Разработка системы непрерывного идентификационного мониторинга передвижных источников выброса вредных веществ в атмосферу транспортно-строительных зон города

В городах, в условиях постоянно растущих объемов городского строительства, формируются транспортно-строительные зоны (ТСЗ), зачастую функционирующие в режиме повышенной экологической опасности, возникающей из-за движения на них потоков передвижных источников выбросов (ПИВ) высокой плотности. В процессе производства строительных работ выбросы строительной, дорожно-строительной техники (СиДСТ) носят кратковременный характер, но валовые выбросы зачастую достигают достаточно больших величин. При этом СиДСТ создают дополнительные сложности для движения потока ПИВ в целом, что является фактором значительного повышения уровня атмосферного загрязнения ТСЗ. Помимо негативного воздействия на атмосферу, вредные вещества, оседающие в ТСЗ, приводят к чрезмерному насыщению вод поверхностного стока и почвы известью, нефтепродуктами, солями, химическими веществами, которые затем попадают в водостоки. Вредные вещества воздействуют также на инфраструктуру города и его экологические системы.

В данной работе основное внимание уделено разработке системы, позволяющей с достаточной степенью точности осуществлять непрерывный идентификационный мониторинг ПИВ вредных веществ в атмосферу и контролировать изменение таких показателей, как плотность, интенсивность и состав этих источников в течение длительного времени, а также изменение объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Ключевым вопросом данной работы является проблема качества планирования градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ в ТСЗ города на основе данных систем непрерывного идентификационного контроля.

В настоящее время процесс повышения качества функционирования транспортно-строительных зон не включает процесс управления качеством окружающей среды. Набор критериев, по которым в настоящее время осуществляется выбор и расстановка приоритетов среди объектов выполнения строительно-ремонтных работ, не может дать качественную объективную оценку ситуации, так как он не включает критерий экологической целесообразности.

В работе делается попытка создания методики принятия управленческих решений, учитывающей критерий экологической целесообразности, а также других критериев, при выборе и расстановке приоритетов среди ТСЗ в процессе планирования градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ.

Ключевым этапом в решении поставленной задачи является качественный предварительный анализ состава и условий движения источников вредного воздействия на атмосферу.

Цель работы — снижение загрязнения атмосферы на основе совершенствования методов управления экологической безопасностью транспортно-строительных зон города, применяемых при планировании градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ, на основе системы непрерывного идентификационного мониторинга ПИВ вредных веществ.

Для достижения цели решались следующие задачи:

— анализ существующей и прогнозируемой величины экологического вреда, формируемого ПИВ вредных веществ в ТСЗ;

— разработка способа сбора и накопления информации о ПИВ с возможностью идентификации каждого из них;

— разработка алгоритма расчета массы выбросов вредных веществ ПИВ, позволяющего учесть их технические характеристики, а также факторы, оказывающие влияние на условия движения;

— обоснование правил формализации критериев для принятия решений при осуществлении градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ;

— разработка методики выбора и расстановки приоритетов среди объектов ТСЗ при планировании в них работ, основанной на применении критерия экологической целесообразности.

Объект исследования — система непрерывного идентификационного мониторинга ПИВ вредных веществ в атмосферу для управления экологической безопасностью ТСЗ города.

Основная идея работы — совершенствование системы непрерывного мониторинга ПИВ вредных веществ, позволяющей оценить текущее состояние экосистемы и предотвратить его возможное ухудшение, а также совершенствование методов планирования градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ.

Достоверность научных положений и выводов диссертации обоснована применением классических положений прикладной экологии, теории принятия решений, использованием современных методик исследования, сходимостью аналитических и экспериментальных данных (относительная погрешность до 15% при доверительной вероятности — 95%).

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое моделирование, обработку д?, нных экспериментов специализированными аналитическими методами с применением персонального компьютера (ПК), сопоставление полученных результатов экспериментальных исследований, с результатами, полученными другими авторами.

Научная новизна:

— предложен новый способ оценки наносимого экологического вреда на основе информации о ПИВ;

— усовершенствована методика определения масс выбросов вредных веществ от ПИВ в атмосферу, учитывающая технические особенности каждого источника выбросов и условия передвижения в конкретной транспортно-строительной зоне;

— разработана модель принятия управленческих решений по управлению экологической безопасностью при планировании градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ;

— обоснован принцип формализации предложенных критериев для принятия управленческих решений на основе их условной величины.

Практическое значение работы:

— разработана на уровне патента (патент № 37 237) автоматизированная система непрерывного идентификационного экологического мониторинга загрязнения атмосферы города от ПИВ, обеспечивающая сбор и накопление информации, необходимой для проведения качественного анализа текущей ситуации в ТСЗ;

— усовершенствована инженерная методика определения масс выбросов вредных веществ от ПИВ в атмосферу, учитывающая состав, плотность и интенсивность потока подвижных источников, текущее и прогнозное техническое состояние конкретных транспортно-строительных зон;

— разработана и апробирована система принятия решений по управлению экологической безопасностью при осуществлении планирования градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ.

Реализация результатов работы. Научные положения, материалы исследований, модель принятия решений, программы на ПК использованы в архитектурно-проектной деятельности архитектурного отдела Октябрьского района г. Ростова-на-Дону, планово-производственной деятельности ОАО СПФ «ДОН-СПАРК», а также в учебном процессе Ростовского государственного строительного университета по курсу «Охрана воздушного • бассейна».

На защиту выносятся:

— алгоритм определения объемов выбросов и концентраций вредных веществ от ПИВ, учитывающий технические особенности каждого источника и условия движения в заданной ТСЗ;

— модель принятия управленческих решений при расстановке приоритетов и выборе оптимальной очередности выполнения работ по содержанию, ремонту и реконструкции ТСЗ с точки зрения минимизации величины экологического вреда.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на:

— международных научно-практических конференциях в Ростовском государственном строительном университете: «Строительство -2003», «Строительство — 2004», «Строительство — 2005»;

— Всероссийских научно-практических конференциях: «Безопасность, надежность, энергосбережение» в 2003, 2004 и 2005 годах;

— научных семинарах кафедры «Пожарная и производственная безопасность» Ростовского государственного строительного университета;

— техническом совете администрации Октябрьского района г. Ростова-на-Дону.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации изложены в девяти работах и одном патенте.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы — 172 е., в том числе: основной текст — 160 е.- 24 таблицы- 23 рисункасписок литературы из 127 наименований.

Основные выводы по работе:

1. Проведен анализ данных о качестве атмосферного воздуха города Ростова-на-Дону и тенденциях его изменения, установлено, что вклад СиДСТ в общий фон атмосферного загрязнения относительно общего объема выбросов ПИВ в пределах мегаполиса незначителен, при этом удельный вклад в пределах отдельных ТСЗ с наиболее высокой концентрацией ПИВ может достигать больших величин, при неблагоприятных метеоусловиях ТСЗ могут принимать статус зон с чрезвычайной экологической ситуацией.

2. Усовершенствована методика определения масс выбросов вредных веществ от передвижных источников выбросов вредных веществ в атмосферу, учитывающая технические особенности каждого источника выбросов и условия его передвижения в конкретной транспортно-строительной зоне.

3. Разработана модель принятия управленческих решений по управлению экологической безопасностью при выполнении градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ.

4. Предложены критерии для определения условной величины экологического ущерба, возникающего из-за снижения пропускной способности транспортно-строительных зон города, обоснован принцип их формализации.

5. Разработана на уровне патента (патент № 37 237) автоматизированная система непрерывного идентификационного экологического мониторинга загрязнения атмосферы города от передвижных источников выбросов, обеспечивающая непрерывный сбор и накопление информации, необходимой для проведения качественного анализа текущей ситуации в транспортно-строительных зонах города.

6. Разработано программное обеспечение для поддержки предложенного алгоритма принятия решений при осуществлении планирования градостроительной деятельности и строительно-ремонтных работ в транспортно-строительных зонах города.

Для получения описанных результатов использованы методы аналитического обобщения научных и технических результатов, математическое моделирование, обработка данных эксперимента аналитическими методами с применением ПК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Научная работа посвящена актуальной проблеме экологического загрязнения атмосферы города, вызванного эксплуатацией ПИВ. Для формирования комплексной оценки данной проблемы был проведен комплекс предварительных работ:

— проведен анализ данных о качестве атмосферного воздуха города Ростова-на-Дону и тенденциях его изменения;

— проанализированы существующие методы и средства экологического мониторинга;

— проведен анализ существующих методов определения масс выбросов вредных веществ в атмосферу города от потоков ПИВ;

— проведен анализ существующих методов оценки вреда, наносимого ПИВ экосистеме города;

— детально рассмотрен вопрос планирования проведения строительно-ремонтных работ в ТСЗ.