Лабораторна робота № 8
Тема: Моделювання і прогнозування впливу Миколаївського міського звалища на атмосферного повітря – 4 год.
Мета: ознайомитись з програмою LandGEM; навчитись прогнозувати зміни параметрів в об’єктах навколишнього середовища, використовуючи програму LandGEM (Landfill gas Emissions Model).
Об’єкт – Миколаївське міське звалище.
Актуальність – вирішення проблеми забруднення атмосферного повітря є одним з пріоритетних напрямків екологічних досліджень. Важливим етапом є контроль викидів в атмосферу забруднюючих газів, які виділяють полігони твердих побутових відходів. Програма LandGEM дозволяє визначати кількість забруднюючих газів, які надходять в навколишнє середовище в процесі експлуатації полігонів та визначати динаміку зміни цього впливу з роками.
В даній лабораторній роботі студентам запропоновано провести моделювання і прогнозування зміни концентрації метану, вуглекислого газу , ацетону та ін., визначити динаміку їх зміни за допомогою програми LandGEM.
Контроль знань проводиться у вигляді перевірки виконаних завдань із паралельним опитуванням.
Програма LandGEM (Landfill gas Emissions Model) являє автоматизований засіб для оцінювання інтенсивності викидів різноманітних газів зі звалищ, що дозволяє контролювати та проводити інвентаризацію відповідності експлуатації полігонів.
Пояснення до виконання роботи
Система може використовуватись при прогнозуванні забруднення середовища у багаторічному розрізі при накопиченні твердих відходів. Її робота ґрунтується на відомостях про хімічний склад відходів і використовує математичні моделі біологічного розкладення хімічних речовин у навколишньому середовищі. Таке розкладення призводить до виділення т.зв.. “смітникового” газу, який складається переважно з метану, діоксиду вуглецю і близько 1% т.зв.. неметанових органічних складових. Останні при потраплянні до атмосфери включаються у фотохімічні реакції і впливають на стан озонового шару. Крім того існує певна кількість випаровувань які залишаються в приґрунтовому шарі повітря.
Модель працює на основі даних, введених користувачем: вік звалища, обсяг твердих відходів за окремий рік, розрахункова місткість звалища, концентрація органічних неметанових компонентів, виявлена на основі спостережень, наявність інших видів сміття, в т.ч., небезпечних (codisposal). Інтенсивність виділення газової суміші для різних сховищ відходів може значно варіювати.
Розраховуються обсяги викидів метану (CH4), вуглекислого газу (CO2), неметанових органічних складових (NMOC) і переліку забруднювачів повітря, які були виявленні U.S. Environmental Protection Agency при аналізі даних моніторингу.
Моделі, використовують два головних параметри: Lo – потенційна метаногенеруюча здатність відходів, і k – інтенсивність утворення метану при розкладенні, яка показує як убуває швидкість метаногенерації після досягнення верхніх значень. Ці параметри моделі можна змінювати, якщо є відповідні данні вимірювань.
Значення Lo залежіть тільки від типу сміття і підвищується із підвищенням вмісту целюлози. Значення Lo варіюють в межах від 6.2 до 270 m3/Mg (EPA, 1991c). Якщо користувач не вводить значень, то використовуються значення за умовчанням: 170 m3/Mg для методики CAA і 100 m3/Mg для методики AP‑42.
Значення k – функція таких аргументів: (1) вологість відходів, (2) доступність споживних речовин для метаногенеруючих мікроорганізмів, (3) pH, і (4) температура. Значення показника k варіює за даними досліджень від 0.003 до 0.21 (EPA, 1991a). Якщо користувач не вводить значення k в систему, то використовується значення за умовчанням: 0.05 1/yr для методики CAA і 0.04 1/yr для методики AP‑42.
В модель також включені інші забруднювачі. Вони визначені як небезпечні забруднювачі повітря - hazardous air pollutant (HAP) або летучі органічні сполуки – volatile organic compound (VOC). Відповідно до назви речовини у внутрішній базі даних програми додається абревіатура HAP або VOC.
В модельному середовищі передбачено, що викиди забруднювачів повітря у процесі біодеградації при наявності інших токсичних відходів є більш високими ніж за умов їх відсутності. Через це введено два додаткових модельних сценарії: “Codisposal” – тобто звалище використовується для розміщення токсичних і нетоксичних відходів водночас; “No Codisposal” – на звалищі не розміщуються токсичні відходи. Якщо це достовірно не відомо, то використовується модельний сценарій “Codisposal”
Концентрація NMOC варіює від 240 до 14,300 ppmv. Використовуються три рекомендованих значення: 4000 ppmv (CAA); 2420 ppmv (AP-42, codisposal) і 595 ppmv (AP-42, no codisposal).
Програма була створена за допомогою Borland C++ 4.0.
