автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Разработка системы дистанционного мониторинга выбросов загрязняющих веществ судовыми энергетическими установками

Туркин Алексей Владимирович

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ СУДОВЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Специальность: 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Новороссийск - 2011

4845993

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Берёза Ирина Германовна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванченко Александр Андреевич кандидат технических наук Петренко Михаил Викторович

Ведущая организация: ЗАО «Центральный научно-

исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота»

Защита диссертации состоится « 20 » мая 2011 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 223.007.01 при ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» по адресу: 353918, г. Новороссийск, ул. Ленина, 93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова».

Автореферат разослан «18» апреля 2011 года.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, присылать учёному секретарю диссертационного совета по адресу: 353918, г.Новороссийск, ул. Ленина, 93. ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важнейшей проблемой современности, от решения которой во многом зависит наше будущее, является задача обеспечения экологической безопасности. Мировая общественность обеспокоена глобальным потеплением и ростом числа природных катастроф. Как считает большинство ученых, это вызвано выбросом в атмосферу огромных количеств загрязняющих веществ, в основном, продуктов сгорания углеводородных топлив.

В настоящее время со стороны ИМО значительно возросли требования к выбросу в составе отработавших газов судовых энергетических установок (СЭУ) различных токсических веществ: NOx, S02, СО, CnHm, С02 и др. Наиболее экологически опасные из них - выбросы оксидов азота и оксидов серы с отработавшими газами дизелей и котлов морских судов нормируются в рамках Приложением VI «Предотвращение загрязнения атмосферы с судов» к Международной конвенцией MARPOL 73/78, вступившим в силу с 19 мая 2005 года. В настоящее время принята программа поэтапного их снижения и уже с 1 июля 2010 года вступила в силу новая редакция Приложения VI, предусматривающая более жесткие требования к ним.

Несмотря на то, что вклад СЭУ в глобальное загрязнение воздушного бассейна во всех странах оценивается в 2 - 3 % от общего количества выбрасываемых вредных веществ всеми источниками, в местах интенсивного судоходства и скопления судов - портах, проливах, каналах и пр. - судовые дизели и котлы становятся мощными источниками локального и регионального загрязнения атмосферы.

Указанное требует разработки системы мониторинга выбросов рассматриваемых загрязняющих веществ в атмосферу с отработавшими газами (ОГ) судовых дизелей и котлов. Требует разработки методов прогнозирования влияния их выбросов на качество окружающей среды, без которой невозможно организовать качественный контроль администрациями морских портов выполнения судовладельцами требований VI приложения конвенции MARPOL 73/78.

Проблемам мониторинга и снижения выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами рассматриваемых энергетических установок в атмосферу для целей оценки текущего и прогнозирования возможного изменения качества окружающей среды посвящены работы ученых: Н.Н. Моисеева, В.Г. Шеманина, В.Е. Привалова, А.Э. Фотиади, А.А. Иванченко, В.И. Смайписа, В.Н. Стаценко, А.Ф. Дорохова, В.Е Зуева, Р. Межериса, Ф.С. Робертса, Н.В. Чепурных, AJI. Новоселов, В.Н. Холиной.

Несмотря, на большой объем выполненных исследований и проведенных экспериментов,, работы большинства ученых направлены на мониторинг выбросов загрязняющих веществ от стационарных энергетических установок или передвижных береговых транспортных средств, что подтверждает актуальность исследований направленных на мониторинг выбросов оксидов азота и оксидов серы в отработавших газах дизелей и котлов установленных на судах морского флота, обеспечивающих в глобальном масштабе перевозку преобладающего количества грузов.

Объект исследования: судовые дизельные и котельные установки.

. Предмет исследования: система и метод мониторинга выбросов оксидов азота и оксидов серы с отработавшими газами дизельных и котельных установок судов, а также оценки текущего и прогнозируемого их вклада в изменение качества окружающей среды в местах скопления судов транспортного флота.

Цели и задачи исследования. Целью диссертации является разработка метода мониторинга выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами дизельных и котельных установок судов, оценки текущего и прогнозирования возможного изменения качества окружающей среды в местах скопления судов.

Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решение следующих задач:

1. Анализ существующих средств и методов инструментального определения концентрации загрязняющих веществ в отработавших газах судовых дизелей и котлов, а также систем экологического мониторинга.

2. Разработка метода и обоснование выбора средств и методов текущего мониторинга концентраций оксидов азота и диоксида серы с отработавшими газами дизельных и котельных установок судов и прогнозирования уровня их влияния на окружающую атмосферу в местах скопления транспортных судов.

3. Обосновать привязку дистанционной системы мониторинга и контроля концентрации оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах дизельных и котельных установок судов и окружающей их атмосфере на основе лидаров.

4. Проведение экспериментальной проверки разработанных рекомендаций, разработать метод использования Интернет-каналов для управления и переноса информационных потоков в центр управления системой.

5. Разработать логико-графическую модель для прогнозирования загрязнения воздушного бассейна выбросами вредных веществ с отработавшими газами судовых энергетических установок.

Методы исследования. В диссертации при решении поставленных задач использованы методы системного и статистического анализа, экспертных оценок, математического моделирования и экспериментальных исследований газодинамических, оптических и электрических процессов в элементах разрабатываемой системы.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Методика обоснования выбора наиболее приемлемых средств и методов мониторинга оксидов азота и диоксида серы в составе отработавших газов дизельных и котельных установок судов и окружающем воздушном бассейне в местах скопления судов.

2. Обоснование выбора лазерных систем для текущего мониторинга оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах дизельных и котельных установок судов, оптимальных режимов и параметров их работы.

3. Аппаратно-модульная система дистанционного мониторинга оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах судовых дизельных и котельных установок и окружающее их атмосфере в местах скопления судов.

4. Логико-графическая модель прогнозирования загрязнения окружающей атмосферы в местах скопления судов выбросами оксидов азота и диоксида серы с отработавшими газами судовых котлов и дизелей.

Новизна научного исследования заключается:

- в разработке обоснованной методики, базирующейся на использовании экспертных оценок, позволившей выполнить обоснованный выбор средств и методов контроля концентраций оксидов азота и диоксида серы в составе отработавших газов судовых котлов и дизелей и окружающем воздушном бассейне в местах скопления судов;

- в обоснованной комплектации лазерной системы мониторинга и определении оптимальных режимов и параметров ее работы в процессе дистанционного измерения концентраций оксидов азота и диоксида серы в продуктах сгорания судовых котлов и дизелей, подтвержденной экспериментально найденными значениями постоянных исследуемых молекул и расчетами на базе уравнения лазерного зондирования;

- в разработке системы контроля загрязнений прилегающей к местам скопления судов атмосферы с использованием предложенных информационных модулей обработки и хранения данных, полученных применением лазерных систем зондирования выбросов оксидов азота и диоксида серы с отработавших газов судовых котлов и дизелей;

- в новой логико-графической модели, позволяющей получить количественные данные и прогнозировать влияние выбросов загрязняющих веществ судовыми энергетическими установками на состояние окружающей среды, построенной на основе системного подхода и теории ориентированных графов.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием комплекса последовательных поэтапных общепринятых методов исследования: экспертных оценок, системного анализа, математического моделирования, проведением натурных экспериментальных исследований, использованием статистических методов обработки данных и оценки погрешностей. При таком подходе погрешности, допущенные в ходе предварительных исследований, выявляются на этапе более углубленных теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность диссертации заключается в получении опытных результатов, способствующих решению важной задачи контроля выбросов диоксидов азота и серы с отработавшими газами судовых дизелей и котлов, мониторинга загрязнения воздушного бассейна указанными выбросами с отработавшими газами судовых дизелей и котлов, которые могут быть использованы администрациями морских портов, работающими над созданием и внедрением новых систем дистанционного мониторинга, судовладельцами, эксплуатирующими суда морского, речного, рыбопромыслового флотов, проектными научными организациями.

Результаты диссертации, подтвержденные актами, внедрены:

- в ФГУ «Администрация морского порта Новороссийск»;

- в ОАО «Новошип» - Группа компаний Совкомфлот;

- в ООО «Туапсинский балкерный терминал»;

- в ООО «Центр безопасности транспортных систем», г. Новороссийск;

- в учебный процесс ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» при подготовке инженеров по специальности 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и инженеров-экологов по специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды».

Апробация результатов исследования. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на трех международных и трех региональных научно-технических конференциях, а также представлялись на стендах Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт - 2009» (в рамках 200-летия транспортной отрасли) и на IV Международной Выставке «Транспорт России 2010» в г. Москве.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ. Из них 4 статьи по перечню ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объём работы. Диссертация, объёмом 173 страницы, состоит из списка сокращений, введения, 5 глав, заключения и списка литературы из 111 наименований, 34 рисунков, 15 таблиц, приложения, включающего акты внедрения результатов исследования в практическую деятельность организаций и учебный процесс.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обоснована актуальность темы диссертационной рабо ты, указаны основные аспекты проблемы, сформулированы цель и основные направления исследования, показана научная новизна и практическая ценность.

В первой главе рассматривается роль судоходства в загрязнении воздушного бассейна, анализируются современные требования к экологическим показателям, проводится аналитический обзор токсичных загрязнений отработавших газов судовых энергетических установок и существующих способов инструментального определения концентрации загрязняющих веществ в отработавших газах судовых дизелей и котлов, а также методов экологического мониторинга и прогнозирования их влияния на экологическое состояние окружающей среды.

Показано, что морские суда являются достаточно серьёзным долевым источником загрязнения воздушного бассейна при осуществлении транспортного процесса. Основными источниками загрязнения окружающей среды на судах являются судовые дизельные и котельные установки (СД и КУ), при работе которых в атмосферный воздух выбрасываются оксиды азота и серы, оксид углерода, сажа и др. В качестве наиболее опасных из них общеприняты оксиды азота и серы, что подтверждает введение в ряде национальных правила, ограничивающие содержание в отработавших газах рассматриваемых веществ.

В частности, введены запреты на работу вспомогательных двигателей на судах, заходящих в порт Гетеборг (Швеция), ограничения по применению высокосернистого топлива на паромах, курсирующих на линиях Стокгольма и Хель-

синки, ограничения по выделению N0* на судах, плавающих по рекам штата Калифорния.

ИМО принят план поэтапного снижения выбросов оксидов азота и серы, а на 58-й сессии Комитета по защите морской среды одобрен проект пересмотренного Приложения VI «Предотвращение загрязнения атмосферы с судов» к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов МАЯРОЬ 73/78 и Технического кодекса Ж)х, предусматривающего переход на более жесткие ограничения выбросов рассматриваемых веществ.

Согласно новым положениям в зависимости от года выпуска предусматривается три уровня норм. Уровень 1 распространяется на двигатели, произведенные начиная с 2000 года и двигатели мощностью более 5000 кВт, произведенные начиная с 1990 года. Второй уровень для двигателей произведенных начиная с 2011 года. Третий уровень является более жестким и будет применяться к существующим судам с 2016 года. Пересмотренные Приложение VI к Конвенции МАРПОЛ и Технический кодекс ЫОх вступили в силу с 1 июля 2010 г.

Контроль над выполнением приложения VI конвенции «МАРПОЛ 73/78» соответствующими резолюциями комитета по защите морской среды ИМО возложен на Администрации портов стран, ратифицировавших рассматриваемое приложение. Предусматривается контроль уполномоченными структурами судовых документов, количества и расхода топлива, исходя из того, когда судно вошло в зону ограничения, сколько там находилось и когда ее покинуло. Во время движения может происходить анализ информации от газоанализаторов, вплоть до замеров содержания оксидов азота и серы в отработавших газах с борта вертолета. Однако в настоящее время контроль над выбросами загрязняющих веществ в атмосферу морских портов со стороны администраций практически не производится.

Обобщая литературные источники, сделан вывод о том, что экологический мониторинг (ЭМ) - это комплекс наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе вариантов управленческих решений, необходимых для обеспечения управления состоянием окружающей среды (ОС) и экологической безопасности. Основные компоненты системы мониторинга: наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее; оценка фактического состояния ОС; прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценка этого состояния.

. По результатам анализа априорной информации сформулирована цель и основные задачи исследования.

Во второй главе выполнен анализ требований, предъявляемых к оборудованию и системам: мониторинга содержания вредных веществ (ВВ) в отработавших газах (ОГ) судовых дизельных и котельных установок (СД и КУ), а также в прилегающем воздушном бассейне, разработана методика выбора наиболее рационального способа инструментального контроля концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах СД и КУ.

Для этого анализируемая система, включающая ряд подсистем, представлена в виде так называемого "черного ящика" (рисунок 1), имеющего входы (факторы оказывающие влияние на эффективность технологии) и выходы (параметры оптимизации, функции цели).

Рисунок 1 - «Черный ящик» к задаче оценки и выбора технологической схемы контроля концентрации вредных выбросов СД и КУ

На рисунке!:

Ф1, Ф2, ФЗ - факторы, характеризующие соответственно, экономику технологии, качество системы, выявленное в процессе ее эксплуатации, организацию технического обслуживания, изготовления и размещения системы;

01, 02, ЭЗ - соответствующие комплексные обобщенные показатели, характеризующие технологию или технологическую схему замера концентрации вредных выбросов в отработавших газах СЭУ с точки зрения их эффективности, затрат на обслуживание и эксплуатацию.

В общем виде, функциональная зависимость, выраженная формулой (1) составляет основное содержание рассматриваемой кибернетической системы «черного ящика», применительно к задаче оценки и выбора технологии контроля концентрации того или иного вредного вещества.

где: б - эффективность системы; Э - экономичность способов, также зависящая от комплектации системы; К - конструктивные особенности; Т - технологичность системы; П - производственные трудозатраты.

Входы «черного ящика», характеризуемые определенными значениями у„ разбиты на три группы показателей: организационные, эколого-экономические и эксплуатационные. Каждому выбору уровней входа соответствует определенное значение выходов, которые через соответствующие показатели характеризуют уровень сравниваемых технологий. При этом к оценочным показателям предъявляются требования интегральное™, единственности, безразмерное™. Выполнение этих требований осложняется тем, что показатели на входе в систему могут быть как качественными, так и количественными, с различной, как правило, размерностью.

Определение численных значений частных показателей производилось путем присвоения баллов для качественных показателей, например методом экспертного опроса, для количественных показателей - по нормативно-техническим документам.

Ф2

Ф1

ФЗ

ТНВВ = Це, Э, К, Т, П)

0)

Выбранные частные показатели ранжированы путем расчета их коэффициентов весомости в соответствии с требованиями ГОСТ 23554.2-81.

Полученное значение Dj является обобщенным показателем эффективности анализируемых технологий и эффективности замера концентрации вредных выбросов в ОГ судовых котлов и дизелей, внедрением соответствующей технологии и тех или иных производственных условий.

Используя описанную выше методику оценки эффективности технологии для замера концентрации загрязняющих веществ, выбрасываемых СД и КУ, а также на основании аналитического обзора существующих методов мониторинга были всесторонне рассмотрены основные направления по комплектации систем мониторинга средствами инструментального и методического обеспечения мониторинга диоксидов азота и серы, содержащихся в отработавших газах СД и КУ.

В качестве наиболее рациональной осуществлен выбор лазерной системы мониторинга оксидов азота и серы в отработавших газах СД и КУ и прилегающем к судам воздушном бассейне, позволяющей осуществлять дистанционный контроль концентраций оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах судовых дизельных и котельных установок и в окружающей атмосфере.

Предлагаемая лазерная система дистанционного зондирования или лидар представляет собой бесконтактное средство измерения параметров удаленной мишени, в котором лазерное излучение направляется через атмосферу на мишень, а рассеянное мишенью излучение с этого расстояния зондирования собирается приемным телескопом на фотоприемник. Лидар состоит из передатчика -лазерного излучателя и приемника - приемного телескопа со спектроанализато-ром и фотоприемником. Управление лидаром и обработка сигнала с фотоприемника осуществляется электронным устройством, работающим на линии с персональным компьютером (ПК). Лазерная система может быть представлена лидаром, или совмещать в себе несколько лидаров, реализующих методы дифференциального поглощения и рассеяния и комбинационного рассеяния света.

Третья глава посвящена разработке методики проведения экспериментальных и теоретических исследований, позволивших выбрать оптимальные параметры предложенной лазерной системы дистанционного зондирования диоксидов азота и серы, содержащихся в отработавших газах СД и КУ.

На основании анализа литературных источников и выполненных исследований сделан вывод о том, что для обнаружения концентраций Na загрязняющих веществ порядка 1015 см"3 и ниже в атмосфере наиболее предпочтительным будет использование систем дифференциального поглощения.

В лидаре дифференциального поглощения и рассеяния, оптическая схема которого приведена на рисунке 2, излучение YAG: Nd лазера 1 с импульсами длительностью 10 не и энергиями 25 мДж на длине волны 532 нм или использовалось на этой длине волны, или преобразовывалось в сапфире с титаном в перестраиваемое в диапазоне 600 ... 1200 нм излучение, которое затем преобразовывалось во вторую гармонику. Излучение того же лазера 1 с энергией в импульсе 40 мДж на длине волны 1064 нм направлялось в атмосферу.

Интенсивность прошедшего сквозь атмосферу излучения ослаблялось за счет поглощения молекулами ЗВ и через светофильтр 5 направлялось на фото-

приемник 6. Зеркалом 4 излучение на длине волны 1064 нм через светофильтр 7 направлялось на фотоприемник 8 для измерения его интенсивности. Оно также прошло сквозь толщу атмосферы и служило в качестве опорного сигнала.

Ч> и1 и2 .

Рисунок 2 - Лидар дифференциального поглощения и рассеяния: 1 - лазер; 2,3 -плоскопараллельные пластины; 4 - полупрозрачное зеркало; 5, 7,9,11 - свето-; фильтры; 6,8 - фотоумножители; 10,12 - фотодиоды

Импульсы напряжений с фотоприемников 6 и 8 записывались в ПК. Подбором коэффициентов усилителей на выходах фотоприемников были установлены коэффициенты передачи модулей, которые позволили перейти от напряжений к энергиям импульсов, а затем к ДП - коэффициенту X, график зависимости которого от расстояния позволил рассчитать концеЕгграцию атомов или молекул по известному сечение поглощения. Этот результат использовался при дистанционных измерениях концентрации загрязняющих веществ в атмосфере.

Лидар комбинационного рассеяния света, показанный на рисунке 3 и получивший широкое распространение для дистанционного измерения концентрации молекул ЗВ, был изготовлен на базе моностатического лидара.

2 - ФЭУ; 3,6 - фильтры; 4 - волоконный световод; 5 - стеклянная пластина; 7 -фотодиод; 8 - лазер; 9 - призма; 10 - линза

Для возбуждения комбинационного рассеяния (КР) света молекулами ЗВ было использовано излучение второй гармоники УАй -N<1 лазера 9 с длиной волны 532 нм, импульсом длительностью 10 не и энергией до 25 мДж.

Рассеянное назад излучение КР собиралось телескопом типа Ньютона с зеркалом 1 диаметром 0,4 м, и фокусировалось линзой 10 в волоконный световод 4. Затем это излучение через светофильтр направлялось на фотоумножитель ФЭУ-79 2. Импульс напряжения с ФЭУ 2 подавался на вход микропроцессорной системы и позволял на экране ПК получать графики зависимости концентрации молекул загрязняющего вещества от расстояния зондирования.

Метод КР позволяет измерить единицы - десятки молекул загрязняющего атмосферу газа на миллион молекул воздуха, 10"6, что примерно на три порядка ниже, чем у метода дифференциального поглощения. Однако метод комбинационного рассеяния позволяет обойтись одним лазером с одной длиной волны для получения спектра рассеяния всех молекул, показанного на рисунке 4. В тоже время, точность 10"6 вполне достаточна для целей данного исследования.

Рисунок 4 - Спектры комбинационного рассеяния света в атмосфере 1 - чистая атмосфера; 2 - продукты сгорания мазута в воздухе

Результат одного измерения представляет собой распределение мощностей сигналов обратного рассеяния по расстоянию Л с шагом 7,5 м. Мощность обратного сигнала КР определяется лидарным уравнением (1):

р(л,ю=/даад;^, я)т(х, я) (Жг/<Й2) А^ / я2, о)

где: мощность на фотоприемнике; ?1 = 0,1 - 1 МВт и Я^ - мощность и

длина волны лазера; К; = 0,495 - постоянная лидара; ДЛ-шаг по расстоянию; А0 - 0,008 м2 - площадь телескопа; Т(1Ь К), Т (X, Я) - пропускание атмосферы на длине волны излучения и сигнала КР; ¿ст/йЮ = 8,7-Ю'30 смг/ср - сечение КР молекулы на д лине волны лазера; N0 = 1019 см'3 - концентрация молекул.

Решение (1) дает распределение коэффициента КР, являющегося функцией концентрации ЗВ, которая подлежит калибровке. Для градуировки лидара используется атмосферный азот. Поэтому в системе используются два фотоприемных канала: первый - для сигнала КР молекулы азота, второй - для сигнала КР от исследуемой молекулы. Решение (1) для азота и молекулы дает (2):

азот! »/ /г,\

'*<* > , '"азот

где Р(Я, Я) ¡вот - мощность сигнала КР молекулами азота; Иазат - концентрация азота; к - постоянная фотокатода.

Калибровка лазера, необходимая для определения величин, входящих в (1) и (2), осуществлялась на экспериментальном стенде (рисунок 5).

Объектом зондирования были выбраны оксиды азота N0* и диоксид серы БОг, концентрации которых нормируются приложением VI Конвенции МАР-ПОЛ 73/78: Характеристика исследуемых молекул приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика исследуемых молекул

Наименование ПДК, мг/м3 Частота собств. колебаний vo, см"1 ПДК, см"-1

Диоксид азота (ЫОг) 0,085 1320 1,1 • 10й

Оксид азота (N0) 0,4 1877 8,0 -1012

Диоксид серы (302) 0,5 . 1152 4,7 ■ 1012

Для зондирования выбраны длины волн излучения лазеров: 266 и 355 нм -YAG: Nd; 347 нм - рубиновый; 308 нм - эксимерный; 289 и 271 нм - на парах меди. Сечения KP для молекул и длины волны лазера определялись по сечению для длины волны азотного лазера ?-l ~ 337 нм. По собственным частотам молекул рассчитаны длины волн KP (в таблице 2).

Таблица 2 - Длины волн KP исследуемых молекул

Диоксид серы SO2 Диоксид азота NO2 Оксид азота NO

v, см'1 1152 1320 1877

Xq , нм Хкр, нм (tta/dil)-Ю30, см2/ср tap, нм (da/dfi)-Ю30, см2/ср , нм (da/dil)-Ю30, см^/ср

■289 299,0 13,8 300,0 42,2 306,0 1,3

271 . 280,0 17,9 281,0 54,6 286,0 1,6

266 274,4 193 275,7 58,8 280,0 1,72

355 370,1 6,1 372,5 18,5 380,3 0,54

347 361,4 6,7 363,7 20,3 371,2 0,60

308 ' 319,3 10,7 . 321,1 32,7 326,9 0,96

Так как фоновое излучение Солнца оказывает сильное влияние на регистрируемую лидаром мощность КР, то, зная спектр фонового излучения ¿»(Я) по (3) были выполнены расчеты фоновой мощности на фотоприемнике Р/,(Л,К):

Рь(Л,Я) = Зь(Л)Т(Л,П)К2^р(Л)А0П(Я)АЛ, (3)

где П(К)=Ад /Я2 - телесный угол поля зрения приемного телескопа, А0 - площадь телескопа, АЛ - спектральная ширина приемного тракта, равная 1 нм.

- Решение уравнений (1) и (2), а также выражение (3) для молекул исследуемых ЗВ представлены в виде графических зависимостей на рисунках 6 и 7.

(ё р

Рисунок 6 - Зависимость логарифма мощности комбинационного рассеяния молекул 802 от расстояния зондирования для разных длин волн (ф - фон)

Я, кт

-289

-289-ф

-271

-271-ф

"266

"266-ф

"308

-308-ф

Рисунок 7 - Зависимость логарифма мощности комбинационного рассеяния молекул N0 от расстояния зондирования для разных длин волн (ф - фон)

Из графиков (для N02 - не показан) видно, что наилучшие результаты наблюдаются для ki = 266 и 271 нм. Также сделан вывод о том, что оптимальный режим работы лидара в условиях дневного зондирования обеспечивается с использованием медного или YAG: Nd лазеров. При этом исследуемые ЗВ можно зарегистрировать на следующих расстояниях от излучателя: диоксид серы S02 до 2,0 км; диоксид азота N02 - 3,0 км; оксид азота N0- 1,1 км.

В четвертой главе приводится описание лазерной системы дистанционного мониторинга выбросов оксидов азота и серы СД и КУ.

При построении системы на первый план выдвигается задача установления связи характеристик загрязненной атмосферы (концентрации ЗВ, плотности частиц, спектральных размеров) с оптическими параметрами, измеряемыми с помощью лидара, в зависимости от метеопараметров.

Система (рисунок 8) должна удовлетворять следующим требованиям:

1) прием и обработка первичной информации от измерительных систем;

2) эффективное и надежное хранение полученных данных;

3) возможность удаленного управления измерительными системами;

4) обеспечение выдачи данных в удобном для пользователя формате;

5) анализ ситуации, своевременное определение источников выбросов с оценкой масштабов распространения загрязнения;

6) формирование краткосрочных и долгосрочных прогнозов развития состояния окружающей среды при помощи математических моделей;

7) обеспечение поддержки принятия решений на управленческом уровне.

Предложена удовлетворяющая данным требованиям система, которая состоит из трех блоков, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Рисунок 8 - Структурная схема лидарной системы контроля загрязнений

Первый блок представлен наземной лидарной системой (НЛС), располагаемой так, чтобы радиус действия охватывал весь наблюдаемый район. НЛС состоит из лидара и компьютера, объединенных интерфейсной платой. Компьютер соединен также с Центром управления системой (ЦУС) интернет-каналом. Из ЦУС приходит информация о заданных параметрах работы лидара, а программное обеспечение обрабатывает информацию и приводит в действие лидар.

Второй блок представлен системой метеослужб, обеспечивающих своевременное получение метеопараметров района, как от служб Роскомгидромета, так и от метеослужб, расположенных в районе мониторинга.

Третий блок - Центр управления системой, состоящий из совокупности модулей, каждый из которых имеет определенный набор функций.

Модуль управления и администрирования. Осуществляет управление системой, авторизацию пользователей и является связующим звеном, регулирующим взаимодействие и совместную работу всех компонентов системы.

Модуль обработки первичной информации. Обеспечивает управление и связь с первичными источниками информации (лидары, метеослужбы); организацию канала передачи данных и первичной обработку информации.

Модуль моделирования и выдачи прогнозов. В модуле с использованием имитационного моделирования происходит оценка уровня загрязнения атмосферы и формирование сообщений при достижении заданных концентраций ЗВ.

Модуль хранения данных. Служит для хранения информации, поступающей от подсистемы сбора информации и внешних информационных систем, хранения картографической информации, хранения и доступа к знаниям в области исследования атмосферных и экологических процессов. Функционирует с использованием одного из SQL-серверов, таких как Oracle, Postgres или Sybase.

Модуль связи с пользователями обеспечивает взаимодействие системы с пользователями: принимает команды управления, получает информацию, выдает результаты. Модуль построен по принципу "тонкого клиента", то есть используется мощный Web-cepeep, а на станциях пользователей - Web-браузер.

Модуль управления лидарными системами принимает информацию от модуля моделирования и выдачи прогнозов и производит расчеты параметрических данных для каждой НЛС, обеспечивает связь с НЛС.

Функционирование лидара осуществляется с использованием системы управления базой данных (СУБД) MySQL, которая представляет собой множество значений (записей), хранящихся в таблицах, показанных на рисунке 9.

Номер точки

Координата X

Координата Y

Описание

Номер пробы

Дата отбора

Вещество

Номер точки Горизонт Результат

Вещество

пдк

Фон

№ пробы X' Y Дата Вещество Результат Фон пдк

Рисунок 9 - Структура таблиц для обработки данных в СУБД MySQL

Таблиц в свою очередь может быть множество, что позволяет с одной стороны хранить неограниченные массивы данных, а с другой - масштабировать систему по мере необходимости. На начальном этапе система может хранить десятки или сотни записей, позволяя отстраивать её на скромных вычислительных мощностях. По мере роста числа записей система сможет их разместить внутри себя при условии достаточных вычислительных мощностей. Таким образом, одна и та же база данных может хранить сотни и сотни тысяч записей.

Другой отличительной возможностью СУБД на основе MySQL является возможность связывать таблицы между собой по определенным полям, что дает возможность получать на выходе единовременно записи из разных таблиц. Не имея такой возможности, пришлось бы хранить все записи в одной таблице, что очень негативно влияет как на удобство работы, так и на скорость.

При достаточном накоплении данных БД позволит в кратчайшие сроки проводить экологический мониторинг заданной местности, сравнивать текущие результаты с фоновыми и предельно допустимыми, как это показано на рисунке 10, изучать влияние выбросов ЗВ на экологию портового комплекса, а также строить прогнозы по будущему экологическому состоянию окружающей среды.

Рисунок 10 - Содержание NO2 в атмосфере Новороссийского морского порта

Среднее содернэине диоксида азота 9 атмосфере

В пятой главе представлены результаты прогнозирования влияния на атмосферу выбросов загрязняющих веществ СД и КУ.

Прогнозирование осуществлялось на основе системного подхода. Под системой понималась совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных единством- цели и функциональной целостностью, подразумевающей, что свойства системы не сводятся к сумме свойств ее элементов, а изменение любого ее элемента воздействует на другие элементы и ведет к изменению всей системы.

Для выбора элементов системы использовался метод экспертных оценок. В качестве экспертов привлекались специалисты (20 человек), имеющие отношение к экологической безопасности морских портов. Экспертам было предложено оценить влияние на функционирование экологической системы 12-ти факторов. Самому сильному фактору присваивался ранг 1, а самому слабому - 12. Для каждого фактора подсчитывалась сумма рангов. Наивысший (первый) ранг присваивался фактору, получившему наименьшую сумму рангов, и, наоборот, фактору, получившему наибольшую сумму, присваивался самый низший ранг.

В результате статистической обработки оценок были получены: Яэ -среднее значение оценок рангов; £>(й) - дисперсия оценок, характеризующая разброс мнения отдельных экспертов относительно среднего Иэ; а - средне-квадратическое отклонение, характеризующее разброс оценок; V = 5/кэ - коэффициент вариации. На основании анализа результатов ранжирования из 12-ти факторов были отобраны 7 самых сильных факторов, показанных в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты статистической обработки данных экспертного опроса

№п/ц Наименование фактора Ранг

1 Количество заходов судов в порт 3,9

2 Контроль администрацией порта за загрязнением атмосферы 4,8

3 Степень очистки выбросов от СЭУ 3,8

4 Ужесточение требований приложения VIМК МАРПОЛ 73/78 ' 4,5

5 Величина экологического риска для окружающей среды 6,2

6 Степень загрязнения воздушного бассейна вредными веществами 6,4

7 Объем выброса продуктов сгорания от СД и КУ 5,2

Для прогнозирования экологического состояние окружающей среды система представлена на рисунке 11 знаковым ориентированным графом.

Рисунок 11 - Знаковый орграф загрязнения ьыбросами СД и КУ атмосферы

Изменение /-й вершины (*,{<)) может быть задано одним из правил переход отх,{/) к *,{/+/) через веса дуг щ (4) или (5) или (6):

*/(' + !)= X а«хЛ/), (4)

М

х,(* + 1)'=*,(/) + I а.рМ), (5)

М

х,(г+1)=*,(/)+&,*Д0+ X Хад('). /' = !,...,«. (6)

7—1 Л=1

Обозначим величину импульса:

(7)

а импульсный процесс:

*,■(/ +1)=.л,-(0+ X ' = 1,-,«. (8)

М

Тогда с учетом (7) перепишем (8) в виде:

Л 0 + 1)= X а»р,(Г\ / = 1.....п. (?)

7=1

Предположим, что известны начальные импульсы:

МО ) = />?, 1 = 1.....я- (Ю)

Соотношения (9), (10) запишем в векторной форме:

р(/+1) = р(/)А, (11)

Р(0) = Р°, (12)

где А = |а,у|| - матрица смежности вершин ориентированного графа.

Задаем / = 0,1,2,...: р(1) = р(0)А = р°А, р(2) = р(1)А = р°А2,..., р(/) = р°А(. Возвращаясь к переменным х(/) = (*((/),лг„(/)), получим:

х(0 = х(0) + р°(Е + А + А2 +... + А*"7). (13)

Правило (13) позволяет найти значение вершин на любом шаге t, то есть прогнозировать развитие системы при одноразовом начальном импульсе.

Рассмотрим импульсное воздействие на систему, описываемую орграфом на рисунке 8.

Исследуем развитие системы за 5 лет, считая, что импульсы равны 1.

Матрицы смежности вершин орграфа:

А =

0 1 0 0 0 0 1

0 0 110 0 0

1 0 0 0 0 0 0

ООО 0-1-1 о

-10 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 1 0

10 110 10 11110 0 1 0 1 О 0-1 0 1 10 110 0 0 0-1 О О 1 0-1 -10 О О 0 1 о О 0-1-1 0-1 о

1 1 0 0 0 0 1 0 1110 0 0 1 0 1 0 0 0 0 ООО 1-1-1 о Е+А= -10 О О 1 О О О О О О 110 0 0 0 0 0 1 1

а5 =

Аг =

0 0 110 10

1 О О 0-1-1 о

0 1 0 0 0 0 1

10 0 0-100

0-10 0 0 0-1

-10 о о о о о

0 0 0 0 1 0 0

Е =

Единичная матрица: "1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0

о о о о

ООО

о о

0 0 0 0 0 0 0 0

1

О 1

О О

...;Е+А+А2+Л3+А4+А5 =

3 2 2 2-112

4 4 3 3-2 О 3 2 2 2 1-10 2 3 2 2 3-202 -2-2-1-1 2 0-2 -2-1-1-1 1 1-1 -1-1-1-1 1 О О

Импульсом ОД активизируем вершину 1. Тогда р° = (0.1,0,0,0,0,0,0), векторы состояний х(1), х(2), х(3), х(4), х(5) равны первым строкам соответствующих матриц, умноженных на 0,1: х(1) = (0.1,0.1,0,0,0,0,0.1); х(2) = (0.1,0.1,0.1,0.1, 0,0.1, 0.1); х(3) = (0.2,0.1, 0.1, 0.1,0, 0,0.1); х(4) = (0.2,0.2, 0.1,0.1, -0.1, 0,0.2); х(5) = (0.3,0.2,0.2, 0.2, -0.1,0.1,0.2).

Следовательно, при начальном | судозаходов на 10 % через 5 лет количество судозаходов | на 30 %, контроль администрацией порта | на 20 %, степень очистки от ЗВ | на 20 %, ужесточение МАРПОЛ | на 20 %, величина экологического риска для окружающей среды | на 10 %, загрязнения атмосферы ЗВ | на 10 %, объем выбросов СД и КУ | на 20 %.

На рисунке 12 представлен график изменения значений вершины 1.

Годы

Рисунок 12 - Изменение значения вершины 1 при ее активизации импульсом 0,1

При активизации импульсами 0,1 вершин 1 и 2 векторы состояний равны: х(1) = х(11) + х(12) = (0.1,0.2,0.1,0.1,0,0,0.1); х(2) = х(21) + х(22) = (0.2,0.2,0.2,0.2, -0.1,0,0.1); х(3) = х(31) + х(32) = (0.4,0.3,0.2,0.2, -0.2, -0.1, 0.2); х(4) = х(41) + х(42) = (0.5,0.5,0.3,0.3,-0.3,0,0.4); .. .■ х(5) = х(51) + х(52) = (0.7, 0.6,0.5, 0.5,-0.3,0.1, 0.5).

Затем можно построить график изменения любой из вершин ориентированного графа при импульсном воздействии одновременно на две его вершины.

Целью исследования динамики орграфа является определение реакции системы на изменение ее вершин. Это позволяет построить тактику и стратегию управления её экологическим состоянием.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе изучения методов для замера концентрации выбросов оксидов азота и серы, содержащихся в выбросах СД и КУ, и дистанционного мониторинга загрязнения атмосферы, проведенных экспериментальных исследований и вычислительных экспериментов, сделаны выводы и получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработана методика, базирующейся на использовании экспертных оценок, и обоснован выбор средств и методов контроля концентраций оксидов азота и серы в составе отработавших газов судовых котлов и дизелей и окружающем воздушном бассейне в местах скопления судов.

2. Выполнены теоретические исследования, доказана целесообразность использования дистанционного лазерного метода для текущего контроля содержания оксидов азота и серы, содержащихся в составе отработавших газов СД и КУ, и мониторинга загрязнений окружающей суда атмосфере, а также использования метода для прогнозирования экологической обстановки в местах скопления судов торгового флота.

3. На основе экспериментальных исследований и вычислительного эксперимента определены постоянные молекул оксидов азота и серы, а также оптимальные режимы и параметры работы лазерных систем дистанционного замера концентрации указанных загрязняющих веществ в выбросах СД и КУ. Установлено, что оптимальный режим работы системы на комбинационном рассеянии света обеспечивается Си- или YAG: Nd лазерами при расстояниях зондирования: диоксид серы - до 2,0 км, диоксид азота - до 3,0 км, оксид азота-до 1,1 км.

4. Предложена комплектация лазерной система дистанционного контроля оксидов азота и серы, содержащихся в составе отработавших газов СД и КУ, и их мониторинга в атмосфере, прилегающей к местам скопления судов. Для управления и переноса информационных потоков в центр управления системой предложено использовать интернет-каналы, а также систему управления базами данных на основе MySQL.

5. Используя системный подход, базирующийся на теории ориентированных графов, а также метод экспертных оценок предложена логико-графическая модель, позволяющая получить количественные данные о влиянии выбросов загрязняющих веществ от судовых дизельных и котельных установок на реакцию рассматриваемой экологической системы.

6. Используя идею импульсного процесса, выполнена оценка прогнозируемого на пять лет состояния атмосферы в местах скопления судов с учетом выбросов загрязняющих веществ их дизельными и котельными установками.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Защищаемые положения и результаты диссертации опубликованы в следующих научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ:

1. ТуркинА.В., Туркин В.А. Повышение экологической стабильности портовых комплексов на основе модели знаковых орграфов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2008. С. 41 -43 (№ 70416 по перечню ВАК 2008 г.).

2. ТуркинА.В. Экологический мониторинг припортовых акваторий и воздушного бассейна на основе системы управления базой данных MySQL // Речной транспорт (XXI век). 2009. № 6. С. 84 - 85 (№ 70787 по перечню ВАК 2008 г.).

3. ТуркинА.В., Модина М.А., Туркин В.А. Моделирование процесса снижения загрязнения атмосферы выбросами от судовых энергетических установок // Речной транспорт (XXI век). 2010. N° 3. С. 72 - 73 (№ 1499 по перечню ВАК 2010 г.).

4. Туркин A.B. Системный анализ и моделирование загрязнения воздушного бассейна морского порта выбросами от судовых энергетических установок // Эксплуатация морского транспорта. 2010. № 4. С. 21 - 25 (№ 1951 по перечню ВАК 2010 г.).

Другие публикации

5. ТуркинА.В., Туркин В.А. Влияние судовых энергетических установок на загрязнение атмосферы в общемировом и региональном масштабе // Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта. Материалы 1-й международной и 6-й региональной науч,-техн. конф.- Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова, 2007. - С. 29 - 31.

6. Туркин A.B., Туркин В.А. Анализ Международной практики в области защиты атмосферного воздуха от загрязнений // Сб. науч. тр. Вып. 12 / Отв. ред. В.В. Демьянов. - Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова, ¡2007. С. 75 - 78.

7. Туркин A.B., Туркин В.А. Системный экологический мониторинг выбросов загрязняющих веществ судовыми энергетическими установками // Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии - 2008. Труды XVI Междунар. конф. - Новороссийск: НПИ КубГТУ, 2008. С. 147 - 148.

8. Туркин A.B. Снижение загрязнения атмосферы очисткой продуктов сгорания судовых и корабельных энергетических установок // Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России. Материалы седьмой региональной научно-технической конференции в 2 ч. 4.1. - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2008. - С. 70 - 72.

9. ТуркинА.В., Туркин В.А. Мониторинг загрязнения атмосферы судовыми энергетическими установками на основе системного подхода // Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России. Материалы седьмой региональной научно-технической конференции в 2 ч. 4.1. - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2008. - С. 72 - 73.

10. Туркин A.B. Создание, ведение и администрирование базы данных по экологическому состоянию береговой полосы прибрежных вод7/ Молодая наука - 2009. Материалы городской науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Новороссийск: РИО НПИ КубГТУ, 2009. - С. 182 - 185.

11. ТуркинА.В., Шеманин В.Г., Туркин В.А. Лидары дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования атмосферы // Сб. науч. трудов МГА. Выпуск 13. - Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова, 2009. - С. 84 - 85.

12. ТуркинА.В., Шеманин В.Г., Туркин В.А. Экологический мониторинг припортовой акватории с использованием лазерной системы // Транспортное образование и наука. Опыт, проблемы, перспективы. Труды научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2009. - С. XVII-6 - XVII-8.

13. Туркин A.B., Шеманин В.Г., Туркин В.А. Лазерная система дистанционного зондирования концентрации загрязняющих веществ в выбросах судовых энергетических установок // Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России. Материалы 8-й региональной научно-технич. конф.- Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова, 2010. С. 29 - 31.

14. Туркии A.B. Лазерное зондирование выбросов загрязняющих веществ с судов // Новое поколение в науке-2009. Сб. тезисов академ. научно-практ. конф. курсантов. - Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова, 2010. С. 100-101.

15. Туркин A.B. Экологический мониторинг загрязнения акватории морского порта на основе системы управления базой данных MYSQL // Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России. Материалы восьмой региональной научно-технической конференции в 2 ч. 41.- Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2010. - С. 34 - 35.

16. Туркин A.B., Модина М.А., Туркин В.А. Моделирование процессов, используемых для очистки выбросов в атмосферу от СЭУ // Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии - 2010. Труды XVIII междунар. конф. - Новороссийск: НПИ КубГТУ, 2010. С. 120 - 122.

Формат 60x84 1/16. Тираж 100. Заказ 1932. Отпечатано в редакционно-издательском отделе ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» 353918, г. Новороссийск, пр. Ленина, 93

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРАКТИКИ В ОБЛАСТИ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ. ОБОСНОВАНИЕ КОЕОБХОДИМОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Международные правовые акты и подходы в области защиты атмосферы от загрязнений.

1.2 Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов МАРРОЬ 73/78.

1.3 Практика и нормативно-правовые акты развитых стран в области защиты атмосферного воздуха

1.4 Российские нормативно-правовые акты.

1.5 Организация и задачи мониторинг выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

1.6 Выводы и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ВЫБОР МЕТОДА МОНИТОРИНГА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В СОСТАВЕ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ СЭУ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

2.1 Характеристика технических средств получения и обработки информации в составе комплексного мониторинга

2.2 Международная практика применения лазеров для мониторинга выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

2.3 Разработка методики оценки и выбор наиболее рациональной технологии мониторинга оксидов азота и серы в составе отработавших газов судовых дизельных и котельных установок

2.4 Методика количественной оценки частных показателей

2.5 Оценка и выбор наиболее рациональной технологии мониторинга выбросов оксидов азота и серы СД и КУ

2.6 Выводы.

ГЛАВА 3. ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ АТМОСФЕРУ ВЕЩЕСТВ.

3.1 Физические основы лидарного зондирования

3.2 Лидар дифференциального поглощения и рассеяния

3.3 Лидар комбинационного рассеяния света

3.4 Флуоресцентный лидар

3.5 Измерение концентраций загрязняющих веществ в атмосфере лазерным газоанализатором на комбинационном рассеянии света.

3.6 Методика выбора оптимального варианта лидара дифференциального поглощения и рассеяния

3.7 Выводы

ГЛАВА 4. ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

ОТ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

4.1 Обоснование необходимости создания системы дистанционного зондирования выбросов загрязняющих веществ от СЭУ

4.2 Принципы построения системы мониторинга загрязнений

4.3 Структурная схема системы контроля

4.4 Требования к средствам обработки информации, информационному и программному обеспечению

4.5 Создание, ведение и администрирование базы данных по экологическому состоянию атмосферного воздуха морского порта

4.6 Выводы.

ГЛАВА 5. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА МОРСКОГО ПОРТА ВЫБРОСАМИ ОТ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

5.1 Основные понятия системного анализа

5.2 Знаковые ориентированные графы

5.3 Использование метода экспертных оценок для ранжирования элементов системы

5.4 Системный анализ загрязнения окружающей среды морского порта

5.5 Использование когнитивного подхода для оценки экологического состояния портового комплекса

5.6 Выводы.

Актуальность проблемы. В настоящее время именно транспорт объединяет в комплексы практически все отрасли экономики, обеспечивая не только нормальную жизнедеятельность государства, но и его национальную безопасность и целостность.

В последние годы на морском транспорте сформирован рынок транспортных услуг, изменились законодательно-правовая и нормативная базы, система управления. Морской флот России в период экономических реформ интегрировался в мировое судоходное сообщество и функционирует во многом по его правилам. Независимые судовладельцы России контролируют более 1200 судов общим дедвейтом 13 млн. тонн. Флот обеспечивает ежегодно экспорт услуг на сумму более 2-х млрд. долларов США [1]. Согласно среднесрочным прогнозам [2] спрос на транспортные услуги возрастает каждые 5 лет на 18-20 %.

Одна из актуальнейших задач современности - сделать транспортные перевозки людей и грузов безопасными и наносящими минимум вреда окружающей среде. Современный подход мирового сообщества к устойчивому развитию транспорта, включая транспортный флот и береговые инфраструктуры, основан на приоритете безопасности, в том числе экологической, и рационального использования природных ресурсов. В настоящее время нельзя больше надеяться на защитные силы природы, её нейтрализационные, рекреационные и реабилитационные способности. Поэтому необходимо продолжать исследования в области экологической безопасности на транспорте, разрабатывать и внедрять программы природоохранных мероприятий.

В настоящее время со стороны ИМО значительно возросли требования к выбросу в составе отработавших газов судовых энергетических установок

СЭУ) различных токсических веществ: ИОх , 802, СО, СпНт, С02 и др. Наиболее экологически опасные из них - выбросы оксидов азота и оксидов серы с отработавшими газами дизелей и котлов морских судов нормируются в рамках Приложением VI «Предотвращение загрязнения атмосферы с судов» к Международной конвенцией МАКРОЬ 73/78, вступившим в силу с 19 мая 2005 года. В настоящее время принята программа поэтапного их снижения и уже с 1 июля 2010 года вступила в силу новая редакция Приложения VI, предусматривающая более жесткие требования к ним.

Несмотря на то, что вклад СЭУ в глобальное загрязнение воздушного бассейна во всех странах оценивается в 2 — 3 % от общего количества выбрасываемых вредных веществ всеми источниками, в местах интенсивного судоходства и скопления судов - портах, проливах, каналах и пр. — судовые дизели и котлы становятся мощными источниками локального и регионального загрязнения атмосферы. Указанное требует разработки системы мониторинга выбросов рассматриваемых загрязняющих веществ в атмосферу с отработавшими газами (ОГ) судовых дизелей и котлов. Требует разработки методов прогнозирования влияния их выбросов на качество окружающей среды, без которой невозможно организовать качественный контроль администрациями морских портов выполнения судовладельцами требований VI приложения конвенции МАЕРОЬ 73/78.

Объект исследования: судовые дизельные и котельные установки.

Предмет исследования: система и метод мониторинга выбросов оксидов азота и оксидов серы с отработавшими газами дизельных и котельных установок судов, а также оценки текущего и прогнозируемого их вклада в изменение качества окружающей среды в местах скопления судов.

Целью исследования является разработка метода мониторинга выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами дизельных и котельных установок судов, оценки текущего и прогнозирования возможного изменения качества окружающей среды в местах скопления судов.

Достижение цели осуществляется на основе решения задач:

1. Анализ существующих средств и методов инструментального определения концентрации загрязняющих веществ в отработавших газах судовых дизелей и котлов, а также систем экологического мониторинга.

2. Разработка метода и обоснование выбора средств и методов текущего мониторинга концентраций оксидов азота и диоксида серы с отработавшими газами дизельных и котельных установок судов и прогнозирования уровня их влияния на окружающую атмосферу в местах скопления транспортных судов.

3. Обосновать привязку дистанционной системы мониторинга и контроля оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах дизельных и котельных установок судов и окружающей их атмосфере на основе лидаров.

4. Проведение экспериментальной проверки разработанных рекомендаций, разработать метод использования Интернет-каналов для управления и переноса информационных потоков в центр управления системой.

5. Разработать логико-графическую модель для прогнозирования загрязнения воздушного бассейна выбросами вредных веществ с отработавшими газами судовых энергетических установок.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Методика обоснования выбора наиболее приемлемых средств и методов мониторинга оксидов азота и диоксида серы в составе отработавших газов дизельных и котельных установок судов и окружающем воздушном бассейне в местах скопления судов.

2. Обоснование выбора лазерных систем для текущего мониторинга оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах дизельных и котельных установок судов, оптимальных режимов и параметров их работы.

3. Аппаратно-модульная система дистанционного мониторинга оксидов азота и диоксида серы в отработавших газах судовых дизельных и котельных установок и окружающее их атмосфере в местах скопления судов.

4. Логико-графическая модель прогнозирования загрязнения окружающей атмосферы в местах скопления судов выбросами оксидов азота и диоксида серы с отработавшими газами судовых котлов и дизелей.

Новизна научного исследования заключается:

- в разработке обоснованной методики, базирующейся на использовании экспертных оценок, позволившей выполнить обоснованный выбор средств и методов контроля концентраций оксидов азота и диоксида серы в составе отработавших газов судовых котлов и дизелей и окружающем воздушном бассейне в местах скопления судов;

- в обоснованной комплектации лазерной системы мониторинга и определении оптимальных режимов и параметров ее работы в процессе дистанционного измерения концентраций оксидов азота и диоксида серы в продуктах сгорания судовых котлов и дизелей, подтвержденной экспериментально найденными значениями постоянных исследуемых молекул и расчетами на базе уравнения лазерного зондирования;

- в разработке системы контроля загрязнений прилегающей к местам скопления судов атмосферы с использованием предложенных информационных модулей обработки и хранения данных, полученных применением лазерных систем зондирования выбросов оксидов азота и диоксида серы с отработавших газов судовых котлов и дизелей;

- в новой логико-графической модели, позволяющей получить количественные данные и прогнозировать влияние выбросов загрязняющих веществ СЭУ на состояние окружающей среды, построенной на основе системного подхода и теории ориентированных графов.

Практическая значимость диссертации заключается в получении опытных результатов, способствующих решению важной задачи контроля выбросов диоксидов азота и серы с отработавшими газами судовых дизелей и котлов, мониторинга загрязнения воздушного бассейна указанными выбросами с отработавшими газами судовых дизелей и котлов, которые могут быть использованы администрациями морских портов, работающими над созданием и внедрением новых систем дистанционного мониторинга, судовладельцами, эксплуатирующими суда морского, речного, рыбопромыслового флотов, проектными научными организациями.

Апробация результатов исследования. Материалы, представленные в диссертации, докладывались на следующих конференциях:

1. Пятнадцатая международная научная конф. «Высокие технологии в биологии, медицине и геоэкологии». Новороссийск. 10-14 сентября 2007 г.;

2. Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития транспортно-логистической системы Азово-Черноморского бассейна». Новороссийск. 14-17 сентября 2007 г.;

3. 16-я междун. науч. конф. «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии». Новороссийск. 8-12 сентября 2008 г.;

4. Седьмая региональная научно-техническая конференция «Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на Юге России». Новороссийск. 29-30 сентября 2008 г.;

5. Академическая научно-практическая конференция «Новое поколение в науке». Новороссийск. 3-5 март 2009 г.;

6. IX городская научно-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодая наука - 2009». Новороссийск. 22-23 апреля 2009 г.;

7. 17-я междун. науч. конф. «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии». Новороссийск. 8-12 сентября 2009 г.;

8. VIII Региональная научно-техническая конференция «Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России». Новороссийск. ноябрь 2009 г.

9. Научно-практическая конференция «Транспортное образование и наука. Опыт, проблемы, перспективы». Москва. 18-21 ноября 2009 г.

10. 18-я междун. науч. конф. «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии». Новороссийск. 7-11 сентября 2010 г.

11. Научно-практическая конференция «Транспортное образование и наука. Опыт, проблемы, перспективы». Москва. 17-20 ноября 2010 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 16 работ. Из них 4 статьи по перечню ВАК Минобрнауки РФ. Ниже приводится список только публикаций в научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ.

1. ТуркинА.В., ТуркинВ.А. Повышение экологической стабильности портовых комплексов на основе модели знаковых орграфов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2008. С. 41 - 43 (№ 70416 по перечню ВАК 2008 г.).

2. Туркин A.B. Экологический мониторинг припортовых акваторий и воздушного бассейна на основе системы управления базой данных MySQL // Речной транспорт (XXI век). 2009. № 6. С. 84 - 85 (№ 70787 по ВАК 2008 г.).

3. ТуркинА.В., МодинаМ.А., Туркин В. А. Моделирование процесса снижения загрязнения атмосферы выбросами от судовых энергетических установок//Речной транспорт (XXI век). 2010. №3. С. 72 - 73 (№ 1499 по ВАК 2010 г.).

4. Туркин A.B. Системный анализ и моделирование загрязнения воздушного бассейна морского порта выбросами от судовых энергетических установок // Эксплуатация морского транспорта. 2010. № 4. С. 21 - 25 (№ 1951 по перечню ВАК 2010 г.).

Диссертация включает: условные обозначения и сокращения, оглавление, введение, пять глав, заключение и приложение.

5.6 Выводы

Приведенные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. При исследовании экологических систем обычна ситуация, когда части данных не хватает, не всегда ясны связи между объектами. Для преодоления указанных проблем, возникающих при исследовании сложных объектов, разработана теория ориентированных графов (орграфов), с помощью которой удается связать разнообразные факторы и получить количественные данные о реакции системы на возмущение.

2. Целью построения ориентированного графа и исследования его динамики является определение реакции системы на изменение любых ее вершин. Это позволяет определить наилучшие вершины для дальнейшего воздействия, то есть построить тактику и стратегию управления экологическим состоянием припортовой территории, акватории и воздушного бассейна над ними.

3. Построение когнитивных моделей на основе системного подхода позволяет, в зависимости от поставленной задачи, найти оптимальную стратегию экологического развития припортовых территорий, как стратегию развития составляющих социо-эколого-экономических показателей.

4. Используя идею импульсного процесса можно оценить текущее экологическое состояние социо-эколого-экономической системы портового комплекса, а повысить её устойчивость к внешним воздействиям можно путем добавления (исключения) новых факторов и связей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе изучения методов для замера концентрации выбросов оксидов азота и серы, содержащихся в выбросах судовых дизельных и котельных установок, и дистанционного мониторинга загрязнения атмосферы указанными выбросами, проведенных экспериментальных исследований и вычислительных экспериментов, сделаны выводы и получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработана методика, базирующейся на использовании экспертных оценок, и обоснован выбор средств и методов контроля концентраций оксидов азота и серы в составе отработавших газов судовых котлов и дизелей, и окружающем воздушном бассейне в местах скопления судов.

2. Выполнены теоретические исследования, доказана целесообразность использования дистанционного лазерного метода для текущего контроля содержания оксидов азота и серы, содержащихся в составе отработавших газов судовых дизельных и котельных установок, и мониторинга загрязнений указанными выбросами окружающей суда атмосфере, а также использования метода для прогнозирования экологической обстановки в местах скопления судов торгового флота.

3. На основе экспериментальных исследований и вычислительного эксперимента определены постоянные молекул оксидов азота и серы, а также оптимальные режимы и параметры работы лазерных систем дистанционного замера концентрации указанных загрязняющих веществ в выбросах СД и КУ. Установлено, что оптимальный режим работы системы на комбинационном рассеянии света обеспечивается Си- или YAG: Nd лазерами при расстояниях зондирования: диоксид серы - до 2,0 км, диоксид азота - до 3,0 км, оксид азота-до 1,1 км.

4. Предложена комплектация лазерной система дистанционного контроля оксидов азота и серы, содержащихся в составе отработавших газов судовых дизельных и котельных установок, и их мониторинга в атмосфере, прилегающей к местам скопления судов. Для управления и переноса информационных потоков в центр управления системой предложено использовать интернет-каналы, а также систему управления базами данных на основе MySQL.

5. Используя системный подход, базирующийся на теории ориентированных графов, а также метод экспертных оценок предложена логико-графическая модель, позволяющая получить количественные данные о влиянии выбросов загрязняющих веществ от судовых дизельных и котельных установок на реакцию рассматриваемой экологической системы.

6. Используя идею импульсного процесса, выполнена оценка прогнозируемого на пять лет состояния атмосферы в местах скопления судов с учетом выбросов загрязняющих веществ их дизельными и котельными установками.

1. Франк С.О. Катализатор экономического роста. Транспорт России, №50, 13-19.12.99.

2. Путин В.В. Работать на перспективу. Транспорт России, № 50, 1319.12.99.

3. Ефимов Г.А., Ларкин Ю.М. Транспорт и окружающая среда, 1989.

4. Юдицкий Ф.Л. Защита окружающей среды при эксплуатации судов,1978.5. "Cruise & Ferry Info", 1996, Sweden.

5. Голубев И. Р. Окружающая среда и транспорт: учебн. пособие для вузов / И.Р. Голубев, Ю.В. Новиков. М.: Транспорт, 1987. - 96 с.

6. Сизых В.А. Судовые энергетические установки: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1989. - 263 с.

7. Волошин В.П. Охрана морской среды: Учебное пособие / В.П. Волошин. Л.: Судостроение, 1987. - 208 с.

8. Нунупаров С.М. Предотвращение загрязнение моря с судов. Учебное пособие для вузов. М.: Транспорт, 1985. 288 с.

9. Марков В.А. Токсичность отработавших газов дизелей / В.А. Марков, P.M. Баширов, И.И. Габитов, В.Г. Кислов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. - 376 с.

10. Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизелестроения // Двигателестроение. 1991. - №1. - С. 3 - 6.

11. Александров В.Ю. Экологические проблемы автомобильного транспорта: аналитический обзор. Новосибирск: Сибирское отделение РАН, 1995.-112 с.

12. Федеральный Закон США «Clean Air Act», USA, 1970.

13. Конвенция о крупномасштабном трансграничном загрязнении атмосферы, 1979, Женева.

14. Рамочная конвенция ООН об изменении климата, 1992, Нью-Йорк.

15. Международная конвенция об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте, 1991, ООН.

16. Закон РФ «Об охране окружающей среды» № 7-ФЗ от 10.01.2002 г.

17. Федеральный закон Российской Федерации «Об охране атмосферного воздуха» № 96-ФЗ от 02.04.99 г. (в редакции от 27.12.2009 г.).

18. Федеральный закон Российской Федерации «О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне РФ» от 31.07.98 г. № 155-ФЗ (редакция от 27.12.2009 г.).

19. Положение об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)». Утверждено Постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2003 г. № 177.

20. Матвеев А. В., Котов В. П., Мушкудиани М. И. Применение информационных технологий в управлении средой обитания: Учеб. Пособие. — СПб.: ГУАП, 2005. 96 с.

21. Дьяченко В.В., Шеманин А.Г. 50 лет лазерной эры: лидары для мониторинга атмосферы // Безопасность в техносфере. 2010.—№ 6. - С. 8 - 15.

22. Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 279 с.

23. Молодцов Н.С. Восстановление изношенных деталей судовых механизмов. — М.: Транспорт, 1988. 182 с.

24. Блюмберг В.А., Глущенко В.Ф. Какое решение лучше. Метод расстановки приоритетов. Л.: Лениздат, 1982. — 160 с.

25. Евланов Л.Г., Кутузов В.А. Экспертные оценки в управлении. — М.: Экономика, 1978.

26. Башелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспериментальных оценок. — М.: Статистика, 1974.

27. Берж К. Теория графов и её применения. — М.: Иностранная литература, 1962.

28. Маркин Б.Г. Проблема группового выбора. М., Наука, 1974.

29. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987.-550 с.

30. Зуев В.Е., Кауль Б.В., Самохвалов И.В., Кирков К.И. Лазерное зондирование индустриальных аэрозолей. Новосибирск: Наука. 1986. - 186 с.

31. Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Параметры лидаров для дистанционного зондирования газовых молекул и аэрозоля в атмосфере. Учебное пособие. СПб.: Балтийский ГТУ «ВОЕНМЕХ», 2001. - 56 с.

32. Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Дистанционное лазерное зондирование углеводородов в атмосфере // Письма в ЖТФ. 2001. Т.27. Вып. 21. С. 71 75.

33. C.Y. She. Remote measurement of atmospheric parameters: new applications of physics of lasers // Contemporary Physics. 1990. Vol. 31. № 4. P. 247-260.

34. Привалов B.E., Шеманин В.Г. Оптимизация лидара дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования молекулярного водорода в атмосфере // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. Вып. 8. С. 65 - 68.

35. Воронина Э.И., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Лидарная система управления качеством над промышленным районом // Экологические системы и приборы. 2002. - № 4. - С. 13 - 15.

36. Воронина Э.И., Сапожников Д.Ю., Шеманин В.Г. Система управления лидарной станцией мониторинга загрязнений атмосферы промышленного района // Безопасность жизнедеятельности. № 9. — 2003. - С. 34 - 37.

37. Воронина Э.И., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Лидарная система определения аварийных выбросов углеводородов в атмосферу // Безопасность жизнедеятельности. — 2003. № 9. - С. 30-33.

38. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. - С. 538 - 606, 711 - 768.

39. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.: Изд-во Иностр. лит., 1961. - 535 с.

40. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами М.: Мир, 1986. - 664 с.

41. Ландсберг Г.С. Избранные труды. -М.: Наука, 1958. С. 101 - 170.

42. Мандельштам Л. И. Полное собрание трудов. Том 1. — М.: Наука, 1947.-С. 293,305.

43. Raman C.V. Krishnan K.S. A new type of secondary radiation. Nature. - 1928. - Vol. 121. - № 3048. -P. 501.

44. Сущинский M.M. Спектры комбинационного рассеяния молекул и кристаллов. -М.: Наука, 1969.

45. Бломберген Н. Нелинейная оптика. М.: Мир, 1966. - 424 с.

46. Брандмюллер И., Мозер Г. Введение в спектроскопию комбинационного рассеяния света. Пер. с нем. М.: Мир, 1964.

47. Бобович Я.С. Последние достижения в спектроскопии спонтанного комбинационного рассеяния света // Успехи физических наук. 1969. - Том 97.-Вып. 1.-е. 37.

48. Волькенштейн М.В., Грибов Л.А., Ельяшевич М.А., Степанов Б.И. Колебания молекул. М.: Наука, 1972. - С. 138- 142.

49. Ландсберг Г.С., Бажулин П.А., Сущинский М.М. Основные параметры спектров комбинационного рассеяния углеводородов. М.: Наука, 1956.

50. Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Об определении минимальной энергии импульса при лазерном зондировании на гармониках Nd-YAG лазера // Оптика и спектроскопия. 1997. - Т. 82. - № 5. - С. 873 - 875.

51. Inaba H., Kobayasi T. Laser Raman Radar // Opto-Electronics. - 1972. -Vol. 4.-№2.-P. 101-123.

52. Лазерный контроль атмосферы. — Под ред. Э. Хинкли / М.: Мир, 1979.-546 с.

53. Лазерная аналитическая спектроскопия // Сборник статей. Институт спектроскопии РАН. М.: Наука, 1986. — С. 57.

54. Зуев В.В., Катаев М.Ю., Макогон М.М., Мицель А.А. Лидарный метод дифференциального поглощения. Современное состояние исследований // Оптика атмосферы и океана. 1995. - Т. 8. — № 8. - С. 1136 - 1164.

55. Воронина Э.И., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Лидарное зондирование молекул йода при низких давлениях // Оптика и спектроскопия. 2002. -Т. 93.-№4.-С. 699-701.

56. Воронина Э.И., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Зондирование молекул водорода на лабораторном лидаре КР // Письма в ЖТФ. 2004. - Т. 30. -Вып. 5.-С. 14-17.

57. Привалов В.Е., Смирнов В.Б., Шеманин В.Г. Расчет параметров лазерного дистанционного зондирования молекулярного водорода // Препринт НИИ «Российский центр лазерной физики». — СПб.: СПбГУ, 1998. 20 с.

58. Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Параметры флуоресцентного лидара для зондирования молекулярного йода в атмосфере // Оптика атмосферы и океана.-1998.-Т. 11.-С. 237-239.

59. Воробьева Л.П., Евтушенко Г.С., Климкин В.М. и др. Си лазер в проблеме мониторинга радионуклидов йода // Оптика атмосферы и океана. -1995.-Т. 8.-С. 1648-1651.

60. Иванов Е.К., Колбенков В.А., Конопелько Л.А. и др. // Измерительная техника. 1986. - № 5. - С. 56 - 57.

61. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. -СПб.: НИИ Атмосфера, 2008. 752 с.

62. Меркурьев С.В., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Лидар комбинационного рассеяния для дистанционного зондирования серосодержащих углеводородов в атмосфере // Письма в ЖТФ. 2000. - Т. 26. - № 1. - С. 23-25.

63. Справочник по лазерам. Том 1 / Под ред. Прохорова A.M. — M.: Советское радио, 1978. — 504 с.

64. Справочник по лазерам. Том II / Под ред. Прохорова A.M. — M.: Советское радио, 1978. — 512 с.

65. Аксененко М. Д., Бараночников M.JI. Приемники оптического излучения. — М.: Радио и связь, 1987. — 296 с.

66. Privalov V.E., Shemanin V.G. Lidars for Control and Measurements // Proceedings of SPIE. 1998. - Vol. 3345. - P. 6 - 10.

67. Воронина Э.И., Привалов B.E., Фотиади А.Э., шеманин В.Г. Лазерные приборы дистанционного зондирования молекул загрязняющих веществ в атмосфере. Новороссийск: Политехнический институт, 2009. - 115 с.

68. Воронина Э.И., Привалов В.Е., Фотиади А.Э., Шеманин В.Г. Лазерные приборы контроля радиоактивности загрязненного воздуха: Учебное пособие. -Новороссийск: Изд-во Новороссийского политехнического института, 2009. 57 с.

69. Стыро Б.И., Недвецкайте Т.Н., Филистович В.И. Изотопы йода и радиационная безопасность. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 255 с.

70. Gerstenkorn S., Luc P. Atlas de Iiode. Paris: Edition du CNRS, 1978.

71. Привалов B.E., Шеманин В.Г. Расчет параметров лидара для обнаружения паров йода в атмосфере // Приборы и системы управления. — 1998. -№12.-С. 60-63.

72. Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Параметры лидара дифференциального поглощения для обнаружения молекулярного йода в атмосфере // Оптический журнал. 1999. - Т.66. - № 2. - С. 40 - 42.

73. Туркин А.В., Шеманин В.Г., Туркин В.А. Лидары дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования атмосферы // Сборник научных трудов. Вып. 13 / Отв. ред. В.В. Демьянов. — Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова, 2009. С. 84 - 85.

74. Туркин В.А., Туркин А.В. Шеманин В.Г. Экологический Мониторинг припортовых акваторий с использованием лазерной системы. — Транспортное образование и наука. Опыт, проблемы, перспективы // Труды Научно-практической конференции. — М: МИИТ, 2009. — С. 6 8.

75. Воронина Э.И., Сапожников Д.Ю., Шеманин В.Г. Система управления лидарной станцией мониторинга загрязнений атмосферы промышленного района // Безопасность жизнедеятельности. 2003. - № 9. - С. 34-37.

76. Peacock М. РНР 5 Social Networking. London: Р Publishing, 2010.456 P.

77. Кузнецов M., Симдянов И. Самоучитель MySQL 5. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 560 С.

78. Curioso A., Bradford R., Calbraith P. Expert PHP and MySQL. LonJdon: Wrox, 2010. 624 P.

79. Vaswani V. MySQL Database Usage & Administration. London: McGraw-Hill Osborne Media, 2009. - 368 P.

80. Engels J. PHP 5: Cours et exercices, 2 nd Edition. London: Eyrolles, 2009.-638 P.

81. Yank K. Build Your Database Driven Web Site Using PHP & MySQL, 4th Edition. London: SitePoint, 2009. - 360 P.

82. Котеров Д., Костарев A. PHP в подлиннике (2-е издание). СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 1104 С.

83. Конверс Т., Парк Д., Морган К. РНР и MySQL. Библия пользователя. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. 1217 С.

84. Яргер Р.Д., Риз Д., Кинг Т. MySQL и mSQL. Базы данных для небольших предприятий и Интернета. М.: Символ-Плюс, 2000. - 560 С.

85. Ульман Jl. MySQL. Руководство для изучения языка. СПб.: Питер, 2004.-352 С.

86. Туркин A.B. Экологический мониторинг припортовых акваторий и воздушного бассейна на основе системы управления базой данных MySQL // Речной транспорт (XXI век). 2009. - № 6. - С. 84-85.

87. Бурков В.Н., Щепкин A.B. Экологическая безопасность. — М.: ИПУ РАН, 2003.

88. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода М.: Наука, 1973. - 269 с.

89. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ -М.: Высш. школа, 1989. 584 с.

90. Гиг Дж., ван. Прикладная общая теория систем. — М.: Мир, 1981733 с.

91. Акофф Р., Эмери Ф. О целеустремленных системах. М.: Сов. радио, 1974-272 с.

92. Роберте Ф.С. Дискретные математические модели с приложением к социальным, биологическим и экологическим задачам / Пер. с англ. A.M. Раппопорта, С.И. Травкина. Под ред. А.И. Теймана. М.: Наука, 1986.

93. Холина В.Н. Основы экономики природопользования: Учебник для вузов. СПб.: Питер, 2005.

94. Могилевский В.Д. Методология систем. — М.: Экономика, 1999.

95. Урманцев Ю.А. Общая теория систем: состояние, приложение и перспективы развития. — М.: Мысль, 1988.

96. Елохин А. Н., Федькушов И. Ю., Ксенофонтов И. А., Беляков Д. С. Оценка производственных рисков для целей риск-менеджмента предприятий нефтегазового комплекса // Безопасность жизнедеятельности. 2002. № 10. С. 9 —15.

97. Бешелев С. Д., Гурвич Ф. Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. — М.: Статистика, 1980. 263 с.

98. ТуркинА.В., ТуркинВ.А. Повышение экологической стабильности портовых комплексов на основе модели знаковых орграфов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2008. — Спецвыпуск. - С. 41 - 43.

99. ТуркинА.В., МодинаМ.А., ТуркинВ.А. Моделирование процесса снижения загрязнения атмосферы выбросами от судовых энергетических установок // Речной транспорт (XXI век). 2010. — № 3. - С. 72 - 73. •<.

100. Туркин A.B. Системный анализ и моделирование загрязнения воздушного бассейна морского порта выбросами от судовых энергетических установок // Эксплуатация морского транспорта. — 2010.-№4.-С.21-25.

101. Евстегнеев Д.В., Ледащева Т.В. Использование когнитивных моделей при построении комплексной оценки состояния территории // Электронный журнал "Исследовано в России". 2003.

102. Основания общей теории систем. Логико-методологический анализ / Садовский В.Н.; Отв. ред.: Уемов А.И. М.: Наука, 1974. - 279 с.

103. Прангишвили И.В. Системный подход и общесистемные закономерности. -М.: "СИНТЕГ", 2000.

104. Эшби У.Р. Введение в кибернетику. М.: Мир, 1959. - 426 с.

105. Воложанин В.В., Звягинцева И.В. Анализ устойчивости региональной экономики в условиях осуществления промышленной политики на основе модели знаковых орграфов // Экономика и производство. Журнал депонированных рукописей 2003. - № 9.