Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Оводков Михаил Владимирович. Методика моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.36.- Москва, 2006.- 177 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/1947

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ 14

1.1 Загрязнение атмосферы 14

1.1.1 Масштабы загрязнения атмосферы 14

1.1.2 Источники загрязнения атмосферы 18

1.1.3 Поллютанты 30

1.1.4 Диффузионные процессы распространения поллютантов в атмосфере 34

1.1.5 Воздействие загрязнённой атмосферы на здоровье человека и состояние природной среды 39

1.2 Дистанционное зондирование загрязнения атмосферы 43

1.2.1 Дистанционное зондирование 43

1.2.2 Методы дистанционного зондирования 49

1.2.2.1 Традиционная съёмка 49

1.2.2.2 Многозональная съёмка 51

1.2.2.3 Инфракрасная съёмка 52

1.2.2.4 Особенности практического применения традиционной, многозональной и инфракрасной съёмок 54

1.2.2.5 Радиосъёмка 56

1.2.2.6 Спектрометрическая съёмка 58

1.2.2.7 Лазерная съёмка 68

1.2.2.7.1 Развитие лазерной съёмки атмосферы 68

1.2.2.7.2 Принцип действия лазерной съёмки атмосферы 70

1.2.2.7.3 Типылидаров 74

1.2.2.7.4 Особенности практического применения лидарной съёмки атмосферы 76

1.2.3 Коммуникационные возможности методов дистанционного зондирования 80

1.2.4 Анализ методов дистанционного зондирования загрязнения атмосферы и их коммуникационных возможностей 87

Выводы по главе 92

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЗАГРЯЗНЁННОЙ АТМОСФЕРЫ 95

2.1 Методология моделирования рисков 95

2.2 Экологический риск для здоровья, обусловленный воздействием загрязнённой атмосферы 99

2.3 Моделирование экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 101

2.3.1 Структура процесса моделирования экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы 101

2.3.2 Подходы к моделированию рисков здоровью, обусловленных хроническим воздействием загрязнённой атмосферы 102

2.3.3 Моделирование хронического ингаляционного токсического риска для здоровья, обусловленного воздействием загрязнённой атмосферы, с применением пороговой модели 103

2.3.4 Моделирование хронического ингаляционного токсического риска для здоровья, обусловленного воздействием загрязнённой атмосферы, с применением безпороговой модели 107

2.3.5 Моделирование хронических ингаляционных токсических и канцерогенных рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы, с применением универсальной безпороговой модели 110

2.3.6 Моделирование экологического риска для здоровья, обусловленного воздействием атмосферных поллютантов с общетоксическим и канцерогенным механизмом воздействия 112

2.4 Классификация уровней риска 113

2.5 Графическое отображение информации об экологических рисках, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 117

2.6 Методика моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 120

Выводы по главе 127

ГЛАВА 3. ПРОГРАММНЫЕ РЕШЕНИЯ В МЕТОДИКЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГРАФИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ 128

3.1 Программные решения моделирования процессов загрязнения атмосферы 128

3.2 Программные решения моделирования экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы 144

3.3 Программные решения графического отображения информации об экологических рисках 148

3.4 Технология применения программного обеспечения для моделирования и графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы 149

Выводы по главе 153

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГРАФИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ 155

4.1 Моделирование и графическое отображение экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы, с использованием данных контактной индикации и моделирования процессов рассеивания 155

4.2 Моделирование и графическое отображение экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы, с использованием данных дистанционного зондирования 159

Выводы по главе 163

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 164

библиографический список использованной литературы 

Введение к работе:

Качество атмосферы на обширных территориях Российской Федерации характеризуется широким спектром негативных оценок. Значительное количество населения проживает на территориях, подверженных хроническому воздействию широкого ряда атмосферных поллютантов, обладающих общетоксическим и канцерогенным механизмом биологического воздействия. Техногенные выбросы в атмосферу, в том числе, от основных источников загрязнения - промышленности и автотранспорта, продолжают неуклонно расти, обуславливая повышение рисков возникновения негативных эффектов для здоровья населения и качества природной среды.

Современная система точечного контроля качества атмосферного воздуха не позволяет решать задачи идентификации и контроля зон хронического загрязнения атмосферы на больших территориях, сопоставимых по масштабу с областями, федеральными округами и прочими масштабными территориальными единицами. Таким образом, огромные территории страны с многомиллионным населением, содержащие крупнейшие производства, фактически, остаются вне системы контроля качества атмосферного воздуха, что, соответственно, не позволяет проводить качественную оценку опасности воздействия хронических техногенных выбросов на здоровье населения, контролировать и прогнозировать ущербы природным и техногенным объектам и системам, вести мониторинг показателей экологических рисков, являющихся сегодня наиболее эффективным средством оценки и прогностического моделирования опасности, обусловленной влиянием загрязнённой окружающей среды на состояние биологических объектов и систем, в том числе человека.

Вместе с тем, существуют расхождения относительно подходов к оценке и моделированию экологических рисков, содержания рисковых показателей, степеней приемлемости величин рисков и пр.

Процесс моделирования пространственного распределения значений экологических рисков на обширных территориях связан с обработкой больших объёмов информации и требует методического подхода к применению различных программных средств. В современной практике данный вопрос не нашёл решения на надлежащем теоретическом и технологическом уровне. Также, при очевидной географической и, в частности, картографической специфики проблемы, отсутствуют эффективные механизмы применения геоинформационных технологий, обеспечивающих визуализацию и поддержку анализа пространственно локализованных данных, каковыми являются показатели экологического риска. Таким образом, отсутствует единый методический подход к автоматизации процесса моделирования и графического отображения экологических рисков средствами программного обеспечения.

Таким образом, сегодня, проблема, связанная с разработкой методического подхода к прогностическому моделированию экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы, на обширных территориях и представлению рисковых показателей в легковоспринимаемой форме, обеспечивающей качественный анализ и поддержку в принятии управленческих решений относительно качества атмосферы не решена на надлежащем уровне.

Данная ситуация, имеющая место сегодня, не соответствует провозглашённой стратегии устойчивого развития, предполагающей фиксирование и прогнозирование техногенных опасностей и принятие мер, направленных на снижение рисков для населения и природной среды до значений установленных приемлемых уровней.

В связи с вышесказанным, тема настоящей диссертационной работы представляется актуальной и своевременной, хранящей потенциал для применения в поддержке принятия управленческих решений относительно экологических проблем, обусловленных загрязнением атмосферы.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в разработке универсальной методики моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях. Поставленная цель достигается путём последовательного решения следующего комплекса задач:

1. Установление ключевых пространственно-временных характеристик современных процессов загрязнения атмосферы.

2. Анализ возможностей методов дистанционного зондирования и коммуникационных систем на предмет их использования для моделирования экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях.

3. Разработка универсальной методики моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях, ориентированной на работу с данными дистанционного зондирования загрязнения атмосферы.

4. Разработка технологии моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы на больших территориях.

Таким образом, в настоящей диссертационной работе решается конкретная актуальная задача геоэкологии, связанная с обеспечением экологической безопасности и устойчивого развития на обширных территориях Российской Федерации.

Методы исследования

В работе применены различные методы исследования, основными из которых являются: анализ и сравнительная оценка качества атмосферного воздуха на территориях России; математическое моделирование процессов загрязнения атмосферы и экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы; дистанционные технологии для идентификации характеристик загрязнения атмосферы; информационные и компьютерные технологии для моделирования и графического отображения экологических рисков и др.

Исходные материалы диссертации

В качестве исходных материалов диссертации использованы результаты научных исследований по ключевым направлениям изучаемой проблемы, нашедшие отражение в научных трудах экологов (В.Н. Буров, В.Н Крутько и др.), медиков и гигиенистов (СМ. Новиков, В.А. Кислицин, Ю.А. Рахманин, С.Л. Авалиани и др.), метеорологов (М.Е. Берлянд и др.), специалистов в области геоинформатики и картографии (Л.М. Бугаевский, A.M. Берлянт и др.).

Также использованы практические, в том числе программные, разработки лаборатории ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им, А,Н. Сысина РАМН (В.А. Кислицин), материалы Государственных докладов «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации» за 1998-2003 гг., информационные материалы Американского и Европейского космических агентств, а также другие источники, в том числе, результаты собственных исследований автора.

Научная новизна

Научная новизна исследований, проведённых в рамках настоящей диссертационной работы, заключается в разработке нового методического подхода к решению актуальной задачи моделирования и графического отображения экологических рисков для оценки экологической ситуации на больших территориях с использованием идентификационных и коммуникационных возможностей технологий дистанционного зондирования. В том числе разработаны и обоснованы новые подходы к математической интерпретации и прогностическому моделированию экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием на организм человека поллютантов, обладающих различными механизмами биологического воздействия. Также разработан технологический подход к автоматизации процесса решения поставленной задачи посредством применения программных решений.

Практическое значение

Разработанная методика моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы, может быть использована в качестве универсального инструмента поддержки принятия управленческих решений в области охраны окружающей среды и здоровья населения на больших территориях, в том числе и в новых районах развития промышленности и освоения природных ресурсов,

Разработанная технология применения программного обеспечения для моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы, способна, в рамках единого программного решения, автоматизировать основные расчётно-аналитические и расчётно-графические операции моделирования и графического отображения экологических рисков от загрязнения атмосферы, тем самым, обеспечить оперативность и доступность исследований в области экологических рисков. Данная методика позволяет представить на рынок экологических услуг новый продукт, состоящий в программном решении получения графикоаналитических показателей экологических рисков для здоровья, обусловленных воздействием загрязнённой атмосферы.

Личный вклад автора

Личный вклад автора в решение проблем, поднимаемых в работе, заключается в: разработке универсальной методики моделирования и графического отображения экологических рисков и её представлении на IV Всероссийском научно-методическом семинаре «Экологически ориентированная учебно-исследовательская и практическая деятельность», проходившем 10-13 ноября 2004 г; подготовке материалов для докладов, отражающих основные результаты исследований в ежегодных межвузовских и внутривузовских научно-практических конференциях, проводимых в МИИГАиК, посвященных актуальным проблемам экологии и природопользования (2002-2005 гг.); проведении анализа практических наработок, в том числе программных средств, в области моделирования процессов загрязнения атмосферы и моделирования рисков хронической интоксикации по материалам лаборатории оценки риска здоровью ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, ГЦСЭН и др. (2003-2005 гг.); разработке методических указаний «Графическое отображение зон загрязнения атмосферы», предназначенных для проведения практических занятий со студентами в рамках курса «Экология природопользования» (2004 г.); поллютантов, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями Москвы (2005 г.).

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных межвузовских и внутривузовских конференциях, проходивших в МИИГАиКе, а также опубликованы в шести научных статьях:

1. «Использование обновлённого программного комплекса «Призма» для определения экологического риска». Природопользование и охрана окружающей среды Московского региона. Сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области в 2002 г. / Под редакцией А.В. Садова, В.Н. Бурова. М.: Издательский дом РоЗ ИКСИ, 2002. с.165-168;

2. «Картографирование экологического риска загрязнения атмосферного воздуха техногенными выбросами». Актуальные проблемы экологии и природопользования. Сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области в 2003 г. / Под редакцией А.В. Садова, В.Н. Бурова. -М.: ГУЗ, 2003. с.31-33;

3. «Методологические решения графического отображения экологических рисков». Экология и сохранение здоровья населения. Сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области в 2005 г. / Отв. Ред. А.В. Садов. - М. Изд-во МИИГАиК, 2005. с.85-89;

4. «Методы дистанционного зондирования загрязнения атмосферы и их коммуникационные возможности» / Естественные и технические науки. -2005., №5. с.116-117;

4. «Методы дистанционного зондирования загрязнения атмосферы и их коммуникационные возможности» / Естественные и технические науки. -2005., №5. с.116-117;

5. «Методические решения графического отображения экологических рисков, обусловленных загрязнением атмосферы» / Естественные и технические науки. -2005.,№5.с.114-115;

6. «Геоинформационное картографирование экологических рисков» / Геодезия и картография. -2005., №10. с.44-46.

Основные результаты, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:

1. Методика моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы, ориентированная на работу с данными дистанционного зондирования загрязнения атмосферы.

2. Технология моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы.

3. Результаты экспериментов практического применения методики моделирования и графического отображения экологических рисков для здоровья, обусловленных загрязнением атмосферы.

Структура и объём работы

Диссертация, объёмом 177 страниц состоит из введения, четырёх глав с выводами по каждой главе и заключения. Использовано 12 таблиц и 19 иллюстраций. Библиографический список использованной литературы содержит 142 работы, из которых 25 на английском языке.

Подобные работы
Дьяков Сергей Александрович
Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы (На примере г. Воронежа)
Попова Ольга Владимировна
Биоиндикация загрязнения атмосферы промышленного города
Чарина Надежда Сергеевна
Оценка загрязнения атмосферы горнопромышленного региона
Иноземцева Светлана Николаевна
Оценка загрязнения атмосферы горнопромышленного региона по электропотреблению
Спиридонов Евгений Геннадьевич
Прогноз пространственного формирования уровней загрязнения приземного слоя атмосферы в зоне обслуживания воздушного судна
Андрианов Владимир Александрович
Метод коррекции расчетных полей загрязнения воздуха выбросами автотранспорта с использованием данных мониторинга атмосферы
Амха Бетемариам Гезму
Совершенствование методики расчета пылегазовых выбросов в атмосферу при взрывных работах на карьерах
Филатова Елена Николаевна
Моделирование загрязнения атмосферы по оперативным данным
Стрижанцева, Ольга Михайловна
Метеорологические условия Юго-Западного Кыргызстана, влияющие на загрязнение атмосферы
Баранова Мария Евгеньевна
Численное моделирование загрязнения атмосферы урбанизированных территорий

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net