СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ ПРОДУКТОВ ТОКСИЧНЫХ ВЫБРОСОВ СВАЛОК
METHOD OF DETERMINING INFLUENCE ZONE OF PRODUCTS OF TOXIC EMISSIONS OF LANDFILLS

Изобретение относится к области мониторинга, в частности к мониторингу химически опасных объектов.
Известен способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов (патент РФ №2158423), используемый для обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного или несанкционированного их появления. Способ включает последовательное облучение места предполагаемого появления опасных газов лазерным излучением с длиной волны, попадающей в полосу поглощения опасных газов, регистрацию отраженного излучения и формирование видеосигналов.
Указанный способ позволяет регистрировать концентрации химически опасных газов, но не позволяет оценивать зону их влияния с учетом химической трансформации.
Известный способ экологического мониторинга химически опасных объектов (патент РФ №2346302) заключается в определении концентраций опасных веществ в опасных зонах различных объектов, сравнении полученных результатов с предельно-допустимыми значениями, прогнозировании, при необходимости, зону поражения и заражающего действия. При угрожающем прогнозируемом развитии подключают дополнительные технические средства для принятия решения о чрезвычайной ситуации. Причем постоянные посты контроля устанавливают «треугольником» и оперативно определяют координаты выброса опасных веществ.
Однако данный способ не позволяет оценить химическую трансформацию продуктов токсичных выбросов и изменение зоны поражения (зоны влияния) в результате изменения метеорологических и физических (освещенности) условий для протекания химических реакций с участием продуктов токсичных выбросов.
Целью изобретения является оценка атмосферного времени жизни продуктов токсичных выбросов свалок с последующей оценкой потенциала их распространения по зоне влияния с учетом соотношения между химическим временем жизни и характерным временем атмосферного переноса для исследуемого региона в конкретный сезон.
Токсичные выбросы свалок, попадая в атмосферу, могут переноситься в ней атмосферными потоками, определяя тем самым зону их влияния (поражения), но могут и химически разрушаться в реакциях с участием атмосферных газов. Скорость химического разрушения в атмосфере определяет время жизни токсичных выбросов. Эта скорость, а следовательно, и время жизни газов в атмосфере определяется интенсивностью химических реакций, зависящих от местных условий в районе свалки. В зависимости от температуры воздуха, влажности воздуха, условий солнечного освещения и других метеорологических параметров скорость химического разрушения продуктов токсичных выбросов свалок может меняться в несколько раз. Соответственно, в несколько раз может меняться и время жизни токсичных газов в атмосфере. Со своей стороны химическое время жизни определяет потенциал для распространения токсичных выбросов по зоне влияния (поражения). Если время жизни маленькое, то продукты токсичных выбросов свалок быстро химически разрушаются в местах их выбросов и зона поражения в этом случае - небольшая. Если химическое время жизни большое, то продукты токсичных выбросов успевают распространиться по большой территории, увеличивая тем самым зону поражения.
Это достигается тем, что для оценки зоны влияния токсичных выбросов свалок по разным пространственным направлениям получают данные о метеорологической обстановке (температуре, скорости и направлениях ветра) в радиусе 30 км от центра свалки по данным стандартных метеорологических наблюдений через 6 часов, данные о токсичных выбросах свалок в виде концентраций основных токсичных газов, характерных для большинства свалок (бензол, дибромэтилен, винил хлорид, дихлорэтилен, трихлорэтилен, четыреххлористый этилен, хлороформ, хлористый метилен, четыреххлористый углерод и 1,1,1-трихлорэтан (метилхлороформ)).
На первом этапе рассчитываются скорости химической трансформации первичных продуктов токсичных выбросов свалок, используя оценки их скоростей диссоциации при поглощении солнечной радиации на основании имеющихся данных лабораторных исследований Jet Propulsion Laboratory (JPL-2006) и константы их химического разрушения также на основании результатов лабораторных исследований (JPL-2006):
i
i
i
i
i,
D=JN+kN
i
где D - скорость фотохимического разрушения i-го токсичного выброса;
i
J - константа фотодиссоциации i-го токсичного выброса при поглощении солнечной радиации, зависящая от условий освещенности;
i
k - константа химического разрушения i-го токсичного выброса, зависящая от температуры воздуха;
i
N - концентрация i-го токсичного выброса в молекулах на сантиметр кубический;
i - один из основных токсичных газов, составляющих токсичные выбросы.
На втором этапе на основе полученных данных рассчитываются химические времена жизни первичных продуктов токсичных выбросов свалок.
i,СН
Для вычисления химического времени жизни каждого первичного продукта токсичного выброса в атмосферу Т используется следующая формула:
<mrow><msub><mi>T</mi><mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>C</mi><mi>H</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>D</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>J</mi><mi>i</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
i,CH
где T - химическое время жизни i-го газа в секундах.
На третьем, конечном, этапе определяется размер зоны влияния 5 первичных токсичных газов по трем пространственным направлениям:
x
i,CH
y
i,CH
z
i,CH
S=U·T, S=V·T, S=W·T,
x
y
z
где S, S, S - размер зоны поражения токсичным газом i в направлении на восток, север и вверх от земной поверхности, соответственно, в сантиметрах;
V, U, W - скорости ветра в направлении на север, на восток и вверх от земной поверхности, соответственно, в сантиметрах в секунду;
x - направление на распространения выброса на восток, в сантиметрах;
у - направление распространения выброса на север, в сантиметрах;
z - направление распространения выброса вверх от земной поверхности, в сантиметрах.
Если какая-то из скоростей ветра V, U отрицательна, то это означает, что токсичная примесь будет распространяться в противоположном направлении, т.е. на юг и (или) запад. Если вертикальная скорость ветра W отрицательна, то это означает, что токсичные выбросы будут выпадать.
При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемое техническое решение, не была выявлена. Данное решение отличается от известных.