Методические подходы к пространственной идентификации вероятных источников неприятного запаха в атмосферном воздухе на основе методов нечеткой логики

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2024-4-2.pdf
УДК: 
504.3.054: 613.157: 510.22
DOI: 
10.21668/health.risk/2024.4.02
Авторы: 

Н.В. Зайцева, И.В. Май, Д.А. Кирьянов, С.В. Клейн, В.М. Чигвинцев, А.А. Клячин

Организация: 

Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, Российская Федерация, 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, 82

Аннотация: 

Рассматривается задача поиска неизвестного источника запахового загрязнения, относящаяся к классу «существенно неопределенные задачи», для которой предложено формальное решение. Проблема неприятного запаха актуальна для многих селитебных территорий крупных городов и промышленных центров. Несмотря на меры госу-дарственного контроля выбросов, в том числе от мест утилизации отходов, неустановленные источники загрязнений нередко вызывают многочисленные жалобы населения. Отмечается влияние запахового загрязнения на здоровье, в том числе на дыхательную, сердечно-сосудистую и нервную системы, снижение качества жизни и уровня адаптации. Основными источниками запахов чаще всего являются промышленные предприятия, очистные сооружения и объекты переработки отходов. При этом сложность контроля качества воздуха обусловлена субъективностью восприятия запахов и их многокомпонентностью.

Предложенный подход к поиску источников неприятного запаха базируется на применении статистики жалоб населения и современных методов теории нечетких множеств. Статистика жалоб, формируемая жителями, имеет субъективный и эмоциональный характер. В методе запах представлен как лингвистическая переменная, учитывающая качество, интенсивность запаха и погодно-климатические условия (скорость и направление ветра). Метод предполагает, что источник запаха находится в направлении, противоположном вектору скорости ветра в момент регистрации жалобы. Точка возможного расположения источника запаха определялась через совмещение направлений ветра и учета влияния «факела загрязнений», имеющего область рассеивания веществ / смеси веществ, формирующих запах. Для уточнения пространственного поиска источников задача решалась с использованием методов нечеткой логики и нечеткого вывода, учитывающих высокий уровень неопределенности. Введена функция принадлежности точки к множеству мест вероятного размещения источника запаха. Идентификация параметров нечеткой модели выполнялась на основе численных экспериментов.
Продемонстрировано, что предложенный подход, базирующийся на анализе статистики жалоб, не только соответствует современным тенденциям прикладного использования теории нечетких множеств, но и решает акту-альную задачу идентификации источников загрязнения атмосферного воздуха пахучими веществами. Подходы, представленные в статье, позволяют расширить направления применения теории нечетких множеств для определения причин расхождения данных лабораторного контроля качества воздуха и расчетов рассеивания химических соединений от стационарных и передвижных источников загрязнения.

Ключевые слова: 
нечеткие множества, запах, атмосферный воздух, здоровье населения, вероятные источники запаха, жалобы, качество жизни, картирование
Методические подходы к пространственной идентификации вероятных источников неприятного запаха в атмосферном воздухе на основе методов нечеткой логики / Н.В. Зайцева, И.В. Май, Д.А. Кирьянов, С.В. Клейн, В.М. Чиг-винцев, А.А. Клячин // Анализ риска здоровью. – 2024. – № 4. – С. 14–26. DOI: 10.21668/health.risk/2024.4.02
Список литературы: 
  1. Гошин М.Е., Бударина О.В., Демина Н.Н. Анализ состояния здоровья населения, проживающего в условиях загрязнения атмосферного воздуха пахучими веществами (обзор литературы) // Гигиена и санитария. – 2020. – Т. 99, № 9. – С. 930–938. DOI: 10.47470/0016-9900-2020-99-9-930-938
  2. Бударина О.В., Сабирова З.Ф., Шипулина З.В. Анализ международного опыта изучения влияния загрязнения атмосферного воздуха запахом на здоровье населения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2019. – № 5. – С. 88–92.
  3. Гошин М.Е., Бударина О.В., Ингель Ф.И. Запахи в атмосферном воздухе: анализ связи с состоянием здоровья и качеством жизни взрослого населения города с развитой пищевой промышленностью // Гигиена и санитария. – 2020. – Т. 99, № 12. – С. 1339–1345. DOI: 10.47470/0016-9900-2020-99-12-1339-1345
  4. Чепегин И.В., Андрияшина Т.В. Выбросы пахучих веществ в атмосферу. Проблемы и решения // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. – Т. 16, № 10. – С. 80–83.
  5. Проблемы запахов в атмосферном воздухе от очистных сооружений: нормирование, контроль и законодательное регулирование / О.В. Бударина, М.А. Пинигин, З.Ф. Сабирова, Л.А. Федотова // Водоснабжение и санитарная техника. – 2017. – № 8. – С. 20–26.
  6. Перспективы развития и гармонизации гигиенического нормирования с учётом риска возникновения запаха в атмосферном воздухе / С.В. Кузьмин, О.В. Бударина, Ю.А. Рахманин, М.А. Пинигин, Н.С. Додина, С.А. Сковронская // Гигиена и санитария. – 2024. – Т. 103, № 2. – С. 96–103. DOI: 10.47470/0016-9900-2024-103-2-96-103
  7. Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Ашихмина Т.Я. Контроль запахового загрязнения атмосферного воздуха (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. – 2022. – № 2. – С. 26–34. DOI: 10.25750/1995-4301-2022-2-026-034
  8. Роль социологических методов исследований в осуществлении эколого-гигиенического мониторинга территорий / А.К. Маковецкая, Л.В. Хрипач, М.Е. Гошин, О.В. Бударина, А.В. Карманов // Гигиена и санитария. – 2023. – Т. 102, № 9. – С. 902–908. DOI: 10.47470/0016-9900-2023-102-9-902-908
  9. Алгоритмические основы нечеткой процедуры комплексного оценивания объектов различной природы / А.О. Алексеев, А.С. Калентьева, А.В. Вычегжанин, Д.В. Климец // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 3, Ч. 3. – С. 469–474.
  10. Музыко Е.И. Отражение научного интереса к применению метода нечетких множеств для анализа эффективности инновационных проектов в диссертационных исследованиях в России // Идеи и идеалы. – 2018. – Т. 10, № 3, Ч. 2. – С. 50–65. DOI: 10.17212/2075-0862-2018-3.2-50-65
  11. Кублин И.М., Ханин В.М., Тинякова В.И. О применении аппарата нечетких множеств для оценки экономической эффективности затрат на улучшение качества выпускаемой продукции // Экономика и предпринимательство. – 2015. – № 5–1 (58). – С. 619–623.
  12. Бабенков В.И., Гасюк Д.П., Дубовский В.А. Метод оценивания рисков на этапах жизненного цикла образцов вооружения и военной техники // Вооружение и экономика. – 2020. – № 3 (53). – С. 59–65.
  13. Ведерников Ю.В., Евстафьев А.С., Проценко Д.С. Методология построения системы мониторинга критически важных параметров продовольственной безопасности России // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. – 2015. – № 7–8 (85–86). – С. 22–30.
  14. Рогачев А.Ф., Кузьмин В.А. Моделирование эколого-экономических систем с использованием алгоритмов нечеткого вывода // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2013. – № 1 (29). – С. 230–235.
  15. Потравный И.М., Новоселов А.Л., Новоселова И.Ю. Развитие методов экономической оценки ущерба от загрязнения окружающей среды и их практическое применение // Экономическая наука современной России. – 2018. – № 3 (82). – С. 35–48.
  16. Санжапов Б.Х., Садовникова Н.П. Согласование целей при эколого-экономическом обосновании градостроительного проекта с учетом ограничений на значения характеристик, входящих в систему средств, в условиях нечеткой информации // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2011. – № 21 (40). – С. 151–159.
  17. Санжапов Б.Х., Садовникова Н.П. Применение методов мягких вычислений и когнитивного моделирования в задачах прогнозирования экологической безопасности строительства // Экология урбанизированных территорий. – 2011. – № 4. – С. 36–40.
  18. Санжапов Б.Х., Мурадов А.А., Санжапов Р.Б. Оценка экологической безопасности автотранспортной системы города // Интернет-вестник ВолгГАСУ. – 2013. – № 2 (27). – С. 30.
  19. Алексеева Е.И., Арефьева Е.В. Модели оценки подверженности застроенных территорий воздействию опасных природных процессов с климатическим фактором на основе систем нечеткого логического вывода типа Мамдани и типа Сугено // Технологии гражданской безопасности. – 2022. – Т. 19, № 3 (73). – С. 25–31.
  20. Цховребов Э.С., Слесарев М.Ю. Методы оценки нечетких показателей экологической безопасности городских территорий на стадии разработки предпроектной и проектной документации // Социология города. – 2022. – № 3. – С. 64–82. DOI: 10.35211/19943520_2022_3_64
  21. Средства поддержки принятия решений при диагностике новообразований челюстно-лицевой области / Г.Б. Бурдо, С.Н. Лебедев, Ю.В. Лебедева, И.С. Лебедев // Врач и информационные технологии. – 2022. – № 4. – С. 40–51. DOI: 10.25881/18110193_2022_4_40
  22. Серобабов А.С. Определение интервалов термов входного параметра в медицинской экспертной системе диагностики на основе алгомеративной кластеризации // Информационные технологии и автоматизация управления: материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, работников образования и промышленности / отв. ред. А.В. Никонов. – Омск: Омский государственный технический университет, 2022. – С. 248–252.
  23. Гавриленко Т.В., Адмаев О.В. Использование теории нечетких множеств при анализе экологического состояния придорожного пространства // Хвойные бореальной зоны. – 2012. – Т. 30, № 5–6. – С. 79–84.
  24. Соловьев А.А. Методы геоинформатики и нечеткой математики в анализе геофизических // Чебышевский сборник. – 2018. – Т. 19, № 4. – С. 194–214. DOI: 10.22405/2226-8383-2018-19-4-194-214
  25. Павлова А.И., Каличкин В.К. Автоматизированное картографирование сельскохозяйственных земель с помо-щью нейронной экспертной системы, интегрированной с ГИС // Достижения науки и техники АПК. – 2011. – № 1. – С. 5–7.
  26. Баденко В.Л. Анализ экологических рисков в ГИС на основе нечетких множеств // Информация и космос. – 2013. – № 3–4. – С. 78–84.
Получена: 
11.11.2024
Одобрена: 
17.12.2024
Принята к публикации: 
22.12.2024

Вы здесь

Главная