CC BY
31
_________________________________ © С.Г. Пушкин, Е.Л. Счастливцев,
А.А. Быков, 2009
УДК 551.551.61
С.Г. Пушкин, Е.Л. Счастливцев, А.А. Быков
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕНТНЫХ ВКЛАДОВ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ
На основе модельных расчетов получены оценки приземных концентраций и потока пылевых частиц на подстилающую поверхность для пяти фракций пылевых частиц, выбрасываемых в атмосферу промышленным источником. Исследованы процентные вклады различных фракций и возможность их интерполяции на вклады частиц промежуточных размеров.
Ключевые слова: загрязнение атмосферы, осаждение пылевых частиц, поли-дисперсная примесь.
~П Институте угля и углехимии СО РАН разработана и довеял.# дена до практического использования локальная долгопериодная модель расчета потока пылевых частиц промышленного происхождения на подстилающую поверхность [1]. В настоящей работе демонстрируются возможности проведения модельных расчетов дополнительных характеристик фракционного состава как витающих над земной поверхностью, так и осевших частиц, содержащихся в промышленных выбросах. В таких расчетах приходится использовать распределение аэрозольных частиц по фракциям в виде ступенчатой функции с незначительным количеством ступенек. В частности, в [1] использовались 5 ступенек (фракций) с конкретными параметрами осаждения.
Приземные долгопериодные (сезон, год) концентрации отдельно взятой аэрозольной фракции, создаваемые всей совокупностью участвующих в расчете источников пыли, обозначим qi, 1=1.5. Их вычисление г- осуществляется по приведенной в [2] схеме, которая заключается в пересчете средней концентрации через максимальную, определяемую на основе нормативной для России методики [3] с учетом средней за период осреднения скорости ветра, повторяемости за этот период направлений ветра (роза ветров) и устойчивости атмосферы (коэффициент А из [3]). При сложении qi для 5-и фракций в каждой расчетной точке определяется суммарная концентрация Qc = Е .
Расстояние от источника, м
Рис. 1. Изменение процентного вклада qpi аэрозольных фракций в суммарную концентрацию в зависимости от расстояний до одиночного источника
Рис. 2. Сглаженная поверхность процентных вкладов Рр1 в зависимости от расстояния до источника
Количественные значения qi для различных удалений от источника существенно отличаются для различных фракций. Поэтому для графиков удобно рассматривать нормированные пространственные функции qpi=100( qi ф), дающие процент содержания гой фракции в Qc. Изменение qpi в зависимости от расстояний до точки выброса для одиночного источника (типичная труба котельной, метеопараметры взяты из [4]) приведено на рис. 1. Эти 5 базовых функций могут быть использованы для дальнейшей процедуры восстановления значений концентраций промежуточных аэрозольных фракций путем сплайн - интерполяции, что может являться хорошим приближением расчетов с большим числом фракций.
Для количественной оценки осаждения взвешенных веществ промышленного происхождения на подстилающую поверхность, как уже отмечалось в [1], для каждой г-ой аэрозольной фракции рассчитывается мокрый поток (вымывание) Ртг, и сухой поток (осаждение) РС1. После чего полный поток г-ой фракции на поверхность Рг определяется суммой Р= Рт+ РС1 , зависящей от qi по соотношениям, приведенным в [1].
Ранее, в [1] и других работах, моделировалось только суммарное по всем фракциям осаждение Р6, = ^ Рг . 2. В настоящее время
г
программная реализация модели осаждения позволяет выводить не только Р^ но и значение Рг для каждой отдельной фракции в каждой расчетной точке. На основе этой информации, по аналогии с концентрацией, можно вычислить процентный вклад Ррг= 100(Р8/Р&) каждой базовой аэрозольной фракции в суммарную величину осаждения Рц.
На рис. 2 результаты расчета базовых функций Ррг (для условий рисунка 1) представлены в сглаженном виде с использованием сплайн - интерполяции. По такого рода аппроксимациям можно оперативно оценить вклад промежуточных (по отношению к базовым) аэрозольных фракций в суммарное осаждение взвешенных веществ Р,,. Полученные процентные функции могут быть использованы и для вычисления любых других вторичных характеристик, в частности - интегральных скоростей осаждения аэрозольных частиц на земную поверхность. Такого рода расчеты для реальных условий будут приведены в докладе.
1. Быков А.А., Счастливцев Е.Л., Пушкин С.Г. Особенности построения и практического применения локальной модели загрязнений почвы техногенными выбросами пылевых частиц / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций, 2007. - № 4. - С. 74-82.
2. Методика экологической экспертизы предпроектных и проектных материалов по охране атмосферного воздуха, Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, Москва, 1995.
3. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.92с.
4. Гигиенические аспекты районной планировки и градостроительства в Кемеровской области. - Новосибирск, Наука, 1978. - 226 с. Н5Н=Д
Pushkin S.G., Shastlivtsev E.L., Bykov A.A.
MODEL ESTIMATES OF PERSENTAGE INPUT OF VARIOUS PARTICULATE FRACTIONS EMITTED BY INDUSTRIAL SOURCE.
On the base of atmospheric dispersion modeling the estimates of ground level concentrations and depositions at the same points were founded for 5 fractions of particulates, emitted by industrial source. The fraction percentage input and it ’s approximation to intermediate fraction were analyzed.
Key words: air pollution, dust deposition, particulates of various fractions.
___ Коротко об авторах _______________________________________________
Пушкин Сергей Григорьевич - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории Геоэкологических и водных проблем ИУУ СО РАН, E-mail: pushkin@kemsc.ru тел.: (3842) 28-09-54,
Счастливцев Евгений Леонидович - доктор технических наук, заместитель директора, E-mail: zavlab@kemsc.ru
Быков Анатолий Александрович - кандидат физико-математи-ческих наук, старший научный сотрудник лаборатории Геоэкологических и водных проблем ИУУ СО РАН,
E-mail: bykov@kemsc.ru
