ОЦІНКА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ І ПОВЕРХНІ ЗЕМЛІ

Важливу практичну задачу математичної екології представляють розрахунок поширення забруднень від вже існуючих підприємств і планування можливого розміщення промислових підприємств з дотриманням санітарних норм.

Процес поширення промислових викидів відбувається за рахунок їх перенесення повітряними масами і дифузії, обумовленої турбулентними пульсаціями повітря. Якщо спостерігати за димовим смолоскипом із заводської труби, то можна помітити захоплення цього факела потоком повітря і поступове його розбухання в міру віддалення від джерела внаслідок мелкомасштабной турбулентності. Факел має форму конуса, витягнутого в бік руху повітряних мас. Потім факел розпадається на ізольовані вихрові освіти, що захоплюються на великі відстані від джерела.

Майже всі домішки, в кінцевому рахунку, рано чи пізно осідають на поверхні Землі, важкі - під дією гравітаційного поля, легкі - в результаті дифузійного процесу. Домішки, що складаються з великих частинок, йод дією сили тяжіння незабаром починають опускатися відповідно до закону Стокса. Домішки газоподібного виду типу оксидів представляють легку фракцію і особливо небезпечні для навколишнього середовища.

Велике значення в теорії поширення забруднення мають флуктуації в напрямку вітру за великий період часу - близько року. За такий період повітряні маси, що захоплюють домішки від джерела, багато разів змінюють напрямок і швидкість. Статистично такі багаторічні зміни описуються спеціальної діаграмою, званої розою вітрів, в якій величина вектора пропорційна числу повторюваних подій, пов'язаних з рухами воздушпих мас в даному напрямку. Максимуми діаграми троянди вітрів відповідають панівним в даному районі вітрам. Ця інформація є вихідною при плануванні нових індустріальних об'єктів. При оцінці допустимих забруднень підприємств, розташованих серед великого числа екологічно значущих зон (населених пунктів, зон відпочинку, сільськогосподарських, лісових угідь і т.д.), слід враховувати також забруднення від вже існуючих підприємств регіону.

Оцінка забруднення атмосфери і підстильної поверхні пасивними і активними домішками здійснюється за допомогою математичних моделей, побудованих на основі рівнянь аеродинаміки в приватних похідних, і також їх кінцево різницевих апроксимацій. У Росії великий внесок в цей напрям внесли роботи школи академіка Г. І. Марчука. Моделі такого типу широко використовуються в Європі і США при вирішенні судових позовів, що пред'являються населенням або місцевою владою промисловим підприємствам у зв'язку з нанесенням певного збитку. Для оцінки завданих збитків з використанням математичного моделювання проводиться експертиза, в результаті якої кількісно оцінюється сума штрафу, яку забруднююча середу підприємство зобов'язане виплатити державним або місцевим органам. Такі заходи виявилися вельми дієвими і привели в розвинених країнах практично до повсюдного впровадження очисних технологій.

Моделі переносу забруднюючих речовин в такого типу моделях сполучаються з процедурою обчислення основного функціоналу задачі, який може являти собою повне число випали домішок, санітарну небезпеку домішок, включати в себе шкода, яка завдається здоров'ю населення, сільськогосподарських угіддях, лісових масивів, грунті, витрати на відновлення навколишнього середовища та інші показники. У спрощених варіантах широко використовується метод функцій відгуку (див. Вище).

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >