Аннотация В учебно-исследовательской работе «Математическое моделирование техногенного экологического загрязнения атмосферы парами аммиака при аварии на ОАО «Хладокомбинате», автор Будник Яна Игоревна, воспитанница МОУ ДОД ЭБЦ, ученицы 10 кл. МОУ Гимназии №9 г. Комсомольска-на-Амуре, (научный руководитель Чайка Альбина Николаевна, учитель химии, ПДО) изучила учебную и публицистическую литературу об интенсивном воздействии человека на природу, а также негативных, часто необратимых последствиях этого воздействия. Город Комсомольск-на-Амуре является крупнейшим промышленным центром Дальнего Востока. В городе много предприятий, которые возможно несут определенную опасность для здоровья населения по выбросам загрязнений в атмосферу, в воду, в почву. Выбросы могут быть результатом случайного сбоя в производственном цикле, техногенная авария или террористический акт. В поле исследований попало предприятие «Хладокомбинат». Предприятие находится в черте города - Привокзальном микрорайоне, недалеко расположены школы 34,23,6,31,15,42 в которых обучается около 6 тыс. учеников. Консультанты: Иванов К.Г.- начальник отдела охраны окружающей среды и природных ресурсов администрации города Комсомольска-на-Амуре, Инглик Т.Н.– кандидат фармацевтических наук, доцент, зав. кафедрой ОБЖ АмГПГУ, Гусельникова Е.В.– кандидат педагогических наук, заместитель директора филиала Хабаровского краевого института развития образования, Ясинский А.В.- зам. начальника управления ГО ЧС администрации города, Наседкин В.И.- главный специалист и Лисянский Е.Л.- начальник курса ГО управления по делам ГО ЧС. Цель исследования: состоит из двух компонентов. Научного: Смоделировать и математически рассчитать последствия загрязнения атмосферы парами аммиака в результате возможной техногенной катастрофы (на примере ОАО «Хладокомбинат» г.Комсомольска-на-Амуре); социального: Способствовать формированию у населения города компетентности в сфере безопасности жизнедеятельности.^ Задачи исследования: смоделировать экологическое техногенное загрязнение атмосферы парами аммиака (на примере ОАО «Хладокомбинат» г.Комсомольска-на-Амуре); изучить способы прогнозирования экологических ситуаций через математическое моделирование (в качестве экологических сценариев аварии рассматриваться: нарушение герметичности замкнутых объемов за счет коррозии, нарушения за счет технологического режима); выбрать методику определения показателей для оценки техногенного загрязнения атмосферы аммиаком на основе математического моделирования; провести цикл бесед и практических занятий с учащимися школ г. Комсомольска-на-Амуре по теме исследования; сделать вывод о состоянии изучаемой проблемы. Гипотеза: научный компонент: применение методов математического моделирования при прогнозировании негативных последствий возможных техногенных аварий, позволит более точно рассчитать их последствия при различных внешних факторах и выявить способы их минимизирования; социальный компонент: своевременное информирование и обучение навыкам безопасного поведения населения будет способствовать формированию экологической компетентности жителей города. Объект: техногенная экологическая авария. Предмет: аналитические и математические расчеты, математическое моделирование в прогнозировании последствий возможного заражения атмосферы парами аммиака при техногенной экологической аварии с учетом имеющейся информации. Методы исследования: математическое моделирование; метод Монте-Карло (метод статистического моделирования); метод А.А. Самарского (дельта-функция); метод эмпирической зависимости (скорости ветра, давления паров аммиака и массы химического вещества); метод сравнения статистических данных, комплексный педагогически эксперимент. Выбор методик определения показателей для оценки уровня загрязнения воздушной среды химически опасным веществом аммиаком подразумевает выполнения этой оценки аналитическими, математическими средствами. Практическая и теоретическая значимость работы: данные исследования расширяют теоретические знания и представления о возможных способах моделирования и прогнозирования, негативных последствий техногенных экологических аварий, математическими способами с целью предупреждения и выявления чрезвычайных ситуаций, а также уровня знаний населения необходимых для обеспечения собственной безопасности. Математическое моделирование процессов рассеяния примесей отравляющих химических веществ в атмосфере дает возможность построения полей концентрации этих веществ и предотвращения опасных ситуаций для здоровья человека. В промышленных холодильных установках в качестве хладагента применяют аммиак (в жидком виде), при испарении он поглощается большое количество теплоты. Старые технологические системы могут быть ненадежны, а их использование - сопряжено с риском для жизни. В случае попадания концентрированных паров аммиака в дыхательные пути человека возможен отек легких и летальный исход. Исследована экологическая ситуация при механическом повреждении герметичности цистерны хранения хладагента аммиака, (взрыв, авария местного значения). Для расчетов использовали методику Монте-Карло, метод статистического моделирования, где производится «розыгрыш» явления с помощью последовательных операций, дающих случайный результат. При числе повторений (от 4 и более (100), в зависимости от необходимой точности расчетов) метод дает статистически устойчивое сходство результата. Нами просчитаны 4 варианта аварии при выбросе аммиака на 20, 15,10 и 5 метров. В результате расчетов, несмотря на различные площади загрязнения атмосферы аммиаком и увеличения его радиуса разлива, объем аммиака в атмосферном загрязненным облаке остается одинаковым = 873 куб. м. При расчетах мы наблюдаем прямо пропорциональную зависимость увеличения площади заражения атмосферы аммиаком к высоте его выброса и увеличение скорости переноса зараженного облака к жилмассиву при сильном ветре. Опасность представляет интенсивность испарения аммиака с площади разлива, что приводит к вторичному загрязнению атмосферы. Для расчетов интенсивности испарения аммиака при различных погодных условиях, мы использовали метод А.А. Самарского – дельта-функцию. Выводы. Интенсивность испарения аммиака со свободной поверхности разлива прямо пропорционально скорости ветра. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее испарение. Во внимание брались 3 параметра по шкале Бофорта: штиль, умеренный и сильный ветер. При расчетах учитывались профиль ветра и миграция примеси в атмосфере, так как пары воды усиливают отравляющие свойства аммиака. Расчеты глубины городской зоны заражения по первичному и вторичному облаку дал следующие результаты: Глубина зоны заражения города вторичным облаком в 1,8 раза больше чем первичным. Площадь зоны заражения города вторичным облаком в 11 раз больше чем первичным. Время продолжительности действия зараженного облака на территории города (в зависимости от порывов ветра и погодных условий) от 33 минут до 2 час. 30 минут. Выявлено три зоны заражения Зона смертельного заражения - 112 м, Зона поражающих концентраций - 1197 м, Зона малых концентраций - 1820 м. Зараженное облако аммиаком накрывает дома спального района: при сильном ветре за 9 минут, при скорости ветра 2 м/с – за 18 минут, при скорости ветра 4 м/с – за 9 минут улицы Гаражная, Дикопольцева, Гамарника, Вокзальная, Пирогова, Магистральное шоссе, улицу Ленина на максимальную глубину до 1820 метров. Для реализации социальной направленности работы мы актуализировали данную экологическую проблему для школьников города и его руководства, в том числе через беседы с руководителем и специалистами ГОЧС, ОООСиПР. С учащимися 8-11 классов, школ города 23, 31, 6, 9, 34, эколого-биологический Центр, проживающих вблизи предприятия были проведены опросы, анкетирование. Охват школьников составил 276 чел. Опрос учащихся в рамках учебного эксперимента дал следующие результаты. Правильные ответы школьников по вопросам: о правилах поведения при загрязнении атмосферы аммиаком, о влиянии аммиака на здоровье, о правилах обращения с аммиаком, составили соответственно в среднем – 13 %, на вопрос о приёмах защиты организма от паров аммиака - правильных ответов было всего 2 %. В рамках формирующего эксперимента с учащимися был разработан и проведён цикла бесед и практических занятий по методу «Кейс-стади» (13 бесед о свойствах аммиака и его использовании, о необходимости этих знаний.), что позволило повысить уровень их компетентности, о чём свидетельствуют данные контрольного эксперимента, представленные на слайде. Результат на лицо, проведение практических занятий, (методом проблемного обучения с применением моделирования), привлекли большое внимание и интерес школьников. Правильных ответов от 76 до 100%. В рамках исследования мы посетили управление ОООСиПР, ГО ЧС, где познакомились с целями и задачами данной службы, педагогический университет, правление предприятия «Хладокомбинат», получили конкретные советы от специалистов, которые позволили нам разработать рекомендации: по вопросам повышения уровня знаний школьников и населения города способствующие формированию навыков безопасного поведения в экстремальных ситуациях. Работа состоит из: Введения, 9 глав, Заключения, Рекомендаций, Списка литературы и Приложения, всего 58 стр.