Моделювання поширення радіонуклідів у повітрі та на поверхні ґрунту
Анотація
При побудові моделей поширення забруднюючих речовин у повітрі та на поверхні ґрунту використовуються математичні та чисельні методи для моделювання фізичних та хімічних процесів. На основі метеорологічних даних та інформації про джерело викидів, ці моделі характеризують як первинні забруднюючі речовини, що потрапляють безпосередньо в атмосферу, так і вторинні забруднювачі, що утворюються внаслідок складних хімічних реакцій. Ці моделі мають значення для системи управління якістю атмосферного повітря, оскільки дозволяють контролювати викиди в атмосферу, прогнозувати їх поширення та розробляти ефективні стратегії щодо скорочення шкідливих речовин в атмосфері. У статті наведено огляд обчислювальних методів, які застосовуються при моделюванні поширення забруднюючих речовин в атмосферному повітрі та на поверхні ґрунту, такі як модель гаусового факела, лагранжева дисперсійна стохастична модель, ейлерова модель атмосферної дифузії. Практичне застосування розглянутих моделей показало достатню надійність та достовірність прогнозу рівнів забруднення повітря та ґрунту. Моделювання виконується за допомогою комп'ютерних програм, що включають алгоритми для вирішення математичних рівнянь, які керують дисперсією забруднювача. Моделі розсіювання використовуються з метою оцінки концентрації забруднювачів повітря чи токсинів. Їх також можна використовувати для прогнозування майбутніх концентрацій за певних сценаріїв. Вони корисні для вивчення забруднюючих речовин, які розсіюються на великі відстані і можуть розпочинати реакцію у атмосфері. До таких програмних продуктів належать: AEROPOL, AERMOD, GRAL, TAPM CSIRO, CALPUFF, HYSPLIT тощо. Запропоновано метод обробки інформації про джерела забруднення та параметри навколишнього середовища для формування карт об'ємної та поверхневої активності радіонуклідів на основі програми HYSPLIT. Цей метод був застосований для аналізу процесу поширення ізотопів плутонію внаслідок руху повітряних мас у місцях виникнення пожеж у квітні 2020 р. у зоні відчуження Чорнобильської АЕС та пов'язані з цим небезпеки для населення та навколишнього середовища.
Завантаження
Посилання
AirNow, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Quality Planning and Standards (OAQPS), Information Transfer Group, Research Triangle Park, NC 27711, https://www.airnow.gov/international/us-embassies-and-consulates
S. Åström, L. Källmark, K. Yaramenka, and P. Grennfelt, Доклад C598-R. Меры по обеспечению качества воздуха в Европе и Центральной Азии [Report C598-R. Air quality measures in Europe and Central Asia], (IVL Swedish Environmental Research Institute, 2021), pp. 47. https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1590828/FULLTEXT02 (in Russian)
V.M. Gulyaev, and L.V. Dranishnikov, Мониторинг окружающей среды [Environmental monitoring], (Publishing house DSTU, 2005), pp. 354. (in Russian)
M.E. Berlyand, Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы [Forecast and regulation of atmospheric pollution], (Gidrometeoizdat, Leningrad, 1985), pp. 271. (in Russian)
I.I. Marchuk, Математическое моделирование в проблеме окружающей среды [Mathematical modeling in the problem of the environment], (Nauka, Moscow, 1982), pp. 320. (in Russian)
P.E. Benson, Caline4 – A dispersion model for predicting air pollutant concentrations near roadways, (Division of new technology and research, California, 1984), pp. 205.
W.B. Petersen, User's guide for HIWAY-2. A highway air pollution model. EPA600/8-80-018 (Research Triangle Park, N.C., U.S. EPA, 1980), pp. 83. https://nepis.epa.gov/
Finnish meteorological institute, Dynamicum, FI-00560 Helsinki, Atmospheric dispersion models at the Finnish Meteorological Institute, CAR-FMI, https://en.ilmatieteenlaitos.fi/air-quality-models
M. Kaasik, and V. Kimmel, International Journal of Environment and Pollution, 20(1-6), 114-120 (2004). http://dx.doi.org/10.1504/IJEP.2003.004256
Cambridge Environmental Research Consultants Ltd, Cardiff, Cambridge, CB2 1SJ, https://www.cerc.co.uk/environmental-software/ADMS-model.html
Aermod implementation guide, (U.S. Environmental Protection Agency, 2022), pp. 37. https://gaftp.epa.gov/Air/aqmg/SCRAM/models/preferred/aermod/aermod_implementation_guide.pdf
A. Melo, J. Santos, I. Mavroidis, and N. Reis Junior, Building and environment, 56, 8-20 (2012). https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2012.02.017
M.E. Berlyand, Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы [Modern problems of atmospheric diffusion and atmospheric pollution], (Gidrometeoizdat, Leningrad, 1975), pp. 448. (in Russian)
GralDispersionModel, Graz University of Technology, Institute of Thermodynamics and Sustainable Propulsion Systems, Inffeldgasse 25C, 8010 Graz, Austria, https://github.com/GralDispersionModel/GRAMM
P. Hurley, CSIRO Marine and Atmospheric Research Paper No.25, (CSIRO, 2008), pp. 59. https://www.cmar.csiro.au/research/tapm/docs/tapm_v4_technical_paper_part1.pdf
SRC, CALPUFF Modeling System, http://www.src.com/.
National Oceanic and Atmospheric Administration, Air Resources Laboratory, NCWCP, R/ARL, Rm. 4204, 5830 University Research Court, College Park, Maryland 2074, HYSPLIT, ARL NOAA, https://www.arl.noaa.gov/hysplit/
R.R. Draxler, and G.D. Hess, Description of the HYSPLIT-4 Modeling System, (Silver Spring: Air resources Laboratory, NOAA Technical Memorandum ERL ARL-224, 1997), pp. 22. https://www.arl.noaa.gov/documents/reports/arl-224.pdf
R.R. Draxler, and G.D. Hess, Australian Meteorological Magazine, 47(4), 295-308 (1998).
Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86) [Methodology for calculating the concentrations in the atmospheric air of harmful substances contained in the emissions of enterprises (OND-86)], (Leningrad: Gidrometeoizdat, 1987), pp. 94. (in Russian) http://www.sfund.kiev.ua/down/ond86.pdf
Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе [Methods for calculating the dispersion of emissions of harmful (polluting) substances into the atmospheric air], http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_222765/0fdf0dd96d8d3a3c60e96b9afe38abfccd1cfe96/
УПРЗА "Эколог" вер. 4.x Программа расчета рассеивания [Unified Atmospheric Pollution Calculation Program "Ecologist" version 4.x Scattering program], https://forum.integral.ru/viewtopic.php?f=29&t=19176
УПРЗА «ЭКОцентр – Стандарт» [Unified Atmospheric Pollution Calculation Program "ECOcenter – Standard"], https://eco-c.ru/ecology/программы-для-экологов/упрза-экоцентр-стандарт/
M. Kozhevnikova, and V. Levenets, Radiation Science and Technology, 5(3), 20-26 (2019). http://dx.doi.org/10.11648/j.rst.20190503.11
M.F. Коzhevnikova, and V.V. Levenets, East Eur. J. Phys. 2, 161 (2021). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-2-14
Авторське право (c) 2022 Марина Ф. Кожевнікова, Володимир В. Левенець
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
