DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/164923

MINIMIZATION OF THE CHEMICAL POLLUTION LEVEL AT THE WORKING ZONES IN OPEN AREAS USING SCREENS

M. M. Biliaiev, T. I. Rusakova, V. I. Shynkarenko

Abstract


Purpose. The scientific work aims to develop a new method for assessing the level of chemical air pollution in working zones located in open areas near highways using screens of different heights. Methodology. The analytical method for calculating the airflow velocity field near protective screens is based on the mathematical apparatus of the theory of complex variable functions, which allows obtaining the value of the velocity potential and the flow function, to calculate the velocity value at any point of the plane with a screen of different height. The obtained velocity field is used to calculate the level of carbon monoxide concentration in the numerical solution of the two-dimensional mass transfer equation. Findings. The developed program of numerical calculation allows conducting computational experiments on the effectiveness of the use of protective screens, taking into account changes in their geometry and meteorological conditions. The developed method based on the obtained concentration field makes it possible to carry out an assessment of the risk of chronic intoxication for the employees of the take-out trade, who are within the zone of the emission source (highway) for a long time. Originality. The regularities of changes in the concentration of carbon monoxide are established depending on the distance to the emission source at a height of 2 m from the ground in the presence of a screen of a certain height and in its absence. A risk assessment of chronic carbon monoxide intoxication has been carried out for take-out trade workers near the highway. It is shown that the presence of the screen reduces the risk of chronic CO intoxication by 10% as compared to its absence. Increasing the screen height to 1.8 m reduces the risk of chronic intoxication by 6% relatively to the situation when the screen height is 1.2 m. Practical value. The developed numerical-analytical method for calculating the level of chemical pollution in working zones in open areas and the program «Screen» created on its basis allow us to carry out a prompt forecast of atmospheric air pollution level with carbon monoxide taking into account the effectiveness of the screens. Quantitative results are necessary at the planning stage of trading places near highways, during the architectural-planned reorganization of adjacent developments.


Keywords


highway; complex potential; dispersion of impurities; functional area; risk of disease

Full Text:

PDF HTML

References


Alymov, V. T., & Tarasova, N. P. (2004). Tekhnogennyy risk. Analiz i otsenka: uchebebnoe posobie dlya vuzov. Moscow: Akademkniga. (in Russian)

Beskrovnaya, E. V., & Skopenko, V. P. (2011). Monitoring study of atmosphere pollution by vehicles in desnyanskiy region Kyiv city. Hihiiena naselenykh mists, 57, 72-76. (in Ukrainian)

Biliaiev, M. M., Slavinska, O. S., & Kyrychenko, R. V. (2016). Numerical prediction models for air pollution by motor vehicle emissions. Science and Transport Progress, 6(66), 25-32. doi: 10.15802/stp2016/90457 (in Russian)

Vnukova, N. V., & Zhelnovach, G. M. (2011). Selection of autotransport systems environmentally significant parameters to assess environmental hazard of roadside area. Ecological Safety, 2/2011(12), 119-123. (in Ukrainian)

Babii, V. F., Khudova, V. N., Kondratenko, Y. Y., & Ponomarenko, A. N. (2011). Impact of transport factors on the ecological state in large cities. Hihiiena naselenykh mists, 58, 57-60. (in Ukrainian)

Kochin, N. Y., Kibel, I. A., & Roze, N. V. (1963). Teoreticheskaya Gidromekhanika (Vol. 1-2). Moscow: Fizmatlit. (in Russian)

Chernychenko, І. О., Pershehuba, Y. V., Lytvynenko, О. М., & Shvaher, O. V. (2010). Osoblyvosti formuvannia kantserohennoho ryzyku dlia naselennia, shcho prozhyvaie v zoni vplyvu avtomahistrali. Hihiiena naselenykh mists, 56, 159-167. (in Ukrainian)

Pryshchepov, O. F., & Levytska, O. S. (2009). Osoblyvosti rozsiiuvannia shkidlyvykh rechovyn vykydiv avtotransportu u povitri v umovakh mista. Naukovi pratsi [Chornomorskoho derzhavnoho universytetu imeni Petra Mohyly kompleksu «Kyievo-Mohylianska akademiia»]. Seriia: Tekhnohenna bezpeka. Radiobiolohiia, 111(98), 139-146. (in Ukrainian)

Pryshchepov, O. F., & Levytska, O. S. (2008). Otsinka stanu zabrudnennia atmosfernoho povitria oksydom vuhletsiu na avtomahistraliakh mista Mykolaieva. Naukovi pratsi [Chornomorskoho derzhavnoho universytetu imeni Petra Mohyly kompleksu «Kyievo-Mohylianska akademiia»]. Seriia: Tekhnohenna bezpeka. Radiobiolohiia, 77(64), 70-74. (in Ukrainian)

Rusakova, T. I. (2015). Evaluation of ecological situation in case of accidents on township roads. Science and Transport Progress, 2(56), 65-76. doi: 10.15802/stp2015/42171 (in Russian)

Zgurovskiy, M. Z., Skopetskiy, V. V., Khrushch, V. K., & Belyaev, N. N. (1997). Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya zagryazneniya v okruzhayushchey srede. Kуiv: Naukova dumka. (in Russian)

Bruno, L., Fransos, D., & Lo Giudice, A. (2018). Solid barriers for windblown sand mitigation: Aerodynamic behavior and conceptual design guidelines. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 173, 79-90. doi: 10.1016/j.jweia.2017.12.005 (in English)

Biliaiev, M. М., Rusakova, T. I., Kolesnik, V. Y., & Pavlichenko, А. V. (2017). Determination of areas of atmospheric air pollution by sulfur oxide emissions from mining and metallurgical and energy generating enterprises. Scientific Bulletin of National Mining University, 3, 100-106. (in English)

Li, B., & Sherman, D. J. (2015). Aerodynamics and morphodynamics of sand fences: A review. Aeolian Research, 17, 33-48. doi: 10.1016/j.aeolia.2014.11.005 (in English)


GOST Style Citations


  1. Алымов, В. Т. Техногенный риск. Анализ и оценка : учеб. пособие для вузов / В. Т. Алымов, Н. П. Тарасова. – Москва : Академкнига, 2004. – 118 с.
  2. Безкровна, О. В. Організація моніторингового дослідження забруднення повітря автотранспортом у Деснянському районі м. Києва / О. В. Безкровна, В. П. Скопенко // Гігієна населених місць : зб. наук. пр. – Київ, 2011. – Вип. 57. – С. 72–76.
  3. Беляев, Н. Н. Численные модели для прогноза загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта / Н. Н. Беляев, Е. С. Славинская, Р. В. Кириченко // Наука та прогрес транспорту. – 2016. – № 6 (66). – С. 25–32. doi: 10.15802/stp2016/90457
  4. Внукова, Н. В. Вибір екологічно значимих параметрів автотранспортних систем для оцінки екологічної небезпеки придорожнього простору / Н. В. Внукова, Г. М. Желновач // Екологічна безпека. – 2011. – № 2/2011 (12). – С. 119–123.
  5. Вплив транспортних чинників на екологічний стан великих міст / В. Ф. Бабій, В. М. Худова, О. Є. Кондратенко, А. М. Пономаренко // Гігієна населених місць : зб. наук. пр. – Київ, 2011. – Вип. 58. – С. 57–60.
  6. Кочин, Н. Е. Теоретическая гидромеханика : учебник : в 2 ч. / Н. Е. Кочин, И. А. Кибель, Н. В. Розе. – Москва : Физматлит, 1963. – Ч. 1. – 583 с.
  7. Особливості формування канцерогенного ризику для населення, що проживає в зоні впливу автомагістралі / І. О. Черниченко, Я. В. Першегуба, О. М. Литвиненко, О. В. Швагер // Гігієна населених місць : зб. наук. пр. – Київ, 2010. – Вип. 56. – С. 159–167.
  8. Прищепов, О. Ф. Особливості розсіювання шкідливих речовин викидів автотранспорту у повітрі в умовах міста / О. Ф. Прищепов, О. С. Левицька // Наукові праці [Чорноморського державного університету імені Петра Могили комплексу «Києво-Могилянська академія»]. Серія: Техногенна безпека. Радіобіологія. – 2009. – Т. 111, вип. 98. – С. 139–146.
  9. Прищепов, О. Ф. Оцінка стану забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю на автомагістралях міста Миколаєва / О. Ф. Прищепов, О. С. Левицька // Наукові праці [Чорноморського державного університету імені Петра Могили комплексу «Києво-Могилянська академія»]. Серія: Техногенна безпека. Радіобіологія. – 2008. – Т. 77, вип. 64. – С. 70–74.
  10. Русакова, Т. И. Оценка экологической ситуации при авариях на дорогах города / Т. И. Русакова // Наука та прогрес транспорту. – 2015. – № 2 (56). – С. 65–76. doi: 10.15802/stp2015/42171
  11. Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде / М. З. Згуровский, В. В. Скопецкий, В. К. Хрущ, Н. Н. Беляев. – Киев : Наук. думка, 1997. – 368 с.
  12. Bruno, L. Solid barriers for windblown sand mitigation: Aerodynamic behavior and conceptual design guidelines / L. Bruno, D. Fransos, A. Lo Giudice // Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics. – 2018. – Vol. 173. – Р. 79–90. doi: 10.1016/j.jweia.2017.12.005
  13. Determination of areas of atmospheric air pollution by sulfur oxide emissions from mining and metallurgical and energy generating enterprises / M. М. Biliaiev, T. I. Rusakova, V. Y. Kolesnik, А. V. Pavlichenko // Науковий вісник НГУ. – 2017. – № 3. – C. 100–106.
  14. Li, B. Aerodynamics and morphodynamics of sand fences: A review / B. Li, D. J. Sherman // Aeolian Research. – 2015. – Vol. 17. – Р. 33–48. doi: 10.1016/j.aeolia.2014.11.005




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)