Моделирование поступления и распространения загрязняющих веществ в атмосфере от поверхностно распределенных источников

• Автор: Бурков, Антон Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с.

ВВЕДЕНИЕ
1. ПОВЕДЕНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ И УЛЕТУЧИВАНИЕ ИХ С ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В АТМОСФЕРУ ОБЗОР.

1.1 Натурные исследования испарения ЗВ с подстилающей поверхности

1.2 Феноменологические подходы к описанию испарения ЗВ.

1.3 Физикоматематическое моделирование испарения ЗВ из почвы

1.3.1 Моделирование вертикальной миграции ЗВ в почве.

1.3.2 Моделирование испарения ЗВ из почвы

1.4 Основные результаты главы

2. МОДЕЛЬ МАССОБМЕНА МЕЖДУ ПОЧВОЙ И АТМОСФЕРОЙ.

2.1 Квазиоднородная модель расчета турбулентных потоков вещества с подстилающей поверхности

2.2 Сравнение с результатами полевых экспериментов.

2.3 Модель коэффициента массопереноса между почвой и атмосферой
2.4 Основные результаты главы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВ В АТМОСФЕРЕ ПРИ РАЗЛИВЕ С УЧЕТОМ ВПИТЫВАНИЯ В ПОЧВУ .
3.1 Моделирование поступления ЗВ в атмосферу с зеркала разлива.
3.2 Модель динамики поступления ЗВ в атмосферу при впитывании в почву
3.3 Модель распространения ЗВ в приземном слое атмосферы от площадного источника на подстилающей поверхности.
3.4 Основные результаты главы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ЛЕТУЧИХ ЗВ В СИСТЕМЕ ПОЧВААТМОСФЕРА.
4.1 Модель миграции ЗВ в почве.
4.2 Сравнение с результатами полевого эксперимента
4.3 Основные результаты главы 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Этот подход использует предположение об автомодельности профиля концентрации ЗВ в приземном слое атмосферы, причем в качестве масштаба автомодельности используется высота слоя, занятого примесью. На основании этого подхода, предложен метод восстановления профиля концентрации в атмосфере и определения турбулентного потока вещества с подстилающей поверхности по измерению концентрации в атмосфере на одном уровне. Этот метод был апробирован на результатах нескольких независимых полевых экспериментов по изучению испарения различных ЗВ из почвы, опубликованных в научной литературе. Сравнение рассчитанных профилей концентрации с результатами измерений показало их хорошее согласие. Это подтверждает адекватность использованных при построении модели физических представлений и работоспособность модели. Предложенный подход, с использованием законов сопротивления приповерхностного слоя атмосферы, позволил получить выражение для коэффициента массопереноса между подстилающей поверхностью и приземным слоем атмосферы. В этом случае величина коэффициента массопереноса определяется как турбулентными характеристиками приземного слоя атмосферы, так и линейным масштабом загрязненной поверхности. В этой главе изложены результаты, полученные совместно с О. И. Возженниковым в работах ,. Третья глава диссертации посвящена разработке модели распространения ЗВ в ОС при разливе его на подстилающую поверхность одному из практических приложений модели массообмена между подстилающей поверхностью и атмосферой предложенной в предыдущем разделе. В ней предложен общий подход к задачам расчета концентрации примеси от площадных источников на подстилающей поверхности, интенсивность работы которых зависит от турбулентного режима в атмосфере. С использованием гауссовой модели атмосферного переноса получено удобное для оценок аналитическое выражение для расчета концентрации ЗВ в приземном слое атмосферы с учетом сухого осаждения ЗВ на подстилающую поверхность за пределами зеркала разлива. При оценке интенсивности испарения ЗВ с разлива на поверхность почвы выделены несколько режимов поступления ЗВ в атмосферу. Первый режим описывает испарение ЗВ с зеркала разлива и характеризует максимальную интенсивность загрязнения атмосферы при данных метеорологических условиях. Его продолжительность ограничена существованием над поверхностью почвы слоя жидкого ЗВ. Второй режим описывает поступление ЗВ с поверхности почвы в атмосферу во время дренажа ЗВ из обменного слоя почвы. Третий режим загрязнения атмосферы это испарение остаточного содержания ЗВ в почве. Проведена оценка продолжительности выделенных режимов загрязнения атмосферы. В этой главе изложены результаты, полученные совместно с О. В четвертой главе диссертационной работы предложена модель вертикальной миграции ЗВ в почве, разработанная для оценки поступления ЗВ в атмосферу за счет испарения из почвы загрязненной в результате применения пестицидов или выпадений ЗВ из атмосферы. Особенностью предложенной модели является способность рассчитывать не только поток ЗВ из почвы в атмосферу, но и концентрацию его пара в приземном слое атмосферы на заданном уровне. Содержание ЗВ в верхнем слое почвы, его поток в атмосферу и концентрация ЗВ в атмосфере являются основными характеристиками, определяющими нагрузку ЗВ на элементы экосистемы. Это позволяет считать, что предложенная модель адекватно отражает закономерности перераспределения ЗВ в системе почваатмосфера и может быть использована для оценки последствий загрязнения верхнего слоя почвы летучим ЗВ. Основные результаты представленные в данной главе получены совместно с В. А. Борзиловым, О. И. Возженниковым и Е. Н. Морозько опубликованы в работах 0, 1. Автор считает своим долгом почтить память, безвременно ушедшего, Владимира Андреевича Борзилова, к которому пришел молодым специалистом и под влиянием которого сформировались мои научные взгляды и интересы. Автор выражает благодарность своему научному руководителю О. И. Возженникову за руководство при выполнении работы, а П. Н. Свиркунову за деятельное ее обсуждение. Н. Морозько оказала автору работы серьезную помощь в редактировании рукописи.