Forecasting Zones of Air Pollution from Solid Waste Landfills

ENG: Purpose. The work is aimed at developing a mathematical model that allows to quickly calculate the area of chemical air pollution during the emission of hazardous substances from solid waste landfills. The mathematical model takes into account meteorological parameters, geometric shape of the landfill, intensity of emission of hazardous substances from the landfill. Methodology. The two-dimensional equation of convective diffusion transfer of a conservative impurity from the atmosphere is used to analyze the intensity and size of chemical air pollution during the emission of hazardous substances from the landfill. A difference scheme of splitting is used to numerically solve the equation of convective-diffusive transfer of an impurity. The emission of hazardous substances from the landfill is modeled using the Dirac delta function. Findings. The developed mathematical model takes into account the main physical factors that affect the process of dispersion of hazardous substances from the landfill. On the basis of the developed numerical model, a computational experiment was conducted to assess the impact of the landfill on the environment. Originality. On the basis of the developed numerical model, a computer code was developed that allows predicting chemical pollution of the atmospheric wind and the underlying surface in the event of emission of hazardous substances from the surface of a solid waste landfill. The developed model and computer code make it possible to quickly assess the extent and intensity of environmental pollution from landfills, which is important when selecting sites for new or reconstructed landfills. Practical value. The software implementation of the developed numerical model was carried out, and a computational experiment was conducted to illustrate the effectiveness of using the model to solve applied problems related to the impact of landfills on the environment. The results of the numerical experiment are presented.

UKR: Мета. Робота спрямована на розробку математичної моделі, яка дозволяє швидко розрахувати зону хімічного забруднення атмосферного повітря в разі емісії небезпечних речовин від полігонів твердих побутових відходів. Математична модель повинна враховувати метеорологічні параметри, геометричну форму полігону, інтенсивність емісії небезпечних речовин від полігону твердих побутових відходів. Методика. Для аналізу інтенсивності та розмірів хімічного забруднення атмосферного повітря в разі емісії небезпечних речовин від полігону використано двовимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу консервативної домішки від атмосфери. Чисельне розв’язання рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки виконано за допомогою різницевої схеми розщеплення. Емісію небезпечних речовин від полігону змодельовано з використанням дельта-функції Дірака. Результати. Розроблена математична модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання небезпечних речовин від полігону. На основі розробленої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент для оцінки впливу полігону на навколишнє середовище. Наукова новизна. На базі запропонованої чисельної моделі розроблено комп’ютерний код, що дозволяє прогнозувати хімічне забруднення атмосферного повітря та підстильної поверхні у випадку емісії небезпечних речовин від поверхні полігону для твердих побутових відходів. Розроблена модель і комп’ютерний код дають можливість швидко оцінювати розміри та інтенсивність забруднення довкілля від полігонів, що важливо під час вибору ділянок під полігони, які створюють, або ті, що будуть реконструйовані. Практична значимість. Здійснено програмну реалізацію розробленої чисельної моделі, проведено обчислювальний експеримент, що проілюстрував ефективність використання моделі для розв’язання прикладних задач, які пов’язані з впливом полігонів на навколишнє середовище. Наведено результати чисельного експерименту.