Здравствуйте, уважаемые читатели!
Немного о моей трудовой деятельности расскажу сегодня. На днях вышла новая научная статья в российском журнале “Инженерная физика”. Журнал выпускается издательством “НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ” в Москве. Кстати, с этим издательством я ранее много сотрудничал и имею целый портфель опубликованных научных статей в разных журналах данного издательства (как-нибудь расскажу о них в отдельных выпусках).
Это первая научная статья за 2024 год. Статья написана коллективом авторов, который включает автора канала доцента НОЦ И.Н. Бутакова Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета Барановского Николая Викторовича, аспирантку Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета Вяткину Викторию Андреевну и доцента кафедры организации здравоохранения и общественного здоровья Сибирского государственного медицинского университета Барановскую Светлану Викторовну.
Статья называется “Оценка риска воздействия лесного пожара на население с помощью физико-математической модели сажеобразования при пиролизе элемента лесного горючего материала”.
Такое вот межведомственное взаимодействие получилось – два соавтора из университета Минобрнауки РФ и соавтор из университета Минздрава РФ.
Как известно, лесные пожары оказывают существенное влияние не только на состояние лесных массивов, но и на здоровье людей, проживающих вблизи таких территорий. Лесной пожар сопровождается выделение различных загрязняющих веществ, в том числе частиц углеродистой сажи. Такие частицы могут перемещаться на большие расстояние за счёт атмосферного переноса, попадая в воздух, которым дышат люди. При любом сценарии воздействия такого загрязненного воздуха на человека существует риск развития кардиореспираторных заболеваний или даже летального исхода.
Цель исследования – разработка математической модели для оценки вреда здоровью населения при термическом разложении сухого органического вещества лесного горючего материала, сопровождаемого образованием частиц сажи.
Общая математическая модель, описывающая процессы типичного лесного пожара, была разработана ранее профессором Анатолием Михайловичем Гришиным в Томском государственном университете. Однако на данный момент в литературе не приведены результаты её полной реализации. На основе положения данной модели была разработана математическая модель тепломассопереноса с учетом пиролиза сухого органического вещества. Поскольку пиролиз является одним из ключевых индикаторов возможного возгорания лесного горючего материала, данная модель может войти в состав системы прогнозирования лесной пожарной опасности в качестве программного модуля. Однако для оценки воздействия на окружающую среду и население необходимо усовершенствовать эту модель и дополнить ее кинетическим уравнением, описывающим образование сажи.
Геометрия области решения представлена в виде трехслойной пластины. В ходе численного моделирования были решены одномерное уравнение теплопроводности и кинетические уравнения, описывающие пиролиз сухого органического вещества, испарение влаги и образование сажевых частиц.
Для оценки влияния на население выбросов сажевых частиц следует ввести критическую величину объемной доли сажевых частиц. Для определенности критическое значение принималось равное 0.03. Тогда условием вредного воздействия выброса сажевых частиц от лесных пожаров на население будет вероятность образования сажевых частиц выше критического уровня. Данную вероятность можно определить по формуле, связывающей расчетное и критическое значение объемной доли сажевых частиц.
Основные результаты исследования:
(1) Получены распределения температуры по толщине элемента лесного горючего материала. Установлено, что лист прогревается практически по всей толщине пластины с разницей температур на краях и в центре в 1 – 6 K.
(2) Получены зависимости объемных долей фаз. Установлено, что максимальные значения объемной доли сажевых частиц пропорциональны коэффициенту диспергирования. Чем больше коэффициент диспергирования, тем больше объемная доля сажевых частиц.
(3) Оценка вреда здоровью населения выполнена с использованием детерминированно-вероятностного подхода, когда объемная доля сажи определяется с помощью физико-математической модели, а вредное воздействие на население оценивается вероятностью
(4) Получены типичные зависимости вероятности вреда здоровью для условий воздействия низового лесного пожара низкой интенсивности. Предложены рекомендации по практическому применению программной реализации рассматриваемой физико-математической модели инженерами по разработке программного обеспечения в области прогнозирования последствий лесных пожаров.
Надеюсь, Вам было интересно узнать о новых разработках на стыке математического моделирования и общественного здоровья. Планируются и новые работы в этом направлении. Следите за новыми выпусками моего канала и подкаста Лесные пожары, где Вы можете послушать полную версию об этих разработках. Ссылка на расширенный выпуск на подкасте Лесные пожары на сервисе ЯндексМузыка ниже.
На сегодня всё!
До встреч на волнах интернета!