Аналитическое решение задачи распространения вредных веществ в атмосфере с учетом поглощения аэрозольных частиц растительностью
Боковая панель статьи
Основное содержимое статьи
Аннотация
В работе рассмотрены модельные задачи, направленные на анализ влияния основных параметров на процесс распространения вредных загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от объектов промышленности, энергетики и транспортных систем. Для данных задач получены аналитические решения, которые могут быть использованы для валидации предложенных математических моделей атмосферного переноса и диффузии загрязняющих веществ.На основе аналитических решений проведены вычислительные эксперименты, позволившие установить, что при малых скоростях воздушных масс (условиях штиля) изменение концентрации вредных веществ в атмосфере определяется преимущественно коэффициентами поглощения аэрозольных частиц и молекулярной диффузии. Дополнительным существенным фактором является коэффициент захвата аэрозольных частиц растительным покровом, увеличение которого приводит к пропорциональному снижению их концентрации в приземном слое атмосферы. Численные расчеты показали, что скорость воздушных масс является одним из ключевых параметров, определяющих характер переноса загрязняющих веществ. С увеличением скорости воздушных масс наблюдается расширение области переноса, сопровождающееся снижением концентрации аэрозольных частиц.
Информация о статье
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Библиографические ссылки
V. S. Semeena, J. Feichter, & G. Lammel, «Impact of the regional climate and substance proper-ties on the fate and atmospheric longrange transport of persistent organic pollutants - exam-ples of DDT and γ-HCH», Atmospheric Chem. Phys., V. 6, Issue 5, Pp. 1231–1248, 2006, doi: 10.5194/acp-6-1231-2006.
Gupta R.K et al. Migration of chemical compounds from packaging materials into packaged foods: interaction, mechanism, assessment, and regulations. 2024, 13(19), 3125.
Wang, L., Wang, Y. Design of Simulation System for Dynamic Diffusion of Marine Pollutants under Continuous Inversion. J. Coast. Res. 98, 129. doi.org/10.2112/SI98-032.1.
D. Sharipov, Z. Abdullaev and O. Khafizov. The process of distribution Computer modeling of hazardous substances in the atmosphere taking into account the terrain relief. E3S Web of Conferences 264, 01037. 2021 doi.org/10.1051/e3sconf/202126401037.
A. Ye. Aloyan, Rossiyskaya akademiya nauk Institut vychislitel'noy matematiki Kafedra ma-tematicheskogo modelirovaniya fizicheskikh protsessov MFTI, (2002).
M. Sharan and S. G. Gopalakrishnan, Mathematical modeling of diffusion and transport of pollutants in the atmospheric boundary layer, Pure Appl. Geophys., 160, (1–2), pp. 357–394, Jan. 2003, doi: 10.1007/s00024-003-8784-5. (2003).
Y. Khan, M. Shekhu, and C. Sulochana. Mathematical model for dispersion and diffusion of chemically reactive pollutants from various sources into a boundary layer with dry deposition, Eng. Comput. (Swansea, Wales), doi: 10.1108/EC-08-2013-0098. 30, (5), pp. 707–727, (2013).
Dong-Ju Kim et al. The Impact of Vertical Eddy Diffusivity Changes in the CMAQ Model on PM2.5 Concentration Variations in Northeast Asia: Focusing on the Seoul Metropolitan Area. Atmosphere 2024, 15, 376. doi.org/10.3390/atmos15030376.
Kloong I. et al. Long-and short term exposure to PM2.5 and morality: Using novel exposure models. Epidemiology 2013, 24, 555–561.
Kim, E. et al. Role of vertical advection and diffusion in long-range PM2.5 transport in North-east Asia. Environ. Pollut. 2023, 320, 120997.
Sun X. et al. Vertical changes of PM2.5 driven by meteorology in the atmospheric boundary layer during a heavy air pollution event in central China. Sci. Total Environ. 2023, 858, 159830.
Lee S., Ho C.H., Choi Y.S. High-PM10 concentration episodes in Seoul, Korea: Background sources and related meteorological conditions. Atmos. Environ. 2011, 45, 7240–7247.
Jeong, U., Lee, H., Kim, J., Kim, W., Hong, H., Song, C.K. Determination of the inter-annual and spatial characteristics of the contribution of long-range transport to SO2 levels in Seoul be-tween 2001 and 2010 based on conditional potential source contribution function (CPSCF). Atmos. Environ. 2013, 70, 307–317.
Dou Z., Liu Z., Li L., Zhou H., Wang Q. et al. 2022. Atmospheric dispersion prediction of acci-dental release: A review. Emergency Management Science and Technology 2:9.
Liu C., Zhou R., Su T., Jiang J. 2022. Gas diffusion model based on an improved Gaussian plume model for inverse calculations of the source strength. Journal of Loss Prevention in the Process Industries 75:104677.
Kadja M., Anagnostopoulos J et al. (2001) Computation of wind flow and air pollution for re-gions having a complex topography. In: Proceedings of 3rd European and African conference on wind engineering. Eindhoven University of Technology, the Netherlands, 2–6 July 2001, pp 355–358.
Biliaiev M.M., Kharytonov M.M., 2011. Numerical Simulation of Indoor Air Pollution and At-mosphere Pollution for Regions Having Complex Topography, in: Steyn, D.G., Trini Castelli, S. (Eds.), Air Pollution Modeling and Its Application XXI, NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. Springer Netherlands, Dordrecht, pp. 87–91. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1359-8_15.
Ravshanov N., Nabieva I.S., Boborakhimov B.I. Software for predicting the spread of harmful substances in the atmosphere, taking into account their type and wind speed. Problems of com-putational and applied mathematics № 2/2(66) 2025. Pp. 54-59.
Берлянд М.Е. Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха // Ленинград – 1977.
Назаров Ш.Э., Журабоева О.C. Математическая модель и эффективный численный алгоритм для мониторинга и прогнозирования концентрации вредных веществ в атмосфере с учётом захвата частиц растительности // Проблемы вычислительной и прикладной математики. – 2022. – №5(43). с.72-84.
Shafiev T., Nazarov Sh. Studies of the influence of vegetation cover on the process of transfer and diffusion of harmful substances in the atmosphere //E3S Web of Conferences. – EDP Sci-ences, 2023. – Т. 431. – С. 01059. P.1-11 https://doi.org/10.1051/e3sconf/202343101059.
Мурадов Ф., Назаров Ш.Э., Насруллаев П. Сопряженные уравнения переноса и диффузии аэрозольных частиц в атмосфере с учетом захвата частиц элементами растительности // Экологические чтения – 2023: материалы ХIII нац. науч.-практ. конф. – Омск: ФГБОУ ВО Омский ГАУ. – С. 352-356.
Равшанов Н., Шафиев Т.Р., Назаров Ш.Э., Боборахимов Б.И. Математическая модель процесс переноса и диффузия загрязняющих вредных веществ в атмосфере с учетом захвата аэрозольных частиц элементами растительности // Проблемы машиноведения. – С. 97-101.
Рашанов Н. Математическое моделирование процесса распространения загрязняющих веществ в атмосфере. – Ташкент: MUXR-PRESS, 2017. – 224 с.
Равшанов Н., Таштемирова Н., Равшанов З. Исследование распространений вредных выбросов в атмосферу в зависимости от суточных изменений погодно-метеорологических факторов // Узбекский журнал «Проблемы информатики и энергетики». – Ташкент, 2012.- №1. - С.9-15.