Математическое моделирование воздействия

Математическое моделирование воздействия является косвенным методом определения воздействия , особенно воздействия на человека загрязнителей окружающей среды . Это полезно, когда прямое измерение концентрации загрязняющих веществ невозможно, поскольку для прямого измерения иногда требуются квалифицированные специалисты и сложное и дорогое лабораторное оборудование. Возможность делать выводы в отсутствие прямых измерений делает моделирование воздействия мощным инструментом прогнозирования воздействия путем изучения гипотетических ситуаций. Это позволяет исследователям задавать вопросы «что, если» о сценариях воздействия.

Моделирование воздуха в помещении

Математическое моделирование обычно используется для определения воздействия на человека загрязнения воздуха внутри помещений . Исследования показали, что люди проводят около 90% своего времени в помещении, а уровень загрязнения внутри помещения может быть таким же или даже выше, чем снаружи, из-за присутствия в помещении нескольких источников загрязнения в сочетании с плохой вентиляцией. Для моделирования воздуха в помещении требуется информация о ряде параметров, включая скорость воздухообмена, скорость осаждения , интенсивность выбросов из источника и физический объем помещения. Внутреннюю среду можно рассматривать как закрытые системы , поэтому модели, описывающие ее, обычно основаны на уравнении « баланса массы ». Предполагается также, что загрязняющее вещество, выбрасываемое во внутреннюю среду, мгновенно распространяется равномерно по всей системе, так что концентрация одинакова в любой точке пространства и в любой момент времени. Математически общую массу загрязняющих веществ, выброшенных внутрь камеры за время T, можно выразить как

G _{источник} (Т) = $\int _{0}^{T}g(t)\,dt$

где

G _{Источник} (T) = общая масса, внесенная источником за период времени T (например, мг)

g(t) = скорость потока выбросов как функция времени t (например, мг/мин)

Полную массу, потерянную за время T, можно выразить как

Q _{потерян} (T) = $\int _{0}^{T}wx(t)\,dt$

где

Q _Потеря (T) = общая масса, потерянная из камеры за время T (например, мг)

x(t) = концентрация загрязняющего вещества в воздухе, выходящем из камеры (например, мг/м ³ )

w = скорость потока воздуха, выходящего из камеры (например, м ³ /мин)

Следуя принципу уравнения «баланса массы», общая масса в камере в момент времени T представляет собой разницу между двумя приведенными выше уравнениями: массу, созданную за время T, минус массу, потерянную за время T. Это значение также можно рассчитать по формуле уравнение

Общая масса внутри камеры в момент времени T = vx(T)

Моделирование воздействия загрязнения воздуха на человека

Есть две важные части информации, которые необходимы для расчета воздействия на человека. К ним относятся данные о 1) местонахождении человека или лиц, подвергшихся воздействию, и 2) концентрации загрязняющих веществ в различных местах. Это можно выразить математически как сумму произведений времени, проведенного человеком в этих разных местах, на усредненные по времени концентрации загрязнителей воздуха , происходящие в этих местах.

Е _п = $\sum _{i=1}^{m}$ С _пи Т _пи

где

T _pi — время, проведенное человеком p в микросреде i , C _pi — концентрация загрязнителя воздуха, с которым сталкивается человек p в микросреде i , E _p — интегрированное воздействие для человека p, а m — количество различных микросред.

Как упоминалось выше, знание местонахождения человека или отдельных лиц очень важно при попытке определить степень загрязнения воздуха. При отсутствии данных, полученных в результате прямого наблюдения, можно использовать данные о характере деятельности человека. Эти данные можно найти в нескольких отчетах, проведенных Агентством по охране окружающей среды США . Данные были собраны в рамках Национального исследования моделей человеческой деятельности (NHAPS) и содержат репрезентативный срез 24-часовых моделей ежедневной активности. Эти данные можно использовать для создания моделей воздействия при вдыхании, которые могут служить полезными инструментами общественного здравоохранения для эпидемиологии , образования, вмешательства, оценки риска и создания руководств по качеству воздуха.

См. также

• Прогнозирующее моделирование потребления

Ссылки

Отт, В.Р., Штайнеманн, АК, Уоллес, Л.А. Анализ воздействия. ЦРК Пресс (2007)

Внутренняя история: Руководство по качеству воздуха в помещении. Агентство по охране окружающей среды США (2009 г.)