Способ определения зоны влияния продуктов токсичных выбросов свалок

Авторы патента:

Дикинис Александр Владиславович (RU)

Владельцы патента RU 2522719:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" (RU)

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для мониторинга химически опасных объектов. Сущность: определяют концентрации опасных выбросов в районе свалки. Получают метеорологические данные в радиусе 30 км от центра свалки, проводя наблюдения через каждые 6 часов. Оценивают метеорологические условия по разным пространственным направлениям. Определяют размер зоны влияния первичных токсичных газов, используя данные о выбросах свалок в виде концентраций токсичных газов, учитывая при этом скорости химической трансформации и химические времена жизни первичных продуктов токсичных выбросов свалок. Технический результат: определение зоны влияния продуктов токсичных выбросов свалок.

Изобретение относится к области мониторинга, в частности к мониторингу химически опасных объектов.

Известен способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов (патент РФ №2158423), используемый для обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного или несанкционированного их появления. Способ включает последовательное облучение места предполагаемого появления опасных газов лазерным излучением с длиной волны, попадающей в полосу поглощения опасных газов, регистрацию отраженного излучения и формирование видеосигналов.

Указанный способ позволяет регистрировать концентрации химически опасных газов, но не позволяет оценивать зону их влияния с учетом химической трансформации.

Известный способ экологического мониторинга химически опасных объектов (патент РФ №2346302) заключается в определении концентраций опасных веществ в опасных зонах различных объектов, сравнении полученных результатов с предельно-допустимыми значениями, прогнозировании, при необходимости, зону поражения и заражающего действия. При угрожающем прогнозируемом развитии подключают дополнительные технические средства для принятия решения о чрезвычайной ситуации. Причем постоянные посты контроля устанавливают «треугольником» и оперативно определяют координаты выброса опасных веществ.

Однако данный способ не позволяет оценить химическую трансформацию продуктов токсичных выбросов и изменение зоны поражения (зоны влияния) в результате изменения метеорологических и физических (освещенности) условий для протекания химических реакций с участием продуктов токсичных выбросов.

Целью изобретения является оценка атмосферного времени жизни продуктов токсичных выбросов свалок с последующей оценкой потенциала их распространения по зоне влияния с учетом соотношения между химическим временем жизни и характерным временем атмосферного переноса для исследуемого региона в конкретный сезон.

Токсичные выбросы свалок, попадая в атмосферу, могут переноситься в ней атмосферными потоками, определяя тем самым зону их влияния (поражения), но могут и химически разрушаться в реакциях с участием атмосферных газов. Скорость химического разрушения в атмосфере определяет время жизни токсичных выбросов. Эта скорость, а следовательно, и время жизни газов в атмосфере определяется интенсивностью химических реакций, зависящих от местных условий в районе свалки. В зависимости от температуры воздуха, влажности воздуха, условий солнечного освещения и других метеорологических параметров скорость химического разрушения продуктов токсичных выбросов свалок может меняться в несколько раз. Соответственно, в несколько раз может меняться и время жизни токсичных газов в атмосфере. Со своей стороны химическое время жизни определяет потенциал для распространения токсичных выбросов по зоне влияния (поражения). Если время жизни маленькое, то продукты токсичных выбросов свалок быстро химически разрушаются в местах их выбросов и зона поражения в этом случае - небольшая. Если химическое время жизни большое, то продукты токсичных выбросов успевают распространиться по большой территории, увеличивая тем самым зону поражения.

Это достигается тем, что для оценки зоны влияния токсичных выбросов свалок по разным пространственным направлениям получают данные о метеорологической обстановке (температуре, скорости и направлениях ветра) в радиусе 30 км от центра свалки по данным стандартных метеорологических наблюдений через 6 часов, данные о токсичных выбросах свалок в виде концентраций основных токсичных газов, характерных для большинства свалок (бензол, дибромэтилен, винил хлорид, дихлорэтилен, трихлорэтилен, четыреххлористый этилен, хлороформ, хлористый метилен, четыреххлористый углерод и 1,1,1-трихлорэтан (метилхлороформ)).

На первом этапе рассчитываются скорости химической трансформации первичных продуктов токсичных выбросов свалок, используя оценки их скоростей диссоциации при поглощении солнечной радиации на основании имеющихся данных лабораторных исследований Jet Propulsion Laboratory (JPL-2006) и константы их химического разрушения также на основании результатов лабораторных исследований (JPL-2006):

D_i=J_iN_i+k_iN_i,

где D_i - скорость фотохимического разрушения i-го токсичного выброса;

J_i - константа фотодиссоциации i-го токсичного выброса при поглощении солнечной радиации, зависящая от условий освещенности;

k_i - константа химического разрушения i-го токсичного выброса, зависящая от температуры воздуха;

N_i - концентрация i-го токсичного выброса в молекулах на сантиметр кубический;

i - один из основных токсичных газов, составляющих токсичные выбросы.

На втором этапе на основе полученных данных рассчитываются химические времена жизни первичных продуктов токсичных выбросов свалок.

Для вычисления химического времени жизни каждого первичного продукта токсичного выброса в атмосферу Т_i,СН используется следующая формула:

$T_{i, C H} = \frac{N_{i}}{D_{i}} = \frac{1}{J_{i} + k_{i}}$

где T_i,CH - химическое время жизни i-го газа в секундах.

На третьем, конечном, этапе определяется размер зоны влияния 5 первичных токсичных газов по трем пространственным направлениям:

S_x=U·T_i,CH, S_y=V·T_i,CH, S_z=W·T_i,CH,

где S_x, S_y, S_z - размер зоны поражения токсичным газом i в направлении на восток, север и вверх от земной поверхности, соответственно, в сантиметрах;

V, U, W - скорости ветра в направлении на север, на восток и вверх от земной поверхности, соответственно, в сантиметрах в секунду;

x - направление на распространения выброса на восток, в сантиметрах;

у - направление распространения выброса на север, в сантиметрах;

z - направление распространения выброса вверх от земной поверхности, в сантиметрах.

Если какая-то из скоростей ветра V, U отрицательна, то это означает, что токсичная примесь будет распространяться в противоположном направлении, т.е. на юг и (или) запад. Если вертикальная скорость ветра W отрицательна, то это означает, что токсичные выбросы будут выпадать.

При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемое техническое решение, не была выявлена. Данное решение отличается от известных.

Способ определения зоны влияния продуктов токсичных выбросов свалок путем получения концентраций опасных выбросов в районе свалки и последующей оценки зоны влияния с учетом метеорологических условий, метеорологические условия оценивают по разным пространственным направлениям, и, используя данные о выбросах свалок в виде концентраций характерных токсичных газов, определяют размер зоны влияния первичных токсичных газов, учитывая скорости химической трансформации и химические времена жизни первичных продуктов токсичных выбросов свалок, отличающийся тем, что метеорологические данные получают в радиусе 30 км от центра свалки по данным стандартных метеорологических наблюдений через каждые 6 часов.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для оценки экологического состояния атмосферы территории. Сущность: на контролируемой территории отбирают пробы атмосферных осадков.

Способ прогноза штормовых подъемов уровней воды для морских устьевых участков рек // 2521216

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для прогнозирования наводнений или штормовых подъемов уровней воды для морских устьевых участков рек.

Способ определения вертикального профиля концентрации газов в атмосфере // 2510054

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения вертикального профиля концентрации различных газов в атмосфере. Сущность: излучают набор электромагнитных волн различной частоты в окрестности линии поглощения измеряемого газа.

Способ пространственной количественной оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха // 2503042

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для контроля чистоты воздуха населенных мест. Сущность: проводят выбор территории, которую необходимо исследовать на предмет состояния уровня загрязнения атмосферного воздуха.

Способ контроля загрязнения атмосферного воздуха // 2498359

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для контроля атмосферного воздуха. Сущность: проводят сбор, анализ и ведение базы данных выбросов предприятий.

Способ определения высоты нижней границы облачности // 2497159

Изобретение относится к метеорологии, навигации и позволяет аппаратурно, в реальном масштабе времени определять высоту нижней границы облачности. Сущность изобретения: при помощи широкопанорамной автоматизированной сканирующей системы автоматически определяются наиболее контрастные участки, по которым определяется высота нижней границы облачности.

Лазерный дистанционный способ оценки мгновенной скорости и направления ветра // 2494422

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в прикладной метеорологии для дистанционного измерения мгновенной скорости и направления ветра.

Способ определения дифференциации нагрузок загрязняющих веществ по природным и антропогенным объектам подфакельного пространства атмосферных выбросов промышленного предприятия // 2492512

Изобретение относится к области инженерной экологии и может быть использовано для определения дифференциации нагрузок загрязняющих веществ по отдельным экологически значимым объектам, попадающим в подфакельное пространство аэропромвыбросов.

Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек // 2491583

Изобретение относится к области солнечно-земной физики и может быть использовано для краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек. .

Способ определения высоты верхней границы мощной конвективной облачности // 2491582

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для оценки высоты расположения верхней границы мощных конвективных облачных образований. .

Способ определения колебания уровня моря // 2526490

Изобретение относится к области морской гидрологии и может быть использовано для определения приливных колебаний уровня моря. Сущность: измеряют высоту поверхности уровня моря посредством регистрирующих устройств. Определяют моменты верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане. Определяют колебания уровня моря путем анализа результатов наблюдений по периодическим компонентам во временных рядах. При этом определяют гармонические постоянные по спектру частот фиктивных светил. При анализе результатов измерений выполняют деление спектра частот на равные временные циклы с последующим их совмещением, в котором гармонические постоянные определяют для отдельного фиктивного светила. Временной ход уровня прилива в точке измерения под действием приливных сил определяют по фазовому сдвигу. Изменение фазы прилива определяют по измеренным значениям уровня моря в фиксированных точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны. Кроме того, по изменению амплитуд гармонической составляющей высоты прилива со временем определяют пространственную изменчивость времени наступления максимальных вод прилива после сизигий в открытом море. При этом преобразования амплитуды, угловой частоты и фазы приливной гармоники сигналов осуществляют посредством интегрального и линейного преобразования Гильберта. Также определяют значения водных часов, выраженные в среднесолнечном времени. Технический результат: повышение достоверности результатов. 1 табл., 3 ил.

Способ дистанционного зондирования земли (дзз) // 2531024

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для получения изображений земной поверхности через турбулентную атмосферу. Способ основан на совместном использовании длинно-экспозиционного изображения и серии из N спектрально-фильтруемых коротко-экспозиционных изображений. Технический результат - повышение качества изображения зондируемого участка земной поверхности. 2 ил., 1 табл.

Способ определения спектральных потоков солнечной радиации с учетом эффектов поглощения и рассеяния радиации аэрозолями и облаками на уровне земной поверхности // 2531050

Изобретение относится к области физики атмосферы и может быть использовано в метеорологических целях. Сущность: по данным о координатах точки оценки, дате и времени оценки вычисляют внеатмосферные спектральные потоки солнечной радиации, сечения поглощения озона, коэффициенты ослабления солнечной радиации в результате рассеяния газами, оптическую массу атмосферы. По данным о величине приземного давления, влажности воздуха, общем содержании озона на уровне земной поверхности, общем балле облачности, среднем размере облачных и аэрозольных частиц определяют коэффициенты мутности и коэффициенты ослабления солнечной радиации атмосферным аэрозолем и облаками. Рассчитывают спектральные потоки солнечной радиации с учетом эффектов поглощения и рассеяния радиации аэрозолями и облаками. Технический результат: повышение точности оценки спектральных потоков солнечной радиации для географической точки.

Система локализованного контроля утечек горючего газа по первичным параметрам измерительных устройств // 2532232

Система локализованного контроля утечек горючего газа по первичным параметрам измерительных устройств включает стационарные датчики-газоанализаторы горючих газов, систему автоматического управления, содержащую блок звуковой и световой сигнализаций, блок управления датчиками-газоанализаторами. В систему дополнительно введены блок автоматического переключения подачи газа из основной технологической линии в резервную и обратно, воздухопроводящие короба с общим завихрителем, в которые производится нагнетание воздуха с требуемыми параметрами от воздуходувной установки, позволяющие перемещать утечку газа в определенном направлении к последовательно расположенным датчикам-газоанализаторам, что позволит с достаточной степенью точности определить локальное расположение образовавшейся утечки в максимально короткое время с момента ее образования. Технический результат - повышение безопасности, своевременное, эффективное и оперативное обнаружение локального места утечки, снижение риска образования концентрации газа в воздухе. 2 ил.

Способ мониторинга загрязнения природных сред техногенным источником // 2532365

Изобретение относится к области экологии и предназначено для мониторинга загрязнения природной среды от техногенного точечного источника аэрозольно-пылевых загрязнений. Способ включает выбор совокупности веществ, для которых будет проводиться мониторинг местности вокруг точечного источника, определение маршрута пробоотбора по сезонному направлению ветра и построение карты изолиний загрязнений по полученным данным. Выбирают вектор преобладающего сезонного направления ветра. На этом векторе проводят отбор проб для каждого загрязнителя в двух точках r1 и r2, отстоящих от точечного источника на расстояниях в интервале от 5 высот источника (h) до 15 высот источника. Вычисляют коэффициенты В=ln(q1/q2·exp(С·((1/r2)-(1/r1))))/ln(r1/r2) и А=q1/(r1B)·exp(-C/r1), где q1 и q2 - концентрации загрязнителя в точках пробоотбора r1 и r2, С=30·h. Вычисляют одномерный профиль концентрации загрязнителя по направлению преобладающего ветра по формуле F(R,А,В)=A·RB·exp(-C/R), где R - текущее расстояние от источника, и переход к площадной картине распределения загрязнителя на местности происходит путем умножения удельной концентрации F(R,A,B) на транспонированную функцию розы ветров G(φ+180°), известную из метеонаблюдений для данного региона в выбранный сезон. Способ позволяет быстро и точно оценить степень загрязнения природной среды от техногенного точечного источника. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ улучшенной оценки интегральной влажности атмосферы над океаном по измерениям спутниковых микроволновых радиометров // 2532692

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для оценки интегральной влажности атмосферы над океаном. Сущность: получают значения радиояркостных температур по пяти радиометрическим каналам, имеющим частоты 10,65 ГГц, 18,7 ГГц, 36,5ГГц горизонтальной поляризации и 23,8 ГГц вертикальной и горизонтальной поляризаций. Вычисляют значения интегральной влажности с использованием зависимости, учитывающей значения радиояркостной температуры и коэффициентов настроенной Нейронной Сети. При этом численные значения упомянутых коэффициентов настроенной Нейронной Сети получают математическим моделированием уходящего излучения системы Океан-Атмосфера и проведением численного эксперимента с использованием Нейронных Сетей в качестве оператора решения обратной задачи с последующей настройкой способа на совмещенных в пространстве и во времени глобальных спутниковых и наземных измерениях. Технический результат: повышение точности оценки, расширение диапазона условий применения.

Информационно-управляющая система комплексного контроля безопасности опасного производственного объекта // 2536351

Изобретение относится к устройствам цифровых вычислений и обработки данных в области техники предупреждения аварийных ситуаций. Технический результат заключается в расширении арсенала систем контроля безопасности объектов и в повышении надежности и расширении функциональных возможностей интегрированной системы мониторинга для предупреждения возможного возникновения нештатной (аварийной) ситуации, с использованием интегрированной оценки комплексной безопасности опасного производственного объекта (КОБО ОПО), формируемой программным путем. Информационно-управляющая система комплексного контроля безопасности опасного производственного объекта содержит средства получения натурных данных технологического процесса и экологической обстановки, включающие датчики 1 концентрации паров жидкого вещества в воздухе, датчики 2 уровня и потерь на оборудовании передачи опасных веществ на участках 3, датчики 1 концентрации паров в воздухе, датчики 2 уровня и потерь, датчики температуры, размещенные на участках 4 хранения опасных веществ, аппаратуру 23 управления насосом, соединенные с пультом 22 экстренного реагирования участка 4, датчики 1 концентрации паров жидкого вещества в воздухе, датчики 2 уровня жидкого вещества и потерь и видеокамеры 5, размещенные на погрузочно-разгрузочных эстакадах 6, программируемые коммутаторы 7, к входам которых подключены датчики 1, 2, а выходы через маршрутизаторы 8 первичной информации связаны с визуальными табло 9 данных технологического процесса и экологической обстановки и с локальными технологическими сетями 10 участков 4 хранения, каждая из которых снабжена автоматизированным рабочим местом 11 мастера, каждая из сетей 10 участков через маршрутизатор 12 участка подключена к единой технологической сети 13 предприятия, связанной через видеоконцентратор 14 с видеокамерами 5, и через маршрутизатор 15 - с административной сетью 16, к которой подключены АРМ 24 мастера цеха, АРМ 25 служб цеха, сервер 18 базы данных, и через центральный маршрутизатор 19 - к информационно-аналитическому центру 20 для комплексной оценки безопасности производства, а также дежурно-диспетчерской службе 21 предприятия, выполненным с возможностью разноуровневых локальных и централизованных управляющих воздействий с одновременным информированием диспетчерской 26 территориальных служб контроля чрезвычайных ситуаций. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения фоновых концентраций веществ в болотных водах // 2540442

Изобретение относится к гидрохимии болот и может быть использовано для измерения фоновых концентраций веществ в болотных водах. Сущность: выделяют однородные участки болота на основе анализа глубин торфяной залежи и болотных фитоценозов. Измеряют фоновую концентрацию вещества в болотных водах как верхний предел среднего геометрического для однородного участка болота. Определяют допустимую концентрацию вещества в болотной воде на основе сравнения двух выборок в условно фоновом и нарушенном состояниях для такого уровня антропогенного воздействия на водный объект, при котором его состояние существенно не меняется. Технический результат: измерение фоновых концентраций веществ в болотных водах. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

Система мониторинга качества воздуха на объектах с искусственной средой обитания человека // 2545491

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для контроля качества воздуха на объектах с искусственной средой обитания человека, например для контроля качества воздуха промышленных городов. Сущность: система содержит блок (1) приема транзакций с датчиков экологического контроля состояния воздуха, блок (2) идентификации датчиков экологического контроля состояния воздуха, первый (3), второй (4) и третий (5) блоки памяти, блок (6) подсчета количества поступивших транзакций, первый (7) и второй (8) компараторы, первый (9) и второй (10) блоки адресации записей входных транзакций датчиков экологического контроля состояния воздуха. Технический результат: повышение быстродействия системы путем исключения затрат времени на выявление экстремальных экологических ситуаций, требующих немедленной реакции. 6 ил.

Способ определения скорости и направления ветра и некогерентный доплеровский лидар // 2545498

Изобретение относится к области построения доплеровских лидаров и лазерных доплеровских измерителей скорости, предназначенных для измерения скорости ветра и выявления турбулентных процессов в атмосфере. Способ заключается в модуляции зондирующего луча с помощью гармонической функции, детектировании отраженного или рассеянного света фотодетектором и выделении основной гармоники продетектированного сигнала, которую сравнивают с модулирующим сигналом путем их перемножения в радиочастотном перемножителе. Формируют комплексный сигнал разностной (новой доплеровской) частоты, пропорциональной скорости, которая подлежит измерению. Изобретение позволяет повысить пространственное разрешение, стабильность и надежность измерений, увеличить дальность зондирования исследуемой зоны, а также упростить оптическую схему. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.