Моделювання процесу поширення дрібнодисперсного пилу в атмосфері житлових районів

Ключові слова: сталий розвиток, аеродисперсні системи, моніторинг якості повітря, математичне моделювання

Анотація

Розглянуто особливості моделювання процесу поширення дрібнодисперсного пилу в атмосфері житлових районів, що не тільки покращило розуміння процесів диспергування цементного пилу, а й дало змогу розробити практичні рекомендації з пом'якшення його негативного впливу на довкілля та здоров'я населення. Встановлено, що сталий розвиток країни передбачає потребу забезпечення балансу між економічним зростанням, соціальним добробутом та екологічною безпекою. Встановлено, що одним із ключових чинників впливу на екологічну безпеку є якість атмосферного повітря, оскільки вона безпосередньо впливає на здоров'я людей, які проживають у регіонах з підвищеним рівнем техногенного навантаження. З'ясовано, що цементне виробництво є одним із головних джерел викидів шкідливих речовин, зокрема вуглекислого газу (CO₂) та твердих частинок (пилу), які формують аеродисперсні системи. Охарактеризовано закономірності поширення цементного пилу, що утворюється внаслідок промислового виробництва цементу, та його структуру як аеродисперсної системи, в якій дисперсною фракцією є тверді частинки або дрібнодисперсні краплі, а дисперсійною фазою – газоповітряна суміш, яка може містити різні забруднювальні речовини. Оцінено вплив цементного пилу на навколишнє середовище та здоров'я людей, що проживають у районах, прилеглих до цементних заводів, зокрема за допомогою довготривалого моніторингу концентрацій пилу в атмосфері. Встановлено, що моделювання процесу розповсюдження цементного пилу є ефективним методом для прогнозування концентрацій пилу в повітрі на різних відстанях від джерела викидів, що дає змогу розробляти конкретні заходи для зниження техногенного впливу на довкілля. Оцінено вплив моніторингу якості повітря на розроблення стратегій для покращення екологічної ситуації та зниження ризиків для здоров'я населення. Виявлено, що цементний пил є одним із пріоритетних забруднювачів, які необхідно враховувати під час організації ефективного атмосферного моніторингу для своєчасного реагування на зміни рівня забруднення. З'ясовано, що вдосконалення пиловловлювального обладнання на цементних заводах дає змогу зменшити викиди цементного пилу в атмосферу на 10-15 %, що є важливим етапом для забезпечення екологічної безпеки та покращення загальної якості життя населення.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Н. В. Лацик, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

аспірант, кафедра екологічної безпеки та природоохоронної діяльності

І. М. Петрушка, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри екологічної безпеки та природоохоронної діяльності

Посилання

Adamenko, M. I., Katsman, M. D., & Biletska, Y. S. (2018). Analysis of existing mathematical models and computer programs for predicting the dispersion of pollutants in the atmosphere. Bulletin of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series: Systems, Operations and Informatics, 152, 157–162. https://doi.org/10.30748/soi.2018.152.2221

Agrawal, M., Tiwari, A. N., & Saxena, P. K. (2021). Sustainable practices in cement industry. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Engineering Sustainability, 174(6), 291–305. https://doi.org/10.1680/jensu.20.00004

Alentum Software, Inc. (2009). Advanced Grapher 2.2 [Computer software]. URL: http://www.alentum.com/agrapher/

Ali, M. H., & Shafie, S. M. (2018). Modeling of cement factory air pollution dispersion by AERMOD. Journal of Environmental and Public Health, 2018. URL: https://www.researchgate.net/publication/323129169_Modeling_of_Cement_Factory_Air_Pollution_Dispersion_by_AERMOD

Andrew, R. M. (2018). Global CO₂ emissions from cement production. Earth System Science Data, 10(1), 195–217. https://doi.org/10.5194/essd-10-195-2018

Chen, T., & Sun, H. (2018). Emission factors and control technologies of particulate matter in the cement industry. Journal of Cleaner Production, 185, 1060–1068. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.02.295

Damtoft, J. S., Lukasik, J., Herfort, D., Sorrentino, D., & Gartner, E. M. (2008). Sustainable development and climate change initiatives. Cement and Concrete Research, 38(2), 115–127. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.09.008

El-Sayed, M. A., Faheim, A. A., Salman, A. A., & Saleh, H. M. (2021). Introductory chapter: Cement industry. In Cement industry – Optimization, Characterization and Sustainable Application. https://doi.org/10.5772/intechopen.95053

Garcia, M., & Torres, E. (2019). Air quality monitoring and modelling using ground monitoring and mathematical models. In Advances in Environmental Research, 21, 112–130. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-45300-7_9

Horyachev, H., & Havryliuk, M. (2010). Modeling the dispersion of pollutants in the atmospheric air using GIS technologies based on the OND-86 methodology. Scientific Works of Vinnytsia National Technical University, 3, 1–5. [In Ukrainian]. URL: https://trudy.vntu.edu.ua/index.php/trudy/article/view/157

Kovalenko, L. O. (2016). Analysis of air pollution monitoring. Problems of Urban Environment Development, 2, 168–177. [In Ukrainian]. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Prms_2016_2_21

Kozii, I. S., & Hurets, L. L. (2012). Research on dust emissions in titanium dioxide production. Bulletin of Sumy State University. Series: Technical Sciences, 4, 180–185. [In Ukrainian]. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/VSU_tekh_2012_4_25

Lee, S., & Chen, Y. (2020). Air quality and urban sustainable development: The application of mathematical models. International Journal of Environmental Science and Technology, 17(12), 3425–3437. https://doi.org/10.1007/s13762-020-02896-6

Li, L., Wang, H., & Guo, X. (2019). Influence of meteorological conditions on PM2.5 and PM10 concentrations during high pollution episodes in a megacity in China. Environmental Science and Pollution Research, 26(3), 2436–2448. https://doi.org/10.1007/s11356-018-3774-5

Lviv Polytechnic National University. (2022). Proceedings of the International Scientific and Technical Congress on Ecology, Environmental Protection, and Balanced Nature Management 2022. [In Ukrainian]. URL: https://science.lpnu.ua/sites/default/files/attachments/2022/jan/26205/zbirnykmaterialivekokongres2022.pdf

McMullan, E. G. (2011). Air quality modelling: A technical review of mathematical approaches. Meteorological Applications, 18(3), 1–7. https://doi.org/10.1002/met.285

Mokin, V. B., & Varchuk, I. V. (2013). Modeling the dispersion of pollutants in city air using geoinformation technologies. Bulletin of Vinnytsia Polytechnic Institute, 5, 13–18. [In Ukrainian].

Petrushka, I. M., Latsyk, N. V., & Kulyk, M. P. (2024). Dust Collection System: Patent 155139 Ukraine: B01D 29/00, B01D 46/02. No u 2022 02724; applied on 24.08.2023; published on 24.01.2024; Bulletin No. 4.

Petryk, M. R., Khimich, O. M., & Boyko, I. V. (2020). Highly productive methods of modeling and identification of complex processes and objects in multicomponent inhomogeneous environments: monography. Kyiv: National Academy of Sciences of Ukraine: Institute of Cybernetics. V. Glushkova, 204. [In Ukrainian]. URL: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/34451

Pliatsuk, L. D., & Hurets, L. L. (2016). Improving air quality based on environmental safety management at industrial enterprises. Sciences of Europe, 1(3), 62–66. [In Ukrainian].

Polutrenko, M. S., & Paranyak, N. M. (2015). Improving the efficiency of dust collection systems using developed modified equipment. Scientific Notes, 52, 54–59. [In Ukrainian]. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nn_2015_52_12

Serebryanskyi, D. O., Plashykhin, S. V., Beznosyk, Y. O., & Nabok, O. M. (2014). Mathematical modeling of dust-laden gas flow purification in a cyclone dust collector. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(68), 11–16. [In Ukrainian]. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23351

Singh, A. K., & Kumar, N. (2024). Impact of environmental pollution on public health: Challenges and future directions. Discover Sustainability. https://doi.org/10.1007/s41810-024-00241-9

Smith, J., & Brown, P. (2021). Industrial emissions effect into atmospheric air quality: Mathematical modeling. Reviews on Environmental Health, 36(1), 45–60. https://doi.org/10.1515/reveh-2022-0005

World Health Organization. (2018). Ambient (outdoor) air quality and health. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health

Опубліковано
2024-11-21
Як цитувати
Лацик, Н. В., & Петрушка, І. М. (2024). Моделювання процесу поширення дрібнодисперсного пилу в атмосфері житлових районів. Scientific Bulletin of UNFU, 34(7), 23-29. https://doi.org/10.36930/40340703
Розділ
Екологія та довкілля