CC BY
8
УДК 504.06
А.В.ФРОЛОВ
Южно-Российский государственный технический университет,
г.Новочеркасск
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СОЦИАЛЬНОГО ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И БЕЗОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Для совершенствования региональной информационно-аналитической системы социального эколого-гигиенического мониторинга построена математическая модель рассеивания примесей в мезометеорологическом пограничном слое атмосферы и создан пакет вычислительных программ для расчета концентраций примесей в атмосфере с одновременным учетом различных параметров атмосферы.
Приведена информация о соответствующих уровнях загрязнения воздушной среды и реальных экологических рисков изменения здоровья населения на примере городов Ростовского региона.
Разработаны методики выбора и создания наиболее эффективных устройств очистки промышленных выбросов.
To improve a regional informative analytical system of social ecologo-hygienic monitoring there has been built a mathematical model of impurities in a mesometeorological boundary atmospheric layer and a block of computational programmers has also been created to calculate the concentration of impurities in an atmosphere and at the same time to determine its different parameters.
Information on a corresponding level of pollution in environment as well as real ecological risks of changes in population's health are exemplified by date taken from cities and towns of Rostov-on-Don region.
Methods of choice and creation of the most effective devices and means of purification industrial effluents have also been worked out.
Состояние окружающей среды многих городов в регионах России с высоким промышленным потенциалом характеризуется высокой антропогенной нагрузкой, способствующей росту экологообусловленной заболеваемости населения. Существующая в настоящее время система экспериментального мониторинга по целому ряду причин не способна осуществлять оперативный контроль за изменением состояния окружающей среды в локальном, а тем более, в региональном масштабе в районах селитебного освоения. В этой связи вопросы выявления, оценки, прогноза и предупреждения неблагоприятного влияния антропогенных загрязнений воздушной среды на здоровье населения являются актуальными и требуют дальнейшего совершенствования.
Целью данного проекта является совершенствование региональной информационно-аналитической системы социального эколого-гигиенического мониторинга и безопасности окружающей среды.
Основные задачи проекта следующие:
• оптимизация алгоритмов и математических методов управления базами данных многоуровневой региональной информационно-аналитической системы социального эколого-гигиенического мониторинга (СЭГМ) и разработка программного обеспечения для Ш уровня многоуровневой системы СЭГМ;
• расчет реальных экологических рисков изменения здоровья от воздействия загрязнения атмосферы (относительный, добавочный, атрибутивный риск) на примере городов Ростовского региона;
• разработка методики выбора и создания наиболее эффективных устройств и проведение аналитических исследований аэрогидродинамики процессов, протекающих в элементах разработанного в университете комплекса обезвреживания выбросов в воздушную среду;
• оценка работоспособности и апробация макета программного комплекса системы СЭГМ;
• разработка технического проекта на изготовление опытных образцов.
Для решения этих задач использованы теоретические исследования и аналитический анализ методов математического моделирования регионального переноса и рассеивания загрязняющих веществ (ЗВ), совокупность расчетных методов и инструментальных измерений концентраций ЗВ в воздухе, стандартные методики отбора и лабораторного анализа проб воздуха, методы математической статистики при анализе и оценке экспериментальных данных, стандартизованные показатели и методика оценки заболеваемости.
Результатом работ является создание математической модели рассеивания приме-
сей, позволяющей одновременно учитывать орографию, химические трансформации примесей, неоднородность турбулентно-диффузионных свойств воздуха, его влажность и другие параметры в региональном масштабе. Для реализации заложенных в математической модели возможностей разработан пакет вычислительных программ У1ТЕСОК, с помощью которого изучен процесс распространения загрязняющих примесей в мезометеорологическом слое атмосферы Ростовского региона при неоднородности рельефа и температуры подстилающей поверхности.
По результатам расчетов установлено, что при различных температурных неодно-родностях поверхности изменения приземных концентраций может достигать 90 %. Влияние форм рельефа на этот параметр не превышает 24 %. Расчеты загрязнения воздушной среды городов Ростовского региона в различных метеоусловиях, выполненные с помощью разработанного программного комплекса, позволяют выявить территории наибольшего загрязнения (рис.1), которые потенциально являются более высокими и по уровням экологообусловленной заболе-
у, км 140 130 120 110 100 90
1-1-Г=т—j-1-1—I | > |-'-1--—!-1-1---1-1-'-1 1 Г
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 .г, км
Рис.1. Уровни загрязнения приземного слоя атмосферы Ростовского региона диоксидом серы
(изолинии в долях ПДК)
_______137
Санкт-Петербург. 2004
ваемости населения. Влияние загрязнений воздушной среды на заболеваемость населения оценивалось по медико-демографическим показателям и расчетным экологическим рискам.
Установлено, что концентрации приоритетных химических веществ, токсичных для человека: 3,4-бенз(а)пирен, пятиокись ванадия, формальдегид, двуокись азота, сернистый ангидрид, сероводород и др. - превышает ПДК в 2-6 раз (г. Новочеркасск, Ростов). Такие уровни загрязнений определяют и повышенный в 2 раза предиктивный и ранжированный риск заболевания населения этих территорий. Расчет комплексного показателя атмосферы территорий г.Новочеркасска показал, что в экологически неблагополучных микрорайонах добавочный риск составляет 20,1 %. Расчеты атрибутивного риска с учетом комплексного показателя загрязнения атмосферы для Новочеркасска свидетельствуют, что вклад единицы комплексного показателя загрязнения атмосферного воздуха для различных классов заболеваний изменяется от 5,0 до 12 %. Это указывает на связь уровней загрязнения атмосферы с эко-логообусловленной заболеваемостью.
Проведенные производственные исследования и изучение конструкций и технологий газоочистки всех известных отечественных и зарубежных типов пылегазоуловите-лей (1 НУ) мокрого действия позволяет утверждать, что фактическая степень очистки значительно ниже имеющихся потенциальных возможностей аппаратов. Для повыше-
ния эффективности очистки предложен комплекс из шести новых малогабаритных аэрогидродинамических пылегазовых про-мывателей, увеличивающий эффективность очистки выбросов в атмосферу в 8 раз и более. Разработаны технические проекты на изготовление опытных образцов, проведены производственные испытания и внедрены в эксплуатацию ПГУ на двух асфальтобетонных заводах ОАО «Митос Дор» в г.Новочеркасске.
ВЫВОДЫ
1. Для совершенствования системы СЭГМ создана математическая модель рассеивания примесей любого типа, позволяющая одновременно учитывать различный спектр атмосферных явлений, и разработан пакет вычислительных программ VITECON, который реализует возможности математической модели.
2. Выполнены расчеты экологических реальных рисков и установлен вклад загрязнений воздушной среды городов Ростовского региона в экологообусловленную заболеваемость.
3. Разработаны методики выбора и создания наиболее эффективных ПГУ, проведены аэродинамические исследования, предложен и внедрен комплекс аэрогидродинамических пылегазовых промывателей, повышающий эффективность очистки выбросов в атмосферу в 8 раз и более.
