Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», кафедра физической химии, Москва, Россия:

А. Л. Петелин, профессор, докт. физ.-мат. наук, эл. почта: alexander-petelin@yandex.ru
Т. Л. Лепкова, ассистент, канд. физ.-мат. наук, эл. почта: lepkova.tl@misis.ru
Е. А. Новикова, доцент, канд. физ.-мат. наук, эл. почта: e.a.novikova55@mail.ru
А. А. Новиков, ассистент, эл. почта: novikov@misis.ru

Рассмотрен баланс вещества газового выброса в ветровом коридоре вдоль направления ветра. Найдено уравнение, описывающее зависимость концентрации вредных выбросов внутри ветрового коридора вдоль направления ветра в условиях отсутствия перепада концентрации внутри ветрового коридора перпендикулярно ветровому потоку. Для определения поля концентрации во всем пространстве предложена система диффузионных уравнений и ее решение в квазистационарном случае. Показано, что отношение расстояний переноса приблизительно соответствует объему диффузии в общей величине концентрации. Определено, что этот объем не превышает 0,01 %. При увеличении скорости ветра и интервала времени, для которого проводится анализ диффузионного переноса, этот вклад еще более снижается. Поэтому в качестве фактора изменения концентрации достаточно использовать процесс ветрового переноса. Для получения математического образа поля концентрации заданного компонента в географических координатах, кроме мощности его выброса и его химической активности в воздушной среде, необходимо знание розы ветров региона расположения металлургического предприятия. Это позволяет определить зависимость максимальной концентрации компонента от расстояния (удаленности от источника выброса) по восьми географическим направлениям, восьми румбам розы ветров. Отмечается, что получение полной информации по распределению каждого компонента с помощью розы ветров позволяет совместить поля максимально возможных (максимально опасных) концентраций каждого компонента с географической картой местности расположения конкретного предприятия. Определена зависимость максимальной концентрации компонента от источника выброса. Приведены результаты исследования переноса в воздушной среде вредных выбросов и определения максимального расстояния для предельно допустимой концентрации диоксида серы в результате его распространения при выбросах в атмосферу Норильским комбинатом ПАО «Норникель». Показано, что при слабом северо-восточном ветре (средняя скорость около 3 м/с) концентрация SO₂ на всей территории в северо-восточном секторе розы ветров вдоль пути ветра имеет вероятность превышать предельно допустимую концентрацию ПДКСС вплоть до расстояния 2500 км дальности от предприятия.

1. Burden of disease from the joint effects of household and ambient air pollution for 2016. — Geneva : World Health Organization, 2018. URL: http://www.who.int/airpollution/data/AP_joint_effect_BoD_results_May2018.pdf (дата обращения: 01.11.2021).
2. Global Health Observatory data repository [online database]. — Geneva : World Health Organization; 2018. URL: http://apps.who.int/gho/data/node.home (accessed 17 July 2018).
3. Оценка рисков для здоровья, связанных с загрязнением воздуха. Общие принципы. — Копенгаген : Европейское региональное бюро ВОЗ, 2016. URL: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0006/300876/Health-riskassessment-airpollution-General-principles-ru.pdf (дата обращения: 02.11.2021).
4. Prüss-Ustün A., Wolf J., Corvalán C., Boss R, Neira M. Preventing disease through healthy environments. — Geneva : World Health Organization, 2016. URL: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/204585/9789241565196_eng.pdf (дата обращения: 02.11.2021).
5. Зайцев А. К., Похвиснев Ю. В. Экология и ресурсосбережение в черной металлургии // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7, № 3. С. 52–58.
6. Петелин А. Л., Орелкина Д. И., Полулях Л. А., Козлова О. Н. Кинетика образования и распространения в атмосфере вторичных газовых выбросов металлургических предприятий // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20, № 9. С. 26–29.
7. Klimontovich Yu. L., Kremp D., Kraeft W. D. Kinetic Theory for Chemically Reacting Gases and Parcially Ionized Plasmas // Adv. Chem. Phys. 1987. Vol. 50. P. 175–253.
8. Orelkina D. I., Petelin A. L., Polulyach L. A. Distribution of Secondary Gas Emissions around Steel Plants // Steel in Translation. 2015. Vol. 45, No. 11. P. 811–814.
9. Orelkina D. I., Petelin A. L., Polulyakh L. A., Podgorodetskii G. S. Modeling the atmospheric concentration of secondary steel-plant emissions // Steel in Translation. 2016. Vol. 46. P. 309–312.
10. Петелин А. Л., Новикова Е. А., Орёлкина Д. Е. Аэрозольный перенос газовых выбросов промышленных предприятий на дальние расстояния // Вопросы науки и образования. 2019. № 3. С. 10–22.
11. Kosov V., Krasikov S., Fedorenko O. Diffusion and convective instability in multicomponent gas mixtures at different pressures // The European Physical Journal. Special Topics. 2017. Vol. 226, No. 6. P. 1177–1187.
12. Велюжинец Г. А., Ерцева Л. H., Цемехман Л. Ш., Фомичев В. Б. Вещественный состав пылей Надеждинского металлургического завода // Цветные металлы. 2010. № 9. С. 31–36.
13. Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685–21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». I. Гигиенические нормативы содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений / Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов: URL: https://docs.cntd.ru/document/573500115 (дата обращения: 02.11.2021).
14. Tian H. Advances in the study on endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system // Chin Med J. 2014. Т. 127, № 21. P. 3803–3807. PMID 25382339.
15. Исидоров В. А. Экологическая химия : учеб. пособие. — СПб. : Химиздат, 2001. — 304 с.
16. Научно-прикладной справочник «Климат России». ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД». URL: http://aisori.meteo.ru/clsprn/ (дата обращения: 02.11.2021).