Введение к работе
Актуальность проблемы
Сложность и взаимосвязь природных процессов вызывают необходимость системного подхода при организации наблюдений за загрязнением окружающей среды. Полученные в результате наблюдений данные должны служить информационной основой для решения задач регулирования качества окружающей среды - конечной цели мониторинга. В рамках программы ЮНЕП. (Программа,- ООН по окружающей среде) в нашей стране уже создана сеть наблюдений как составная часть Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГЕМОС). Конечными целями глобального и регионального мониторинга загрязнений в системе ГЕМОС являются:
- определение концентраций приоритетных загрязнений
(загрязняющих веществ) в среде, их распределения в простран
стве и изменчивости во времени;
оценка величиной скоростных потоков загрязняющих веществ и вредных продуктов их химических взаимодействий;
обеспечение унифицированных методов пробоотбора и анализа для получения сравнимых между странами результатов и обмен опытом по организации систем мониторинга. Значение и место лабораторнії экологического мониторинга можно определить при рассмотрении организации системы экологического мониторинга.
Такая сеть предусматривает создание службы наблюдений более чем в 450 городах территории СССР.
Из рассмотрения схемы видно, что в ней должны широко использоваться разнообразные технические средства контроля загрязнений, располагаемые на стационарных и передвижных станциях.
Экономические трудности последних лет вызывают сомнение в том, что в ближаіішис годы сеть стационарных наблюдении может быть существенно расширена.
Выходом из создавшегося положения является качественное изменение структуры системы мониторинга, и, в эдетности, опережающее развитие передвижных лабораторий экологиче-
ского контроля загрязнений окружающей среды, а также автоматических сигнализаторов превышения допустимых концентраций загрязнения среды.
В связи с этим разработка мобильных лабораторий экологического контроля загрязнений, а также оборудования таких лабораторий является актуальной задачей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является разработка мобильной лаборатории на базе автомобиля КАМАЗ для экологического контроля загрязнений окружающей среды, разработка, обоснование и выбор средств для аналитического комплекса мобильных лабораторий, разработка и исследование информационно-измерительной системы обработки аналитической информации для мобильных лабораторий.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
проведен анализ типовых загрязнителей воздушной среды жилой и рабочей зон, а также загрязнителей водной среды;
проведен анализ информационных характеристик различных аналитических методов определения концентраций загрязнителей в окружающей среде;
- проанализированы средства для контроля загрязнений
окружающей среды, выбран состав аналитического комплекса
для мобильных лабораторий;
разработана структурная схема информационно-измерительной системы для мобильных лабораторий, разработаны схемы интерфейсов с использованием текстовых методов измерений для сопряжения аналитических приборов с персональным компьютером лаборатории;
определен априорный закон распределения аналитических сигналов в аналитическом комплексе мобильной лаборатории, на основании чего предложен оптимальный закон квантования аналого-цифровых прсобразоватслсіі в интерфейсах сопряжения аналитических приборов с персональным компьютером;
разработаны конструкции мобильных лабораторий на базе автомобиля КАМАЗ и крейсерской яхты, разработаны средства для экспресс-анализа загрязнений водной среды.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Методы базируются на системном анализе полученных данных, дифференциальном и интегральном исчислении, теории дискретной фильтрации, теории вероятностей. При экспериментальных исследованиях - внимание уделено вопросам математического моделирования сигналов.
Научная новизна
1. Предложена обобщенная модель сети экологического мо
ниторинга.
2. Предложена классификация аналитических методов и
средств для аналитических измерений по информационным
параметрам.
-
Предложен способ определения априорных законов распределения аналитических сигналов.
-
Определен оптимальный закон квантования аналого-цифровых преобразователей в интерфейсах сопряжения аналитических приборов с персональным компьютером.
5. Разработана структурная схема информационно-из
мерительной системы повышенной точности для мобильных ла
бораторий.
6. Предложена компоновка мобильных лабораторий экологи
ческого контроля загрязнений окружающей среды на базе авто
мобиля КАМАЗ и крейсерской яхты.
Практическая ценность
Предложенные мобильные лаборатории позволяют оперативно н надежно определять концентрации загрязнителей в воздушной и водной среде, проводить идентификацию источников загрязнении, прогноз последствий загрязнений окружающей среды.
Предложенный способ определения информационных характеристик аналитических сигналов позволяет в конечном результате снизить избыточность аналитической информации, что даст возможность упростить схемы интерфейсов сопряжения аналитических приборов с вычислительными средствами и расширить диапазоны преобразования сигналов.
Предложенные схемы интерфейсов позволяют повысить точность и частоту измерений аналитических сигналов.
Результаты работ могут найти применение в охране окружающей среды, в геологических и геофизических исследованиях земли и морских шельфов, при разработке средств анализа продукции химической, нефтехимической, микробиологической промышленности, сельского хозяйства, а также в медицинских исследованиях.
Реализация результатов работы
На основании проведенных исследований разработана мобильная лаборатория для экологического контроля загрязнений окружающей среды на базе автомобиля КАМАЗ, а также
крейсерской яхты, разработана информационно-измерительная система для мобильной лаборатории, разработаны интерфейсы сопряжения аналитических приборов с персональным компьютером, разработаны средства для экспресс-контроля загрязнений воды.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 8 печатных работ.