Визначення параметрів для розрахунку сухого та вологого осадження хімічних речовин у системі «Повітря»
DOI:
https://doi.org/10.34121/1028-9763-2022-3-148-157Ключові слова:
air pollution, deposition, scavenging coefficient, mesophyll resistance, CALPUFF, атмосферні забруднення, осадження, коефіцієнт вимивання, опір мезофілуАнотація
Раніше розроблена система «Повітря» дозволяє проводити розрахунок атмосферного розповсюдження 36-ти хімічних речовин шляхом використання моделі атмосферного перенесення CALPUFF. Після огляду літературних джерел у даній роботі встановлено значення параметрів для розрахунку сухого і вологого осадження забруднюючих речовин у системі «Повітря» згідно з вимогами моделі CALPUFF. На підставі аналізу параметризацій моделі визначено параметри, які залежать від виду речовини. Для забруднюючих речовин, які розповсюджуються у формі аерозолів, тільки один параметр – коефіцієнт вимивання, який входить у формулу розрахунку вологого осадження, залежить від виду речовини. Інші параметри осадження для аерозолів є функцією характеристик розподілу частинок за розмірами, тому не розглядаються в даній роботі. Коефіцієнт вимивання встановлено для всіх видів хімічних речовин – аерозолів та газів, які моделюються системою «Повітря» в залежності від розчинності речовини (для газів) або змішуваності (для аерозолів). Для газів від виду речовини також залежать декілька інших параметрів у формулах розрахунку осадження, а саме: коефіцієнт молекулярної дифузії, коефіцієнт збільшення розчинності, реактивність, опір мезофілу та константа Генрі. Для 17-ти видів газоподібних забруднюючих речовин у роботі встановлені значення відповідних параметрів. Для визначення константи Генрі встановлені відповідності між визначеннями даного параметра у використаних літературних джерелах та в моделі CALPUFF. Для опору мезофілу запропоновано інтерполяційну формулу для розрахунку цього параметра як функції розчинності. Найменше даних знайдено для реактивності та коефіцієнта збільшення розчинності. Тому, за окремими винятками, значення відповідних параметрів задані однаковими для усіх речовин. Більш детальне визначення даних параметрів потребує окремого дослідження.Посилання
1. Kovalets I.V., Maistrenko S.Ya., Khalchenkov A.V., Zagreba T.A., Khurtsilava K.V., Anulich S.N., Bespalov V.P., Udovenko O.I. Povitrya web-based software system for operational forecasting of atmospheric pollution after manmade accidents in Ukraine. Science and Innovation. 2017. Vol. 13, N. 6. P. 11–22. DOI: https://doi.org/10.15407/scin13.06.013.
2. Kovalets I.V., Maistrenko S.Ya., Khalchenkov O.V., Polonsky O.O., Dontsov-Zagreba T.O., Khurtsilava K.V., Udovenko O.I. Adaptation of the Web-Service of Air Pollution Forecasting for Operation within Cloud Computing Platform of the Ukrainian National Grid Infrastructure. Science and Innovation. 2021. Vol. 17, N. 1. P. 90–100. DOI: https://doi.org/10.15407/scine17.01.078.
3. Sun F., DAI Y., Yu X. Air pollution, food production and food security: A review from the perspective of food system. Journal of Integrative Agriculture. 2017. Vol. 16, N. 12. P. 2945–2962. DOI: https://doi.org/10.1016/S2095-3119(17)61814-8.
4. Майстренко С.Я., Халченков О.В., Донцов-Загреба Т.О., Беспалов В.П., Хурцилава К.В., Полонський О.О., Ковалець І.В. Веб-система прогнозування атмосферного забруднення в Україні на основі ланцюга моделей прогнозу погоди та атмосферної дисперсії. Математичні машини і системи. 2019. № 2. С. 71–79.
5. Scire J.S., Strimaitis D.G., Yamartino R.J. A user’s guide for the CALPUFF dispersion model (Version 5). 1998. Earth Tech. Inc., Concord, MA. URL: http://www.src.com/calpuff/calpuff1.htm.
6. Stensrud D.J. Parameterization Schemes: Keys to Understand Numerical Weather Prediction Models. Cambridge: University Press, 2007. 459 р.
7. Sehmel G.A. Particle and gas dry deposition – a review. Atmospheric Environment. 1980. Vol. 14. P. 983–1011. DOI: https://doi.org/10.1016/0004-6981(80)90031-1.
8. CALPUFF PROfessional System. Version Beta 5.2.09_08_2006. TRC Environmental Corp. URL: https://calpuff-pro.software.informer.com.
9. Manders Groot A.M.M., Segers A.J., Jonkers S. LOTOS-EUROS v2.0 Reference Guide. TNO Report TNO 2016 R10898. TNO Innovation For Life, Utrecht, The Netherlands, 2016. URL: http://www.lotoseuros.nl/.
10. Elperin T., Fominykh A., Krasovitov B. Wet precipitation scavenging of soluble atmospheric trace gases due to chemical absorption in inhomogeneous atmosphere. Meteorology and Atmospheric Physics. 2017. Vol. 129. P. 1–15. DOI: https://doi.org/10.1007/s00703-016-0449-x.
11. Jylhä I. Empirical scavenging coefficients of radioactive substances released from Chernobyl. Atmospheric Environment. Part A. General Topics. 1991. Vol. 25, N. 2, P. 263–270. DOI: https://doi.org/10.1016/0960-1686(91)90297-K.
12. Knutson E.O., Fenton D.L. Atmospheric Scavenging of Hydrochloric Acid. Report No. CR-2598. NASA, Washington D.C., US., 1975. URL: https://ntrs.nasa.gov/citations/19750022597.
13. Poling B.E., Prausnitz J.M., O’Connell J.P. The Properties of Gases and Liquids (5ed.). McGraw-Hill, Chicago, US, 2000. 803 p.
14. Liss P., Slater P. Flux of Gases across the Air-Sea Interface. Nature. 1974. Vol. 247. P. 181–184. DOI: https://doi.org/10.1038/247181a0.
15. Sander R. Compilation of Henry's law constants (version 4.0) for water as solvent. Atmospheric Chemistry and Physics. 2015. Vol. 15. P. 4399–4981. DOI: https://doi.org/10.5194/acp-15-4399-2015.
16. Sander R. Modeling Atmospheric Chemistry: Interactions between Gas-Phase Species and Liquid Cloud/Aerosol Particles. Surveys in Geophysics. 1999. Vol. 20. P. 1–31. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1006501706704.
57
11Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Математичні машини і системи
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
