< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Ротор загрязнения

Обоснование выбора оператора

Практика попадания загрязняющих веществ из источников в сферы загрязнения (литосферу, гидросферу, атмосферу) региона показывает, что по мере размещения выбрасываемых (сбрасываемых) отходов в сферах, концентрация их в окружающей среде изменяется во времени и пространстве. Согласно [67] причинами данного явления являются обмен загрязняющими веществами между сферами региона и вывод ЗВ за его границы. Дальнейший излагаемый материал раздела будет касаться только вопросов распространения загрязняющих веществ в границах региона. Распространение ЗВ за границами отдельного промышленного региона будет рассматриваться в разделе 1.3.

Огюстен Луи Коши — великий французский математик доказал [10], что любое движение малого объема деформируемой сплошной среды (газа, жидкости или деформируемого твердого тела) в любой момент времени получается в результате наложения поступательного и вращательного движений сред. Исходя из данного положения для описания процессов движения ЗВ в границах региона между его сферами и ассимиляции их в окружающей среде наиболее адекватным, по мнению авторов, является оператор поля — ротор. При исключении взаимодействия загрязняющего вещества с одной из сфер региона, ротор загрязненного поля является показателем вращении брошенной в поток бесконечно малой частицы ЗВ (увлекаемой потоком с собой, без его заметного возмущения) и перемещающейся между сферами загрязнения региона по часовой и (или) против часовой стрелки. Если загрязняющее вещество при взгляде на него вращается между загрязненными сферами против часовой стрелки, то это означает, что вектор ротора поля скорости потока в данной точке имеет положительную проекцию в направлении на наблюдателя. Если по часовой стрелке — отрицательную. Таким образом, гої¥ характеризует вращательную способность поля загрязнений региона, наличие у этого поля "закрученных" векторных линий или "вихрей".

Так как ненулевой, ротор получается лишь для вращательного движения, то при произвольном движении загрязненной среды ротор поля линейной скорости ЗВ, равен в каждой точке удвоенному вектору угловой скорости движения соответствующей загрязняющей частицы. В общем случае ротор получается в различных точках среды различным. Таким образом, при течении жидкости или газа отличие ротора поля линейной скорости от нуля указывает на наличие завихренности вращения, чем и объясняется название ротор. Математическое описание оператора ротора поля выглядит как

В дальнейшем изложении будут использоваться следующие свойства ротора, а именно:

— ротор суммы двух источников загрязнения равняется сумме роторов этих источников

где Е — мощность выброса (для атмосферного воздуха), сброса (для гидросферы), размещения (для литосферы) загрязняющих веществ, образующих движение между тремя средами по часовой стрелке, г/с;

Е2 — мощность выброса (для атмосферного воздуха), сброса (для гидросферы), размещения (для литосферы) загрязняющих веществ, образующих движение между тремя средами против часовой стрелки, г/с;

— циркуляция поля загрязняющих веществ, образующихся в трех средах, по замкнутому контуру равна потоку ротора этого поля через поверхность, ограниченную указанным контуром (формула Стокса)

Рассмотрим движение загрязняющих веществ между тремя сферами поля загрязнения региона после выхода их из источников выбросов (сбросов, размещения). В качестве оператора, выбранного для описания движения загрязнителей между сферами загрязнения выберем оператор ротора загрязнения (rot F).

Подчеркнем, что процессы физического (переход из жидкого состояния в газообразное и др.) или химического (доокисление веществ и др.) преобразования загрязняющих веществ при попадании их в ту или иную сферу загрязнения (атмо, гидро и литосферу) в данном разделе не рассматриваются. Речь идет только о движении ЗВ на границах раздела между сферами — (атмосфера — гидросфера), (гидросфера — атмосфера), (атмосфера — литосфера), (литосфера — атмосфера), (гидросфера — литосфера). (литосфера — гидросфера). Не учет процессов преобразования ЗВ внутри отдельных сфер объясняется тем, что дальнейшие рассуждения и выводы базируются только на фактическом материале измерения степени загрязнения отдельной среды (концентрации ЗВ в атмо, гидро и литосферах) и расчетах техногенной нагрузки на одну из сфер, основанных на инструментальных измерениях выбросов, сбросов, размещения отдельных источников. Рассмотрим процессы движения загрязнений на границах раздела сфер.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >