Математические модели анализа данных наблюдений локального и регионального загрязнения атмосферы


The Presentation inside:

Slide 0

Математические модели анализа данных наблюдений локального и регионального загрязнения атмосферы Рапута В. Ф. ИВМиМГ СО РАН


Slide 1

Методология оптимального пробоотбора, схемы химического анализа и модели распространения аэрозольных примесей в мониторинге антропогенных источников 1Коковкин В.В., 2Рапута В. Ф., 1Шуваева О.В, 3Морозов С.В 1 – ИНХ СО РАН, 2 - ИВМиМГ СО РАН, 3 – НИОХ СО РАН


Slide 2

Типы дымовых струй в атмосфере


Slide 3

Основные этапы исследования: 1. Пробоотбор и методы химического исследования загрязнения снега и почвы 2. Планирование оптимальной системы наблюдений 3. Анализ подфакельных наблюдений 4. Постановки обратных задач переноса примеси в атмосфере 5. Определение параметров источника 6. Оценивание суммарного выброса примеси 7. Модели управления источниками


Slide 4

1. Пробоотбор и методы химического исследования загрязнения снега и почвы Среди неорганических компонентов в растворах обычно определяют макрокомпоненты, которые представлены такими катионами как кальций, магний, натрий, калий, аммоний, а также анионами – гидрокарбонат, сульфат, хлорид, нитрат. Среди микроэлементов в наибольших концентрациях в растворах присутствуют железо, алюминий, медь, цинк и др. Органические компоненты, представляющие наибольший интерес в воздушных выбросах – это полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые обладают высокой канцерогенной активностью.


Slide 5

Таб. 1. Методы анализа и определяемые компоненты в пробах снежного покрова


Slide 6

1) Пусть проведён эксперимент в N-1 точке по плану ?N-1. Отыскиваем точку такую, что 2) В точке проводится дополнительное наблюдение. 3) Отыскиваем оценки по наблюдениям согласно плану ( 2.1 ) ( 2.2 ) 2. Планирование оптимальной системы наблюдений


Slide 7

3. Планирование и анализ подфакельных наблюдений концентрации примеси в атмосфере Постановка задачи: ( 3.1 ) ( 3.2 ) Тяжёлая примесь:


Slide 8

Лёгкая примесь: ( 3.3 ) ( 3.4 )


Slide 9

Рис 1. Дисперсия поля наземной концентрации лёгкой примеси для xmax=600 м, k0=0,8 м ( а ) и осевой концентрации тяжёлой примеси для xmax=1300 м, w=20 см/с ( б )


Slide 10

Рис 2. Дисперсия поля приземной концентрации лёгкой примеси при x ? 2 км. ( u=3,5 мс-1, w=1,8 мс-1, h=900 м ). Рис 3. Дисперсии осевых концентраций на оптимальных планах (u=7 мс-1,w=1,6 мс-1, h=900 м ) при x?[1,10] км, x?[1,7;5,7] км, 3) x?[5,7;14,6] км.


Slide 11

4. Постановки обратных задач переноса примеси в атмосфере ( 4.1 ) ( 4.2 ) а) Аэрозольное загрязнение локального масштаба Точечный источник


Slide 12

( 4.3 ) ( 4.4 ) ( 4.5 )


Slide 13

Монодисперсный случай: ( 4.6 ) ( 4.7 ) ( 4.8 )


Slide 14

Случай малых w: ( 4.9 ) ( 4.10 )


Slide 15

Новосибирский электродный завод Рис 4. а) Удельное содержание БП (мкг/л) в снеге к северу от НЭЗ; — - расчёт, ? - опорные точки, ? - контрольные точки наблюдений б) Схема размещения точек пробоотбора.


Slide 16

Рис 5. Изолинии средней концентрации бенз(а)пирена (мкг/кг) в почве ? - положение источника. (ПДК – 20 мкг/кг)


Slide 17

Новосибирский оловокомбинат Рис 6. Схема отбора проб снега ( 2000 – 2001 гг ).


Slide 18

Рис 7. Восстановленные уровни выпадений мышьяка ( мкг/л ) за зимние сезоны 1994 – 1995 гг, 2000 – 2001 гг.


Slide 19

Норильский медеплавильный завод Рис 8. Содержание тяжёлых металлов в твёрдом осадке снеговой воды в направлении на северо-восток от Норильского медеплавильного завода а) восстановленные концентрации никеля по локальной модели, б) содержание свинца, восстановленное по модели регионального переноса. — - расчёт, ? - опорные точки, ? - контрольные точки наблюдений


Slide 20

Нефтегазовые факела Рис 9. Удельное содержание сульфатов (а) и бенз(а)пирена (б) в районе нефтегазового факела.


Slide 21

a = x cos ? + (y - ? ) sin ? , b = - x sin ? + (y - ? ) cos ? , S(a) – приземное поле концентрации от линейного источника. Линейный источник Автотрассы ( 4.11 )


Slide 22

Рис 10. Схема маршрута пробоотбора снега. ? - опорные точки, ? - контрольные точки наблюдений


Slide 23

Рис 11. Удельное содержание свинца в крупнодисперсной части (а) и суммарно в мелкодисперсной и водорастворённой частях (б).


Slide 24

Рис 12. Распределение свинца по фракциям на расстоянии 50 м от полотна дороги.


Slide 25

Рис 13. Рассчитанное и измеренное удельное содержание бенз(а)пирена в снеге в конце зимы 1999 и 2000 г.


Slide 26

Таб. 2. Оценки суммарных выпадений ПАУ


Slide 27

б) Региональное загрязнение ( 4.12 ) Метод асимптотических разложений: ( 4.13 )


Slide 28

( 4.15 ) ( 4.14 )


Slide 29

Рис 14. Схема маршрутных снегосъёмок в окрестностях Иркутска.


Slide 30

Рис 15. Уровни выпадений бериллия на маршруте Иркутск – Листвянка за зимний период 1993-1994, 1994-1995, 1995-1996 гг.


Slide 31

Рис 16. Уровни выпадений бериллия на маршруте Иркутск-Баяндай за зимний период 1994-1995 гг. (а), 1995-1996 гг. (б).


Slide 32

  Рис. а. Восстановленные концентрации выпадений пыли в окрестностях НТЭК Рис. б. Космоснимок территории НТЭК от 26.04.2001


Slide 33

Заключение Численный анализ данных мониторинга показывает существование достаточно простых закономерностей формирования полей газового и аэрозольного загрязнения местности. По небольшому числу точек измерения и доступной входной информации показана возможность построения количественных моделей длительного аэрозольного загрязнения местности источниками различных типов. С их использованием получены оценки суммарного выброса. Следует отметить экономичность и особую эффективность мониторинга снежного покрова для контроля выбросов и уровней загрязнения вокруг предприятий. Применение процедур оптимального планирования систем наблюдений позволяет существенно повысить точность оценивания параметров и полей загрязнения. Цикл проведённых работ представляет основу для разработки комплексной системы мониторинга локального и регионального загрязнения местности.


×

HTML:





Ссылка: