Распечатать запись Распечатать запись

Математика позволяет найти источник загрязнения

Science Daily. Утечка экологически вредных загрязняющих веществ в наших водах и атмосфере вскоре может быть нейтрализована благодаря простому математическому алгоритму, именно так считают исследователи.

Представляя свои исследования в журнале Inverse Problems, исследователи Université de Technologie de Compiègne считают, что их работа может помочь избежать экологической катастрофы, поскольку делает возможным как можно более раннее определение точного места, где происходили утечки загрязняющих веществ.

В случае разлива нефти в некотором районе моря исследователи могут собрать образцы загрязнителей на некоторых водных участках, а затем ввести эту информацию в свою программу.

Далее алгоритм позволяет определить две вещи: скорость, с которой загрязнения поступают в водоем, и место, откуда появляются загрязняющие вещества.

Это не первый случай, когда математические алгоритмы используются для решения этой проблемы, однако новый подход уникален тем, что он дает возможность исследователям отследить источник загрязняющих веществ, если он перемещается или изменяет силу.

Один из авторов исследования, Майк Андрле, сказал: “В случае разлива загрязняющего вещества либо путем целенаправленного внедрения его в наши воды и атмосферу, либо чисто случайно, сотрудничество с учеными и инженерами и применение результатов данной работы поможет сохранить драгоценные минуты, чтобы предотвратить нанесение большего ущерба окружающей среде’’.

Сам алгоритм основан на общем перемещении загрязняющих веществ и учитывает три явления: диффузию, конвекцию и реакцию.

Диффузия возникает, когда загрязнитель естественным образом перетекает из мест его высокой концентрации в места с низкой концентрацией. Конвекция возникает, когда другие факторы (например, течение в море) влияют на перемещение загрязняющих веществ. Загрязняющее вещество может реагировать с другими веществами в воде или оседать на дно моря или озера: это классифицируется как “реакция’’.

Исследователи добавляют, что в алгоритм могут быть добавлены другие условия. Это нужно для того чтобы учесть свойства различных загрязняющих веществ. Так, например, нефть не может полностью раствориться в воде и образует капли, в этом случае необходимо учитывать плавучесть и расслоение.

Полученные теоретические результаты уже показали, что ответ уникален, то есть найденное решение с учетом имеющихся данных является единственно возможным. Решение также является грубым (примеч. качественно не изменяется при малом изменении параметров), что крайне важно на практике, когда производимые измерения часто дают относительно большие ошибки.

Андрле продолжает: “Я вырос на озере Эри и слышал о том, какую форму оно имело раньше в том месте, где в результате воздействия промышленности большая часть озера была объявлена мертвой. Хотя я не видел озера в его худшее время, я стал свидетелем того, как сильно новое законодательство и политика изменили его судьбу.

Я увидел шанс внести свой вклад в исследования, которые могут помочь смягчить последствия подобных событий в будущем. Мы надеемся, что результаты нашей работы в значительной степени распространятся, так что те, кто участвует в локализации источников загрязнения и очистке, узнают об этом методе’’.

Второй автор работы, профессор Абделлатиф Эль-Бадия, сказал: “Обратные задачи являются очень важными в науке, технике и биоинженерии. Это замечательно, что мы смогли применить данный подход к очень важной проблеме загрязнения окружающей среды’’.

Источник: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120625203002.htm

Оставьте свой отзыв

Добавить изображение