = ~ хХ'У ~ Ух;сга1 Маг С1) • Ф

где с - скорость ветра, а-направление ветра, (р{о.^, С,) — плотность их

совместного распределения вероятностей.

Предложенный в источнике алгоритм учитывает загрязнение атмосферы одним веществом, в то время как при мониторинге состояния окружающей среды в г. Зеленограде рассматривается загрязнение совокупностью основных примесей, среди которых оксид азота, диоксид азота, сернистый ангидрид, бензин, свинец, формальдегид и др. В этом случае мощность источника загрязнения задается не одним значением, а вектором значений мощности для каждого вещества. Таким образом, существует проблема перехода от многокритериальной задачи к однокритериальной. При этом необходимо учитывать тот факт, что примеси имеют разную вредность и использовать в качестве параметра мощность

источника как валовый выброс (как сумму мощностей одного источника по всем примесям) нецелесообразно, поэтому для перехода к однокритериальной задаче предлагается категории опасности предприятия (КОП). КОП рассчитывается по формуле (6):

С ,, \а.

т т

КОП= X КОВ = X / = 1 / = 1

М

г

ЩК. . \ 1)

г

(б)

где КОВ; - категория опасности ьго вещества, м3/с, М^ - скорость выброса ьй примеси в атмосферу, имеет тот же смысл, что и мощность источника по одной примеси (2д)> ПДК^ - среднесуточная предельно допустимая

концентрация 1-го вещества в атмосфере населенного пункта, мг/м-1, а, -

безразмерная константа, предназначенная для соотнесения вредности ¡-го вещества с вредностью диоксида серы. Значения КОП рассчитываются, если

м1

выполняется условие->1, иначе значения КОП приравниваются к

ПДК{

нулю.

При решении параметр О^ следует заменить на КОПчто не должно привести к некорректному решению. Подставим значение КОП^ в (5). Тогда для каждой элементарной зоны определяются величины , характеризующие видимость Д -го источника в зоне с координатами центра

Ьл)-

11, воздействие источника наблюдается в зоне; и I 0, воздействие источника не наблюдается в зоне.

Для каждой зоны необходимо определить величину А у , характеризующую

количество источников, воздействие которых наблюдается в этой зоне. Источник считается наблюдаемым, если величина, рассчитанная по формуле (5), превышает некое пороговое значение 5, равное 0,1ПДК. При наличии нескольких загрязнителей данный критерий нельзя использовать, поэтому

т

1ЛДК• .а.

предлагается определить значение д как ОД----. Величина Ау

т • а •

определяется как сумма: N

АИ = 2 2ЛИ • (7)

В качестве целевой функции рассматривается среднее количество источников, наблюдаемых в одной зоне: 1 т п

Р = — 2 1 Аи ■ Ри . (8)

Мг=У=1 и }

Величины Ру принимают значения, равные 0 или 1. Необходимо найти набор величин Ру, составляющих максимум этой функции при некоторых дополнительных условиях.

Очевидно, что оптимальное решение гарантированно достигается путем полного перебора всех возможных вариантов размещения постов, однако .даже при сравнительно небольшом количестве элементарных зон решение задачи невозможно за приемлемое время. Следовательно, целесообразно рассматривать методы сокращенного перебора, поиска приближенного или субоптимального решения.

Основные результаты и выводы диссертации

1. Проведенный системный анализ состояния воздушного бассейна г. Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности и инфраструктурой города позволил выявить, что основными компонентами загрязнения атмосферы воздуха города являются такие вещества, как СО, С02, N0, N0,.

2. По результатам теоретического анализа физических основ рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере показано, что существующие физические и математические модели, безусловно, представляют огромную научную ценность, однако носят оценочный характер и не являются моделями, по которым можно прогнозировать загрязнения, т.к. они содержат слишком много допущений и недоказанных предположений.

3. Для проведения физико-химического моделирования возможности превращений ингредиентов воздушной среды была предложена физическая модель для расчета вторичных превращений по методу минимизации энергии Гиббса.

4. Разработана методика расчета возможных химических превращений опасных и вредных примесей в атмосфере города, на основе которой впервые проведен детальный термодинамический анализ возможности химических превращений ингредиентов воздушной среды при мониторинге атмосферы города.

5. Теоретическими исследованиями определено, что продуктами вторичных превращений города будут такие примеси, как N02, N^013 и С02. И хотя их концентрация меньше ПДК, при неблагоприятных метеорологических условиях данные примеси могут оказать отрицательное воздействие на здоровье определенной части населения.

6. Экспериментальные исследования проб воздуха на границах санитарно-защитных зон с использованием ИК-спектрометра «Бресогк! 75 показали наличие следов соединений, образовавшихся в результате вторичных превращений в воздушной среде города.

7. Решение оптимизационной задачи по определению количества и мест размещения постов контроля за состоянием атмосферы города, разработка нового программного обеспечения для проектирования постов экологического мониторинга позволили разработать научно-методическое и информационное обеспечение системы импактного мониторинга воздушного бассейна территориально-промышленного комплекса г. Зеленограда

Список научных трудов по теме диссертации

1. Кольцова О.В., Никитенков Б.Ф. «Возможности программного комплекса «Призма» для расчета загрязнений атмосферы», в сб. материалов международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов» ч.1, Москва, 2008, стр. 133-136'.

2. Барсукова М.В., Кольцова О.В. «Сточные воды предприятий г. Зеленограда», в сб. материалов международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов», ч.1, Москва, 2008, стр. 267-272.

3. Кольцова О.В., Сидорова О.В. «Термодинамическая оценка опасностей и рисков в устройствах микроэлектроники», тезисы докладов 15-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлехтроника-2008», Зеленоград, 23-25 апреля 2008 г., Москва, 2008, стр. 296.

4. Кольцова О.В. «Система мероприятий по охране атмосферного воздуха», в сб. научных трудов Всероссийской научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в отраслевую науку с учетом современных

тенденций развития АПК», Москва, 22-24 декабря 2008 г., М., 2009, стр. 337340.

5. Ларионов Н.М., Кольцова О.В. «Загрязнение атмосферы г. Зеленограда», в сб. материалов международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», ч.Н, Москва, 2009, стр. 252-255.

6. Рябышенков А.С., Ларионов Н.М., Кольцова О.В., Егоркина Р.Ю. «Анализ состояния воздушной среды на территории предприятий микроэлектроники», «Методы и средства контроля технологий, материалов и изделий в микро- и наноэлектронике», межвузовский сборник научных трудов, Москва, 2009, стр. 118-122.

7. Сумарукова О.В., Кольцова О.В., Хафизов Т.Р. «Физические основы рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосфере», в сб. материалов международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», ч.Н, Москва, 2009, стр. 356-362.

8. Гагарина Л.Г., Теплова Я.О., Кольцова О.В. «Разработка программного обеспечения для проектирования сети постов мониторинга атмосферы», Изв. ВУЗов, Электроника, № 6(80), 2009, стр. 58-63.

9. Кольцова О.В., Хафизов Т.Р. «О физических основах рассеивания Еыбросов загрязняющих веществ в атмосфере», «Методы и средства контроля технологий, материалов и изделий в микро- и наноэлектронике», межвузовский сборник научных трудов, Москва, 2009, стр. 55-62.

10. Гуляева Е.И., Кольцова О.В. «Анализ воздействия загрязняющих веществ предприятий микроэлектроники на атмосферный воздух и человека», тезисы докладов 17-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника-2010», Зеленоград, 28-30 апреля 2010 г., Москва, 2010, стр. 290.

11. Кольцова О.В., Теплова Я. О. «Пространственно-временное проектирование сети постов мониторинга атмосферы города», Природообустройство, М,, № 1, 2011, стр.12-16.

12. Кузьмичев Н.Ю., Хаханина Т.И. , Суханова Л.С., Кольцова О.В. «Исследование и контроль состояния экологической безопасности систем водоснабжения на примере г. Зеленограда», Природообустройство, М, 2011, № 4, стр. 34-37.

Автореферат

Кольцовой Ольги Владимировны

Тема: Физико-химическое моделирование превращений ингредиентов воздушной среды в системе мониторинга на примере г. Зеленограда.

Подписано в печать: 2012 г. Заказ № $

Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л./(зТираж 100 экз.

Отпечатано в типографии МИЭТ (ТУ). 103498, Москва, МИЭТ (ТУ).

61 12-5/1906

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

На правах рукописи

КОЛЬЦОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ ИНГРЕДИЕНТОВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА НА ПРИМЕРЕ Г. ЗЕЛЕНОГРАДА»

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ,

материалов и изделий

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор

Ларионов Николай Михайлович

Москва 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................4

1. ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАССЕЯНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ..............................................................................10

1.1. Физическая природа процессов, проходящих при газовых выбросах.....10

1.2. Основные тенденции моделирования загрязнения объектов окружающей среды...................................................................................................................15

1.3. Классификация современных моделей распространения загрязняющих веществ в воздушной среде...............................................................................16

1.3.1. Статистическая модель атмосферной диффузии Тейлора.....................22

1.3.2. Диффузионные модели, использующие метод Монте-Карло................22

1.3.3. Модели К-теории атмосферной диффузии.............................................24

1.3.4. Статистические модели «клубкового» и «факельного» типа, статистическая модель «ящика»........................................................................26

1.4. Критика диффузионных моделей рассеивания загрязняющих веществ в

атмосфере...........................................................................................................32

Выводы к главе I................................................................................................35

2. ГЛАВА II. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДИК РАСЧЕТА РАССЕЯНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ........36

2.1. Методика расчета выбросов в атмосферу от проектируемых, реконструируемых и действующих предприятий............................................36

2.2. Учет трансформации вредных веществ в атмосфере................................37

2.3. Нормирование предельно допустимых выбросов.....................................38

2.4. Анализ существующих средств автоматизации в сфере экологии и защиты окружающей среды...............................................................................39

2.5. Сущность и задачи системы импактного мониторинга загрязнения атмосферы...........................................................................................................42

2.6. Существующие методики решения задачи проектирования сетей постов

экологического мониторинга............................................................................43

Выводы к главе II...............................................................................................50

3. ГЛАВА 3. АНАЛИЗ СОСТАВА И ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ Г. ЗЕЛЕНОГРАДА.................................................................................................51

3.1. Определение валовых выбросов от предприятий и автотранспорта в

г. Зеленограде.....................................................................................................51

3.1.1. Валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух.......51

3.1.2. Стационарные источники (без учета предприятий теплоэнергетики) 52

3.1.3. Предприятия теплоэнергетического комплекса.....................................54

3.1.4. Выбросы от движущегося автотранспорта.............................................55

3.1.5. Сравнительная характеристика валовых выбросов 2000-2010 г.г.........57

3.2. Действующая система мониторинга атмосферного воздуха территориально-промышленного комплекса...................................................59

3.2.1. Контроль атмосферного воздуха на постах территориального отдела территориального управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по городу Москве.......60

3.2.2. Контроль атмосферного воздуха на границе санитарно-защитных зон промышленных предприятий............................................................................62

3.3.3. Контроль атмосферного воздуха на постах

ГПУ «Мосэкомониторинг»................................................................................63

3.3. Анализ состава основных загрязняющих веществ и теоретическое определение возможности вторичных превращений......................................69

3.3.1. Физико-химическое моделирование возможности вторичных

превращений в воздушной среде.......................................................................69

3.3.2. Основные закономерности протекания химических реакций в газовых смесях..................................................................................................................74

3.3.3. Физическая модель для расчета вторичных превращений по методу

констант равновесия и энергии Гиббса.............................................................76

3.4. Анализ достаточности существующего экомониторинга атмосферного

воздуха................................................................................................................81

Выводы к главе П1..............................................................................................84

4. ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЕТИ ПОСТОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА...............................................................................................85

4.1. Постановка задачи.................................... ....................................................85

4.2. Информационно-программная часть..........................................................85

4.2.1. Выбор задач........................................ .......................................................85

4.2.2. Разработка структуры входных и выходных данных.............................86

4.2.3. Разработка укрупненной структуры ПО РПЭО......................................87

4.2.4. Выбор среды разработки ПО РПЭО........................................................89

4.2.5. Разработка инфологической модели предметной области.....................89

4.2.5.1. Описание объектов и связей между ними............................................90

4.2.5.2. Лингвистические отношения................................................................93

4.2.5.3. Ограничения целостности.....................................................................94

4.2.6. Разработка даталогической модели базы данных, содержащей сведения о загрязнении воздуха промышленными предприятиями...............................95

4.2.7. Разработка алгоритма работы ПО РПЭО................................................97

4.3. Описание технологии отладки и тестирования.......................................103

4.3.1. Технология тестирования программы...................................................103

4.3.2. Технология отладки программы............................................................106

Выводы по главе IV.........................................................................................111

5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ...................112

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................115

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение Общая характеристика работы.

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

5

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.

Лель работы и задачи

Целью диссертационной работы является 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:

1. Системный анализ состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.

2. Разработка физической модели для расчета вторичных превращений по методу констант равновесия и энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.

3. Термодинамический анализ возможности вторичных превращений примесей в атмосфере города.

4. Разработка методики расчета возможных химических превращений опасных и вредных примесей.

5. Разработка научно-методического и информационного обеспечения системы импактного мониторинга и оптимизация количества и мест размещения постов контроля атмосферы города.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Определены условия возможности протекания реакций вторичных превращений загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

2. На основе термодинамического анализа вторичных превращений примесей разработана методика расчета химических взаимодействий, продукты реакций которых могут быть более опасными и вредными, чем первоначальные примеси.

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. Методология и методы исследований.

Теоретической основой проведенных исследований служит системный анализ, а также математическое и физико-химическое описание поведения примесей в атмосфере.

Внедрение результатов работы.

1. Результаты диссертационной работы использованы при реализации природоохранных мероприятий, связанных с выбросом отработавших газов спецтранспорта (мусоровозы) в ООО «Экосистема».

2. 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».

3. 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».

4. 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».

Личный вклад автора.

Все результаты диссертации получены автором лично, наиболее существенными из них являются:

1. Результаты системного анализа состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.

2. Разработка физической модели для расчета вторичных превращений по методу констант равновесия и энергии Гиббса в атмосфере

города при наихудших метеорологических условиях.

8

3. 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 ДПП и ООС, а их достоверность подтверждается совпадением с результатами экспериментальных исследований с погрешностью, лежащей в пределах погрешности инженерных расчетов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты системного анализ состояния воздушного бассейна города Зеленограда на основе многолетнего мониторинга опасных и вредных выбросов в атмосферу предприятиями электронной промышленности.

2. Физическая модель для расчета вторичных превращений по методу констант равновесия и энергии Гиббса в атмосфере города при наихудших метеорологических условиях.

3. Термодинамический анализ возможности вторичных превращений примесей в атмосфере города.

4. Научно обоснованная методика расчета возможных химических превращений опасных и вредных примесей.

5. 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:

1. Международная научно-практическая конференция «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» , Москва, 2008.

2. 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника-2008», Зеленоград, 23-25 апреля 2008 г., Москва, 2008.

3. Всероссийская научно-практическая конференция «Вклад молодых ученых в отраслевую науку с учетом современных тенденций развития АПК», Москва, 22-24 декабря 2008 г.

4. Международная научно-практическая конференция «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», Москва, 2009 г.

5. 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 таблиц, 33 рисунков. Общий объем работы составляет 142 страницы.

Глава I. Физические основы рассеивания загрязняющих веществ в

атмосфере.

1.1.Физическая природа процессов, происходящих при газовых

выбросах.

Теоретическое и экспериментальное изучение закономерностей распространения примесей от источников загрязнения атмосферы является основой для развития методов прогноза загрязнения воздуха, которое состоит из двух направлений [1-3]:

1. Разработка теории атмосферной диффузии на основе математического описания распределения примесей с помощью решения уравнения турбулентной диффузии.

2. Эмпирико-статистический анализ распространения загрязняющих веществ в атмосфере с использованием для этой цели различных интерполяционных моделей.

Уравнения атмосферной диффузии должны учитывать следующие факторы: начальный п�