Техника - молодёжи 1983-12, страница 37

ЛАУРЕАТЫ ПРЕМИИ ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

изводственных потоков» очистной «отрасли», находящейся на стыке природы и промышленности.

За основу работы Е. Рюмина взяла данные стоков промышленности в бассейне реки Волги, испытывающей огромное «давление» со стороны развивающейся индустрии. Она увязала в единой математической системе «потребности» и производственные возможности как очистной «отрасли», так и других, промышленных отраслей. Объемы стоков были приняты пропорциональными объемам производства; количество различных промышленных продуктов, идущих на обеспечение очистных сооружений (химических реагентов, машин), также пропорциональны объемам очищаемых с их помощью стоков. Главным условием, которому должно было удовлетворять любое решение этой системы уравнений, конечно, было обязательное выполнение производственных отраслевых планов. Основой для формирования плана очистной «отрасли» служило количество переработанных, очищенных стоков (этот критерий определялся, исходя из ме-дико-биологических нормативов).

Для Поволжского экономического района Рюмина составила баланс планов по 18 ведущим отраслям. Получила 29 уравнений с 29 неизвестными. Решение этой системы сразу же дало ответ на такой существенный вопрос: как скорректировать объемы выпуска той или иной продукции экономического района, чтобы обеспечить должный уровень обезвреживания стоков? Оказалось, что в Поволжском районе предприятия нефтеперерабатывающей промышленности должны увеличить объем своей продукции в среднем на 6 %, химические заводы на 5 %, машиностроительные заводы — на 1 % и т. д. Вся эта прибавка продукции (в необходимой номенклатуре) пойдет на природоохранные нужды. В среднем для полного удовлетворения потребностей новой «отрасли» общее производство в Поволжье предстояло увеличить на 2 %. Не так уж это и много» если иметь в виду практически полное обезвреживание и фильтрацию вод, сбрасываемых в нашу красавицу Волгу!

Подобные балансовые уравнения, считает Е. Рюмина, могут быть полезны при составлении перспективных планов развития для экономических регионов; причем расчеты можно провести не только для вод, но и для выбросов пыли и газов в атмосферу, для бытовых отходов.

Следующим шагом стало создание так называемых имитационных моделей. Описывая, как именно изменяется состояние среды под влиянием загрязнений, они позволяют оценить различные варианты предотвращения ущерба, наносимого природе (с м. рис.). Изменения в каждом звене це

почки блоков — «промышленность», «среда» (здесь — бассейн, водоем, в который сбрасываются стоки), «экологические последствия», «охранные мероприятия» и другие — описываются математическими уравнениями, закладываемыми в ЭВМ. Наиболее сложно в математическом виде, конечно, было описать природные факторы, например, процессы, происходящие в загрязняемом бассейне; только приближенно их можно выразить системой дифференциальных уравнений. Блок «экологические последствия» характеризует зависимость от загрязнений наиболее существенных качеств природы — это могут быть рыбные запасы, пищевые свойства воды, богатство флоры по берегам.

В блоке «природоохранные мероприятия» учтено не только действие законодательных, нормативных и других ограничительных мер, но прежде всего проектирование и строительство капитальных очистных сооружений, и даже то, что и во время их возведения водоемы продолжают, как правило, с возрастающей интенсивностью загрязняться. Эти и многие другие обстоятельства были учтены Рюминой в ее имитационных моделях, на которых в зависимости от начальных условий были просчитаны сотни вариантов.

При этом выявились интересные особенности в поведении среды, которая определенное время сопротивляется загрязнениям, компенсируя их вредное воздействие до последней

Изменение состояния биосферы ■ зависимости от строительства очистных сооружений. Обозначения: Ti — период освоения капитальных вложений в очистные сооружения; Т₂ — период полного выхода на проентную мощность; М — коэффициент ввода в эксплуатацию мощностей очистных сооружений, отражающий степень и объемы очистки; Э — комплексный обобщенный показатель экологической ценности биосферы; 100 — условный уровень нормальной биосферы; Эост — уровень остаточной деградации биосферы.

возможности, и только потом «сдается». Однако плата за злоупотребление терпением природы оказывается высокой. Если загрязнение водоема превысило некоторый допустимый уровень (далеко не всегда «критический» по принятым нормам), то возможна упорная экологическая «деградация» бассейна и спустя многие годы после ввода в действие эффективно работающих очистных сооружений (см. рис.). Со временем природа выходит из этого своеобразного шока, но никакие усилия по очистке и улучшению состава биосферы будут не способны Полностью возродить ее первозданную чистоту.

На основе разработанных Е. Рюминой имитационных моделей можно с большим опережением предсказывать подобные изменения в природе того или иного региона и рационально, своевременно планировать строительство очистных сооружейий, определяя сроки ввода их в действие. Ну а самый общий вывод, конечно, ясен и без ЭВМ: чем раньше начинается качественная очистка стоков и других отходов, загрязняющих среду, тем дешевле в конечном счете это обойдется нашей экономике.

В дальнейшем при сравнении различных стратегий очистки в поисках таких ее вариантов, которые при минимальных затратах давали бы ожидаемый эффект, выявилось, что экономически выгоднее бывает нередко разбавлять загрязненную воду... чистой, например, построив водохранилище. Однако нужно иметь в виду, что здесь выгода условная, она реальна лишь для локального региона. Ведь при таком варианте вредные отходы независимо от того, сильно или слабо они разбавлены, в конце концов все равно попадают либо в Мировой океан, либо в замкнутый бассейн.

Так что для охраны биосферы в целом безусловно предпочтительнее варианты очистки, основанные не на разбавлении стоков, а на их утилизации, нейтрализации и фильтрации. И конечно, самый выигрышный для природы вариант — это создание безотходных производств.

С помощью оптимизационных моделей можно выбирать места для наилучшего размещения новых промышленных предприятий. Однако для широкого использования таких моделей в практике пока еще не хватает нормативной информации по допустимым и предельным загрязнениям среды. Эти данные с учетом особенностей регионов должны поставить медики и биологи.

Работа Елены Рюминой продолжается. Новые принципы построения экологических моделей можно использовать в решениях задач большого масштаба, которые помогут сохранить «природное здоровье» целым континентам.

35