Новости

Математическое моделирование на страже экологии

news

Близкое расположение такого объекта как Байкал играет ключевую роль в исследованиях ученых Иркутского государственного университета. В частности, этому посвящены многие работы, которые ведет кафедра гидрологии и природопользования географического факультета ИГУ. Результаты исследовательской деятельности этого учебно-научного подразделения опубликованы в различных престижных журналах. Также закономерным итогом исследований служат изданные монографии. О работе кафедры рассказала ее заведующая, доктор технических наук, профессор Алла Вячеславовна Аргучинцева.

— Нас, как исследователей, прежде всего, интересуют вопросы математического моделирования различных процессов, связанных с Байкалом. Исходный материал в большинстве своем добывают наши студенты, магистранты, аспиранты. На его основе они пишут свои курсовые, выпускные, научные работы, а затем оформляют научные статьи. Вся эта работа позже вполне может вылиться в монографии и защиту кандидатских диссертаций.

Например, в 2017 году моя аспирантка Анастасия Ахтиманкина защитила диссертацию по промышленным источникам загрязнения в Иркутской области. Сейчас на защиту кандидатской выходит еще одна аспирантка Светлана Новикова, ее тема — загрязнение, в том числе шумовое, автотранспортом прибрежной территории Байкала, включая район Листвянки.

Можно сказать еще о работе нашего доцента Екатерины Сутыриной. Она специалист по дистанционному зондированию. Один из примеров ее деятельности — рассчитанное пятно теплового загрязнения в прибрежных районах Северобайкальска. То есть, в этом месте температура воды выше, чем окружающая среда Байкала, что говорит о сбросе в Байкал воды, отработанной некими антропогенными источниками.

— А чем вредно повышение температуры?

— Дело в том, что и эндемики, и различная другая живность в Байкале приспособлена к определенным параметрам температуры. Когда эта температура становится неустойчивой, то, как правило, живность погибает.

Кстати говоря, когда мы проводили расчеты по БЦБК, то доказывали, что на побережье Байкала не должно быть никаких промышленных производств, ведь любое из них имеет отходы, которые обычно сбрасываются в озеро или в атмосферу. И нас годами пытались убедить, что такие производства имеют замкнутый цикл. В результате…теперь никто не знает — куда девать лигнин (отходы БЦБК общим объемом 6,5 млн тонн). Если вдруг произойдет землетрясение или селевой скат, то, в сравнении, весь вред, который доставил Байкалу БЦБК, будет семечками.

Много неприятностей Байкалу доставляет Селенга, большая часть которой вместе с притоками протекает по территории Монголии. Оттуда к нам попадает достаточно много органических и неорганических загрязняющих веществ. А сейчас этот вопрос усугубляет ГЭС (Монголия планирует строительство каскада ГЭС на Селенге). Меня попросили дать экспертное мнение на эту проблему, но для этого требуется провести определенные расчеты. А правильное описание процессов математическими уравнениями позволит сделать верные выводы.

— Например?

— Например, при оценке влияния Гусиноозерской ГРЭС на воздушное пространство и перенос масс в сторону Байкала мы получили очень интересный результат с помощью математического моделирования.

Смотрите, существуют данные наблюдений — это интегральная или суммарная характеристика, которая учитывает вклад печного отопления, дальнего переноса, пыления отвалов, гольцов и т.д. Согласно им, наибольшее загрязнение приземного слоя воздуха — в апреле и мае. По нашим же расчетам в эти месяцы ГРЭС вносила наименьшее загрязнение. Противоречие.

Все дело в том, что ветровая деятельность усиливается как раз в апреле и мае, когда сходит снежный покров, и отрыв частиц от грунта очень высокий. Нужно сказать, что в Гусиноозерске очень песчаная, зольная подстилающая поверхность (грунт). А так как наблюдения проводятся на высоте всего два метра, вот и получаются такие данные наблюдений, которые регистрируют в основном пыление земной поверхности.

Наши же расчеты позволяют сделать вывод о том, что с усилением ветра примесь быстрее рассеивается над подстилающей поверхностью. Это вполне реальное объяснение, показывающее, что не всегда можно сравнивать результаты измерений с результатами расчетов.

— Вы проводите математическое моделирование различных процессов, даете этому объяснение, то есть, ваша роль по большей части теоретическая. А какова практическая значимость? 

— Приведу вам два примера. На севере Хабаровского края обнаружили залежи цветных металлов. Для их извлечения, соответственно, требуется металлургический комбинат. Тогда было предложено более 20 вариантов мест. Все их просчитали в Санкт-Петербурге по стандартной методике, определяющей загрязнение атмосферного воздуха, и признали адекватными. Но после этого хабаровчане обратились еще и к нам.

Мы смоделировали метеорологическую ситуацию, привлекли довольно сложные математические модели и рассчитали возможности загрязнения атмосферы при различных метеорологических ситуациях. И вот наши расчеты показали, что все предложенные варианты мест плохи. Позже, по нашим расчетам хабаровчанам удалось доказать, что через некоторое время погибнет большой участок Амура, не будет никакой живности и погибнет большая площадь девственной тайги. В итоге, строительство запретили, технику вывезли, ископаемые законсервировали.

И второй пример. Правда, это произошло в 90-е годы, но ситуация как трагичная, так и очень интересная с точки зрения науки. Тогда в Ангарске резко повысилась обращаемость в медицинские учреждения, в том числе были зарегистрированы летальные исходы среди населения, страдающего легочными заболеваниями. Было понятно, что это связано с атмосферным воздухом. Но что и кто?

По обращению властей Ангарска мы взялись за расчеты: сняли всю метеорологическую ситуацию до увеличения обращаемости, обработали ее в период обострения и промониторили после спада. Кроме того, нам представили все выбросы, произошедшие в расчетное время. В результате мы вычислили направление, откуда пришел загрязненный воздух, и предложили два варианта. Первый — авария на Ангарском заводе органического синтеза. Второй — выброс на неизвестном нам предприятии, расположенном между этим заводом и находящимся в этом же направлении белково-витаминным комбинатом. После этого к нам пришли «из органов» и спросили — откуда нам известно об этом подземном заводе? Получается, наши расчеты вычислили секретное предприятие, что подтвердили те самые люди в погонах. Ну, а после проведенных проверок верным оказался первый вариант — на Ангарском заводе органического синтеза произошел залповый выброс вредных веществ в атмосферу. Было следствие, но чем это закончилось — нас не интересовало. Главное, что выводы по нашим расчетам были сделаны правильно.

— Алла Вячеславовна, примеры, безусловно, интересные и показательные, но как обстоят дела в наше время? Принимаются ли во внимание ваши расчеты сегодня?

— И принимаются, и, к сожалению, не принимаются. В 2015 году на льду Ершовского залива проводились автомобильные соревнования. Мой интерес это привлекло тем, что трасса гонок проходила по водозабору, который обеспечивает питьевой водой Иркутск и Шелехов. Мы взяли пробы снега до соревнований и сразу же после них. Надо сказать, что всего там, вместе с автомобилями болельщиков, было около 500 машин. Анализ проб показал значительное увеличение загрязняющих веществ: кремния – в 112 раз, железа в 30 раз, фосфора в 10 раз, хлора в 11 раз и т.д. Результаты были переданы нашему губернатору и на следующий год соревнования там запретили проводить. А через некоторое время их опять разрешили — это к тому, что наши расчеты одновременно принимаются и не принимаются.

В этом году мы планируем провести еще раз подобные исследования, сделаем расчеты по моей методике, которая была апробирована, в том числе, в лимнологическом институте, и покажем – что и в каком количестве попадает в Байкал. Надеюсь, мы успеем представить результаты на традиционном мартовском совещании в администрации правительства Иркутской области. И надеюсь, мы будем услышаны.

Управление информационной политики ИГУ
Телефон: 521-971