Безопасность в техносфере, 2017, № 6(69)

№ 6 (69)/2017 
ноябрь-декабрь

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ
SCIENTIFIC, METHODICAL AND INFORMATION MAGAZINE

В номере 
In this issue

Контроль и мониторинг 
Control and Monitoring

Е. И. Веденин, В. В. Дьяченко, П. В. Чартий, В. Г. Шеманин
E. I. Vedenin, V. V. Dyachenko, P. V. Charty, V. G. Shemanin
Лазерный контроль среднего объемно-поверхностного диаметра частиц 
для оценки параметров аэрозольного загрязнения атмосферы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 3
Laser Control of the Average Volume and Superficial Diameter of Particles  
for the Assessment of the Aerosol Air Pollution Parameters

Экология техносферы 
Technosphere Ecology

Н. С. Дега, В. В. Онищенко, Э. М. Байчорова
N. S. Dega, V. V. Onischenko, E. M. Baychorova
Геоэкологические преобразования атмосферного воздуха  
в техногенной среде Карачаево-Черкесской Республики  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 12
Geo-Ecological Transformations of Atmospheric Air in Technogenic Environment 
of the Karachay-Cherkess Republic

Методы и средства обеспечения безопасности 
Methods and Means of Safety

Д. Г. Терпугов, Н. И. Акинин, А. А. Монахов
D. G. Terpugov, N. I. Akinin, A. A. Monakhov
Улавливание диоксида углерода щелочными растворами  
в трубчатом абсорбере  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 20
Carbon Dioxide Trapping by Alkaline Solutions in Tube Absorber

С. А. Половков, С. В. Мещеряков, А. М. Гонопольский, М. В. Иванов
S. A. Polovkov, C. V. Mescheryakov, A. M. Gonopolsky, M. V. Ivanov
Интенсификация реагентной очистки нефтесодержащих  
сточных вод виброакустическим воздействием  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 25
Intensification of Reagent Purification for Oily Water Effluents  
by Vibroacoustic Impact

Чрезвычайные ситуации 
Emergency

Д. А. Жуйков, Н. Н. Старков, К. А. Руфанов
D. A. Zhuykov, N. N. Starkov, K. A. Rufanov
Повышение эффективности огнетушащих составов  
и новое огнетушащее вещество  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 33
Enhancement of Fire-Extinguishing Agents’ Efficiency, and a New FireExtinguishing Substance

Свидетельство Роскомнадзора

ПИ № ФС77-44004
Издается с 2006 года
Учредитель:
Коллектив редакции журнала
Издается: 
при поддержке МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
Федерального учебно-методического объединения 
в системе высшего образования по укрупненной 
группе специальностей и направлений подготовки 
20.00.00 «Техносферная безопасность и природообустройство»
Главный редактор 
Владимир Девисилов
Издатель:
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
Отдел предпечатной подготовки 
Белла Руссо
Выпускающий редактор 
Дарья Склянкина 
Тел. (495) 280-15-96 (доб. 501) 
e-mail: 501@infra-m.ru
Отдел подписки 
Наталья Меркулова 
Тел.: (495) 280-15-96 (доб. 590) 
e-mail: podpiska@infra-m.ru

Присланные рукописи не возвращаются.

Точка зрения редакции может не совпадать  
с мнением авторов публикуемых материалов.

Редакция оставляет за собой право самостоятельно  
подбирать к авторским материалам иллюстрации, менять 
заголовки, сокращать тексты и вносить в рукописи необходимую стилистическую правку без согласования с авторами. 
Поступившие в редакцию материалы будут свидетельствовать о согласии авторов принять требования редакции.

Перепечатка материалов допускается  
с письменного разрешения редакции.

При цитировании ссылка на журнал «Безопасность 
в техносфере» обязательна.
Письма и материалы для публикации  
высылать по адресу:  
127282, Россия, Москва, ул. Полярная,  
д. 31в, стр. 1, журнал «БвТ»  
Тел.: (495) 280-15-96 (доб. 501) 
Факс: (495) 280-36-29 
e-mail: magbvt@list.ru, mag12@infra-m.ru,  
bvt@magbvt.ru 
Сайты журнала:  
http://www. naukaru.ru, http://www.magbvt.ru 

© ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М», 
2017

Формат 60×84/8.  Бумага офсетная № 1. 
Тираж 1000 экз.
Подписные индексы:  
в каталоге агентства «Роспечать» —  
18316, объединенном каталоге  
«Пресса России» — 11237

DOI 10 .12737/issn .1998-071X

Безопасность труда 
Occupational Safety

А. Г. Федорец, М. В. Коваленко
A. G. Fedorets, M. V. Kovalenko
Косвенный метод количественной оценки производственных рисков  
на основе ключевых требований безопасности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .38
An Indirect Method for Quantitative Assessment of Production Risks  
based on Key Safety Requirements

А. Басараб
A. Basarab
Применение динамического программирования в задачах  
управления профессиональными рисками в строительстве  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .47
The Use of Dynamic Programming in Problems For Occupational Risks’ 
Management in Construction

Энерго- и ресурсосбережение 
Energy and Resource Saving

Л. Н. Григорьев, О. А. Шанова, А. Э. Оревинина 
L. N. Grigorjev, O. A. Shanova, A. E. Orevinina
Оценка уровня ресурсо- и энергосбережения для технологий  
очистки выбросов, сбросов и обращения с отходами  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .54
Assessment of Resource and Energy Conservation Level for Technologies 
Related to Emissions and Emptying Treatment, and Waste Handling

Е. Б. Жуков, К. В. Меняев, Д. Р. Таймасов, Н. С. Гаврин
E. B. Zhukov, K. W. Menyaev, D. R. Taymasov, N. S. Gavrin
Комплексное использование отходов деревообрабатывающей  
и сельскохозяйственной промышленности в энергетике Сибири  .  .  .  .  .  .61
Comprehensive Use of Wood and Agricultural Waste in the Energy  
Sector of Siberia

Информируем читателя 
Information
Утверждена деловая программа IV Всероссийской недели  
охраны труда   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 69
The Business Program for the IVth All-Russian Week of Labor Protection  
has been approved
В Минобрнауки России прошло заседание Совета по ФГОС  .  .  .  .  .  .  .  .  . 70
In the Ministry of Education and Science of the Russian Federation  
has been held the Meeting of Council on FSESs
Пленум Северо-Западного регионального отделения ФУМО  .  .  .  .  .  .  .  .  .72
Plenum of the North-West Regional Branch of the Academic Methodological 
Association
Содержание журнала за 2017 г .   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 74
Journal’s Content for 2017

Журнал «Безопасность в техносфере» включен в перечень 
ведущих научных журналов, в которых по рекомендациям 
ВАК РФ должны быть опубли кованы научные результаты 
диссертаций на соискание ученых степеней доктора  
и кандидата наук, а также в американскую базу периодических 
и продолжающихся изданий Ulrich’s и базу лучших российских 
научных журналов, размещенную на платформе Web of Science 
в виде Russian Science Citation Index (RSCI) .

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
Александров Анатолий Александрович (Председатель совета),
ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана, зав. кафедрой, д-р техн. наук, 
профессор
Алёшин Николай Павлович, 
зав. кафедрой МГТУ им. Н.Э. Баумана, академик РАН,  
д-р техн. наук, профессор
Аткиссон Алан (Alan Atkisson) — Швеция (Sweden),
президент Atkisson Group, советник Комиссии ООН по 
устойчивому развитию, член Комиссии по науке и технологическому развитию при Президенте Еврокомиссии (EU Commission 
President’s Council of Advisors on Science and Technology)
Бабешко Владимир Андреевич,
зав. кафедрой Кубанского государственного университета, 
директор НЦ прогнозирования и предупреждения 
геоэкологических и техногенных катастроф, академик РАН,  
д-р физ.-мат. наук, профессор
Бухтияров Игорь Валентинович
директор НИИ медицины труда РАМН, чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, 
профессор
Гарелик Хемда (Hemda Garelick) — Великобритания (United Kingdom), 
Professor of Environmental Science and Public Health Education, 
School of Health and Social Sciences (HSSC) Middlesex University,
Programme Leader for Doctorate in Professional Studies Environment and Risk (HSSC), PhD.
Касимов Николай Сергеевич, 
Президент географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, 
первый вице-президент Русского географического общества,  
зав. кафедрой, академик РАН, д-р геогр. наук, профессор
Махутов Николай Андреевич, 
главный научный сотрудник Института машиноведения  
им. А.А. Благонравова РАН, руководитель рабочей группы  
при Президиуме РАН по проблемам безопасности, чл.-кор. РАН,  
д-р техн. наук, профессор
Мейер Нильс И . (Niels I . Meer) — Дания (Denmark), 
профессор Датского технического университета (дат. Danmarks 
Tekniske Universitet, DTU, англ. Technical University of Denmark)
Соломенцев Юрий Михайлович, 
президент МГТУ «Станкин», зав. кафедрой, чл.-кор. РАН, 
д-р техн. наук, профессор
Тарасова Наталия Павловна,
директор института  проблем устойчивого развития, президент 
международного союза теоретической и прикладной химии 
ИЮПАК (International Union of Pure and Applied Chemistry — IPA)
заведующая кафедрой РХТУ им. Д.И. Менделеева,  
чл.-кор. РАН, д-р хим. наук, профессор

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Васильев Андрей Витальевич,
зав. кафедрой Самарского государственного технического 
университета, д-р техн. наук, профессор
Вараксин Алексей Юрьевич, 
заведующий отделением Объединенного института высоких 
температур РАН, чл.-кор. РАН, д-р физ.-мат. наук, профессор
Девисилов Владимир Аркадьевич,
доцент кафедры МГТУ им. Н.Э. Баумана, канд. техн. наук
Дыганова Роза Яхиевна,
зав. кафедрой Казанского государственного энергетического 
университета, д-р биол. наук, профессор
Дьяченко Владимир Викторович,
заместитель директора по научной и учебной работе 
Новороссийского политехнического института (филиала) КубГТУ, 
профессор, канд. сел.-хоз. наук, д-р геогр. наук
Егоров Александр Федорович,
зав. кафедрой РХТУ им. Д.И. Менделеева, д-р техн. наук, профессор
Кручинина Наталия Евгеньевна,
декан инженерного экологического факультета, зав. кафедрой 
РХТУ им. Д.И. Менделеева, канд. хим. наук, д-р техн. наук, профессор
Майстренко Валерий Николаевич,
зав. кафедрой Башкирского государственного университета,  
чл.-кор. АН Республики Башкортостан, д-р хим. наук, профессор
Никулин Валерий Александрович,
исполнительный вице-президент Российской инженерной 
академии, ректор Камского института гуманитарных  
и инженерных технологий,  д-р техн. наук, профессор
Пушенко Сергей Леонардович,
заведующий кафедрой Донского государственного технического 
университета,д-р техн. наук
Рахманов Борис Николаевич,
профессор Московского государственного университета путей 
сообщения, д-р техн. наук
Реветрио Роберто ( Roberto Revetrio)
д-р наук (PhD), профессор Университета Генуи, Италия
Рубцова Нина Борисовна,
заведующая научным координационно-информационным 
отделом ГУ НИИ медицины труда РАМН, д-р биол. наук
Севастьянов Борис Владимирович,
зав. кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»  
Ижевского государственного технического университета,  
канд. пед. наук, д-р техн. наук, профессор
Сущев Сергей Петрович, 
генеральный директор ООО «Центр исследований 
экстремальных ситуаций», д-р техн. наук, профессор
Трофименко Юрий Васильевич,
зав. кафедрой Московского автомобильно-дорожного 
государственного технического университета,  
д-р техн. наук, профессор
Федорец Александр Григорьевич,
директор Автономной некоммерческой организации  
«Институт безопасности труда», канд. техн. наук, доцент

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

Безопасность в техносфере, №6 (ноябрь–декабрь), 2017
3

УДК 519.8:621.928.83 
DOI: DOI: 10.12737/article_5af010f6d66663.56689691
Лазерный контроль среднего объемноповерхностного диаметра частиц для оценки 
параметров аэрозольного загрязнения атмосферы

Е. И. Веденин, инженер, канд. техн. наук,
В. В. Дьяченко, профессор, д-р геогр. наук,
П. В. Чартий, доцент, канд. физ.-мат. наук,
В. Г. Шеманин, зав. кафедрой, д-р физ.-мат. наук, профессор

Новороссийский политехнический институт (филиал ФГБОУ ВО) КубГТУ

e-mail: v-v-d@mail.ru

Аэрозольное загрязнение атмосферы является одним из наиболее динамичных 
факторов техногенной трансформации окружающей среды. Степень опасности 
взвешенных частиц в воздухе возрастает с уменьшением их размеров, поэтому дисперсный состав пыли имеет большое гигиеническое значение и в воздухе 
рабочей зоны является важной характеристикой для оценки его воздействия 
на здоровье работников предприятия, а дисперсный состав пыли на границе 
СЗЗ —  на здоровье населения прилегающих территорий. Это привело к введению 
новых экологических нормативов по массовой концентрации частиц диаметром 
менее 10 мкм (PM10) и частиц диаметром менее 2,5 мкм (PM2,5). В данной статье 
для оценки параметров аэрозольных выбросов и степени их воздействия на окружающую среду предлагается использовать лазерные методы. Для определения 
среднего размера и концентрации дисперсных частиц лучше всего подходит метод модифицированной спектральной прозрачности. Физическая модель этого 
метода основана на взаимодействии монохроматического излучения с полидисперсной средой по теории Ми и сохранения инвариантности усредненного фактора эффективности ослабления относительно вида функции распределения 
частиц по размерам с использованием понятия среднего объемно-поверхностного диаметра частиц. Измерение оптической плотности дисперсной среды производится одновременно, на нескольких длинах волн, а в дальнейшем рассчитываются усредненные факторы эффективности ослабления для этих длин волн. 
Предлагаемый метод имеет достаточно простую аппаратурную реализацию 
и позволяет диагностировать потоки большой оптической плотности (что характерно для техногенных аэродисперсных потоков).

Ключевые слова:  
лазерные методы мониторинга,  
аэрозольное загрязнение атмосферы, 
дисперсный состав,  
средний объемно-поверхностный 
диаметр частиц,  
метод модифицированной 
спектральной прозрачности.

1 . Введение
Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о растущем уровне аэрозольного загрязнения атмосферы в целом и, особенно, над антропогенно нарушенными и промышленно развитыми 
районами. Наиболее негативным следствием этого 

является увеличение доли соединений техногенного 
происхождения в атмосферном пограничном слое. 
В настоящее время основу взвешенных частиц составляют выбросы теплоэлектростанций, автотранспорта и предприятий, производящих строительные 
материалы, поскольку дефляционные аэрозоли1 име1 
Дефляция (от позднелат. deflatio —  сдувание), ветровая (эоловая) эрозия, разрушение горных пород, и в первую очередь незащищенной почвы, воздушными потоками (ветром). (Редакция)

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

4

ют, как правило, более грубый дисперсный состав 
и сравнительно быстро покидают атмосферу. Долговременный характер выпадения частиц и различных 
химических соединений из атмосферы приводит 
к повышению заболеваемости населения, изменению 
химического и гранулометрического состава почв, 
а также к деградации биогеоценозов [1–3].
Среди предприятий строительной отрасли основной вклад в эмиссию тонкодисперсных частиц вносят цементные комбинаты, формирующие аэрозоли 
на различных этапах производства, как вследствие 
штатной работы оборудования, так и в результате 
сверхнормативных и аварийных выбросов. В связи 
с этим контроль работы пылеулавливающего оборудования, раннее предупреждение аварийных ситуаций, оперативное изменение схемы и параметров 
работы предприятия являются актуальной задачей 
как с точки зрения предупреждения загрязнения 
окружающей среды, снижения негативного влияния на здоровье людей, так и предотвращения потери ценного сырья, снижения штрафных санкций 
к предприятиям и т. д.
Одним из основных параметров аэрозольных выбросов, является распределение частиц по размерам 
или дисперсный состав частиц. Дисперсный состав 
выбросов определяет характер рассеивания аэрозольных частиц в атмосфере, степень их негативного 
воздействия на здоровье человека и животных, что 
отразилось на введении новых экологических нормативов по массовой концентрации частиц диаметром 
менее 10 мкм (PM10 —  particulate matter) и частиц диаметром менее 2,5 мкм (PM2,5). В PM2,5, которые часто 
называют мелкодисперсными, также входят ультра 
мелко дисперсные частицы диаметром менее 0,1 мкм. 
Степень опасности взвешенных частиц в воздухе возрастает с уменьшением их размеров, поэтому дисперсный состав пыли имеет большое гигиеническое 
значение. Фактических данных, свидетельствующих 
о наличии безопасного времени экспозиции или порогового уровня, ниже которого не наступают негативные последствия для здоровья, нет.
Таким образом, дисперсный состав пыли в воздухе рабочей зоны является важной характеристикой 
для оценки воздействия пылевых частиц на здоровье 
персонала промышленного предприятия, а дисперсный состав на границе СЗЗ —  на здоровье населения прилегающих территорий. Поэтому необходим 
учет этой характеристики при оценке запыленности 
атмосферного воздуха на предприятии [4]. Кроме 
того, контроль дисперсного состава частиц позволяет определять, на какой именно ступени пылегазоочистного оборудования (ПГО) произошел отказ при 
возникновении сверхнормативных выбросов.

Дисперсный состав обычно выражается в виде 
таблицы или функции распределения аэрозольных 
частиц (ФРЧ). Интегральная функция распределения частиц по размерам представляет функцию распределения массы материала по диаметрам частиц 
и равна распределению выраженного в процентах отношения массы всех частиц, диаметр которых меньше d, к общей массе аэрозольного материала.
Одним из численных параметров, характеризующих ФРЧ, является средний объемно­поверхностный 
диаметр частиц (диаметр такой частицы, которая 
обладает таким же соотношением объема к поверхности, как общий объем всех частиц к их суммарной 
поверхности). С одной стороны, он связан с другими 
параметрами распределения, такими как средний 
геометрический диаметр и стандартное геометрическое отклонение логарифмически­нормального распределения, что позволяет с достаточной степенью 
точности восстанавливать ФРЧ, а с другой стороны, 
измеряется методами лазерного зондирования и может быть рассчитан при известной ФРЧ по формуле:

 
d
x
F x dx

x
F x dx
32
0

3

0

2
=
⋅ ( )

⋅ ( )

∞

∞∫
∫

, 
(1)

где x —  диаметр частиц, а F (x) —  функция распределения частиц по размерам.
Целью данной работы является анализ эффективности контроля среднего объемно­поверхностного 
диаметра лазерными методами для оценки параметров аэрозольных выбросов и степени их воздействия 
на окружающую среду.

2 . Лазерные методы дистанционного зондирования 
аэродисперсных потоков
Лазерные методы для оценки содержания взвешенных веществ в атмосфере используются достаточно широко [5, 6]. Для определения среднего размера и концентрации дисперсных частиц лучше всего 
подходит метод модифицированной спектральной 
прозрачности [7]. Физическая модель этого метода 
основана на взаимодействии монохроматического 
излучения с полидисперсной средой по теории Ми 
и сохранении инвариантности усредненного фактора 
эффективности ослабления относительно вида функции распределения частиц по размерам [7, 8].
Но если учесть, что производства, в технологическом процессе которых используется механическая 
активация, применяют однотипное оборудование, 
то модифицированный метод спектральной прозрачности позволяет восстанавливать функцию распределения частиц по размерам, зная априорно вид этой 

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

Безопасность в техносфере, №6 (ноябрь–декабрь), 2017
5

функции и зависимость ее параметров от среднего 
размера [9].
Определение функции распределения частиц 
по размерам аэрозоля методом спектральной прозрачности сводится к измерению оптической плотности дисперсной среды одновременно на нескольких длинах волн и к расчету усредненных факторов 
эффективности ослабления для этих длин волн. 
Частное экспериментально измеренных оптических 
плотностей на двух длинах волн равно частному 
 усредненных факторов эффективности ослабления 
и представляет собой функцию среднего объемноповерхностного размера частиц [9].
Предлагаемый метод имеет достаточно простую 
аппаратурную реализацию и позволяет диагностировать потоки большой оптической плотности [9] (что 
характерно для техногенных аэродисперсных потоков), 
обладает значительно большей оперативностью, точностью, непрерывностью, простотой, меньшими трудозатратами в сравнении с используемым в настоящее 
время гравиметрическим (весовым), так называемым 
прямым методом. Пылемеры, измеряющие дисперсный 
состав пыли, обычно представляют собой пробоотборный зонд, постоянно находящийся в потоке и периодически отбирающий пробу пыли из потока для дальнейшего анализа. Кроме того, существуют оптические 
пылемеры, пылемеры, основанные на весовых методах 
(при которых проба пыли отбирается на фильтр), радиоизотопные пылимеры, в которых пыль отбирается 
на фильтровальную ткань и подвергается воздействию 
β­излучения. После этого регистрируется число заряженных частиц сцинтилляционным счетчиком. Также 
существуют пылемеры, основанные на зарядно­индукционном методе. Все эти пылемеры не всегда подходят 
к технологии конкретного производства. Их необходимо тарировать на том производстве, где они будут использоваться, а оперативность их контроля не на много 
превышает измерение прямыми методами. Оптические 
пылемеры не учитывают изменение дисперсного состава пыли в потоке, его можно использовать как индикатор отказа ступени ПГО.

3 . Применение среднего объемно-поверхностного 
диаметра для обнаружения сверхнормативных 
аэрозольных выбросов
Масштабы проблем, связанных с загрязнением, 
возрастают, когда аэрозольные выбросы в атмосферу 
являются следствием не штатной работы технологического ПГО, а результатом его отказа. Такие выбросы характеризуются многократным превышением 
установленных нормативов и ПДК в приземном слое 
атмосферы. С целью уменьшения последствий поступления аэрозольных выбросов в атмосферу необходимо своевременно обнаруживать, а еще лучше — 
предупреждать сверхнормативные выбросы путем 
непрерывного контроля параметров аэрозольных 
потоков, изменение которых может являться сигналом возникновения таких выбросов и может быть 
обнаружено в реальном времени. Одними из основных  являются массовая концентрация и средний 
объемно­поверхностный диаметр частиц.
Оценка изменения массовой концентрации 
и среднего объемно­поверхностного диаметра частиц 
проводилась измерением указанных параметров 
в реальном времени при лазерном зондировании 
выбросов методом дифференциального ослабления 
на трех разных длинах волн. Целесообразность данного подхода была обоснована ранее [9–12].
Для установления объективных признаков возникновения сверхнормативных аэрозольных выбросов необходимо знать, при каких минимальных степенях отказа системы ПГО каждый критерий позволяет 
обнаружить сверхнормативные выбросы. С целью выявления минимальных степеней отказа последней ступени очистки, при которых можно обнаружить сверхнормативные выбросы, введем числовое выражение 
степени отказа —  кратность отказа последней ступени 
очистки (далее кратность отказа) k [13] —  кратность 
возрастания массовой концентрации аэрозольных частиц на выходе при отказе последней ступени очистки 
к массовой концентрации аэрозольных частиц на выходе последней ступени очистки в исправном состоянии, раз. Кратность отказа равна:

 
k = (cотк. —  cиспр.)/ cиспр., 
(2) 

где cотк. —  массовая концентрация аэрозольных частиц на выходе при отказе последней ступени очистки; cиспр. —  массовая концентрация аэрозольных 
частиц на выходе последней ступени очистки в исправном состоянии.
Для оценки изменения массовой концентрации 
на выходе последней ступени очистки и среднего 
объемно­поверхностного диаметра частиц d32 в выбросах цементных предприятий были проанализированы более сотни проб цемента, отобранных 
на входе первой ступени очистки. В этих пробах ФРЧ 
определена лазерным анализатором Mastersizer 2000. 
По этим данным были рассчитаны ФРЧ на входе 
и выходе ступеней пылегазоочистки по формуле:

 
fвыхi = fвхi·(1-ηi), 
(3) 

где fвых i — функция распределения на выходе i­й ступени очистки; fвх i — функция распределения на входе i­й ступени очистки.

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

6

В работе рассматривалась двухступенчатая система очистки. Первая ступень в ней представлена 
циклоном, а вторая — рукавным фильтром. По рассчитанным ФРЧ на входе и выходе ступеней пылегазоочистки оценивалось изменение массовой концентрации на выходе последней ступени очистки 
и среднего объемно­поверхностного диаметра при 
различных режимах работы ПГО и при разных кратностях отказа.
Массовая концентрация взвешенных частиц изменяется в зависимости от регенерации последней 
ступени очистки. Для оценки изменения массовой 
концентрации, рассчитанной по массовым ФРЧ 
на выходе рукавного фильтра с использованием формулы (3), были вычислены значения массовых концентраций до и после регенерации. Концентрация 
аэрозольных частиц определялась по формуле:

 
C
f x dx

d

di
=
( )
∫

0

, 
(4) 

где f(x)– функция распределения частиц по размерам; x —  диаметр аэрозольных частиц, d0 и di —  диаметры аэрозольных частиц на границах диапазона 
измерений.
Минимальное значение массовой концентрации 
до регенерации составило cmin до рег.= 6 мг/м3, максимальное значение массовой концентрации после регенерации рукавного фильтра составило cmaxпосле рег. =  
=33 мг/м3. Таким образом, массовая концентрация 
взвешенных частиц до и после регенерации изменяется в 5 раз.
На производстве возможен визуальный контроль концентрации аэрозольных частиц. Заметное 
ухудшение видимости происходит при концентрации пыли от 100 мг/м3 [13]. Выходная концентрация 
в современных установках, используемых в качестве 
последней ступени очистки, не превышает 20 мг/м3. 
Таким образом, минимальная кратность отказа системы ПГО, при которой возможно обнаружить 
сверхнормативные выбросы путем визуального контроля, составляет k = (100–20)/20 = 4.
Обнаружение сверхнормативных выбросов 
по возрастанию массовой концентрации автоматическими системами осуществляется с помощью приборов [14–17], которые срабатывают минимум при 
пятикратном превышении выходной концентрации 
по отношению к концентрации на выходе последней 
ступени очистки в исправном состоянии. Концентрация на выходе рукавного фильтра при кратности 
отказа 4 составила с = 34 мг/м3, что превышает максимальное значение массовой концентрации после 

регенерации рукавного фильтра Сmaxпосле рег. = 33 мг/м3. 
Таким образом, по возрастанию массовой концентрации автоматическими системами можно обнаружить отказ системы ПГО при минимальной кратности k = 4.
Рассмотрим изменение среднего объемно­поверхностного диаметра частиц при работе системы ПГО 
в исправном состоянии и в случае отказа. Согласно 
[17] средний объемно­поверхностный диаметр меняется при различных режимах работы ПГО, таких 
как варьирование дисперсного состава аэрозоля, 
поступающего на очистку, регенерация последней 
ступени очистки, изменение скорости на первой ступени очистки. Оценка изменения среднего объемноповерхностного диаметра d32 на выходе рукавного 
фильтра двухступенчатой системы очистки, проведенное в [17], показало, что наибольшие изменения d32 
происходят в результате варьирования дисперсного 
состава цементного аэрозоля, поступающего на очистку. Регенерация рукавного фильтра приводит к меньшим изменениям значения d32, причем по мере возрастания количества секций рукавного фильтра значение 
d32 меньше изменяется в результате регенерации. Колебание скорости очистки на первой ступени приводит к наименьшим изменениям значения d32.
Рассчитанные максимальное и минимальное 
значения d32 до регенерации составили d32 до рег. min = 
= 0,36 мкм и d32 до рег. max = 0,42 мкм и после регенерации  
d32 после рег. min = 0,40 мкм и d32 после рег. max= 0,46 мкм. 
Разница максимального и минимального измеренных значений d32 на выходе рукавного фильтра 
до регенерации составила 0,06 мкм, после регенерации — 0,06 мкм. Вычислена разницы d32 на выходе 
рукавного фильтра до и после регенерации рукавного фильтра для каждой из 119 проб цемента. Максимальная из вычисленных разниц d32 составляет 
0,05 мкм, а минимальная —  0,03 мкм.
Оценим, при какой минимальной кратности отказа системы пылегазоочистки изменение среднего 
объемно­поверхностного диаметра аэрозольных частиц позволяет обнаружить сверхнормативные выбросы. Для этого необходимо рассчитать параметры 
ФРЧ в результате отказа последней ступени очистки 
при разных кратностях отказа, вычислить средний 
объемно­поверхностный диаметр частиц, сравнить 
изменение полученных значений средних объемноповерхностных диаметров по отношению к значениям d32 исправного фильтра с изменением значений 
диаметров частиц при различных режимах работы 
ПГО, рассчитанных в [17]. Для расчета массовой концентрации на выходе рукавного фильтра при различных кратностях отказа необходимо рассчитать ФРЧ 
при прорыве рукава fвых. прор. по формуле:

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

Безопасность в техносфере, №6 (ноябрь–декабрь), 2017
7

 
fвых. прор. = Qпрор. · fх / Qвх. + (1 – Qпрор./ Qвх.) · fвых., (5) 

где Qпрор. —  расход газа через прорыв рукава, м3/ч; 
Qвх. —  расход газа на входе рукавного фильтра, м3/ч; 
fвх. — ФРЧ на входе рукавного фильтра, рассчитанная 
в [9]; fвых. —  функция распределения на выходе рукавного фильтра, рассчитанная в [17]. Расход на входе рукавного фильтра принят равным Qвх. = 18200 м3/ч [18].
По формулам (1), (3) и (5) были рассчитаны ФРЧ 
fвых. прор. при кратности отказа 0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 16 для 
функций распределения на выходе односекционного 
рукавного фильтра перед и после регенерации, рассчитанных в [17]. Для полученных ФРЧ при прорыве 
рукава при различных кратностях отказа были рассчитаны значения среднего объемно­поверхностного диаметра d32отказ путем компьютерного моделирования с помощью [18]. Рассчитанное значение 
d32отказ при кратности отказа k = 2 составило d32отказ = 
= 0,47 мкм, что превышает d32 фильтра в исправном 
состоянии на 0,05 мкм.
Сравним полученное значение d32отказ при кратности отказа k = 2 с измеренными в [17] значениями 
среднего объемно­поверхностного диаметра частиц 
на выходе рукавного фильтра при разных режимах 
работы системы очистки. Рассчитанное значение 
d32отказ при кратности отказа k = 2 превышает максимальное рассчитанное значение d32 исправной 
последней ступени очистки d32 = 0,42 мкм с учетом 
регенерации. При этом по рассчитанным d32 можно 
судить о том, что его изменение в результате колебаний скорости воздушного потока на первой ступени 
очистки и во время регенерации рукавного фильтра, 
рассчитанные ранее, не могут привести к ошибке при 
обнаружении сверхнормативного выброса по изменению d32. Максимальный диапазон изменения d32 
в этих случаях значительно меньше значения, на которое возрастает d32 при минимальной оцененной 
кратности отказа рукавного фильтра. Также из рассчитанных значений d32 видно, что d32 после рег. max = 
= 0,46 мкм для отобранных проб меньше d32 перед рег. 
при минимальной оцененной кратности отказа равной 2. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности определения сверхнормативных 
выбросов для односекционного рукавного фильтра 
по возрастанию d32 при отказе кратностью 2 и выше.
Оценка минимальной кратности отказа, при которой можно обнаружить сверхнормативные выбросы по изменению массовой концентрации на выходе, 
составила 4. А оценка минимальной кратности отказа, при которой можно обнаружить сверхнормативные выбросы по изменению среднего объемноповерхностного диаметра частиц, составила 2. 
Отсюда можно заключить, что возрастание среднего объемно­поверхностного диаметра при отказе 
системы ПГО является критерием, позволяющим 
обнаруживать сверхнормативные аэрозольные выбросы на более ранних этапах их формирования, чем 
изменение перепада давления на последней ступени 
очистки.

4 . Использование среднего объемноповерхностного диаметра для оценки 
распределения частиц в атмосфере
Оценим влияние учета среднего объемно­поверхностного диаметра частиц на рассеивание взвешенных частиц в атмосфере. Согласно [19] максимальное 
значение приземной концентрации вещества см(мг/м3) 
при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при 
неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии хм(м) 
от источника и определяется по формуле:

 
⋅
⋅
⋅
⋅ ⋅η
=
⋅
⋅∆
2
3

1

,
м

A M F m n
c

H
V
T

 
(6) 

где А —  коэффициент, зависящий от температурной 
стратификации атмосферы; М (г/с) —  масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу 
времени; F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и п — коэффициенты, учитывающие 
условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) —  высота источника выброса над 
уровнем земли, примем H = 30 м; η — безразмерный 
коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, для Новороссийска η = 1,2; DT  (°C) —  разность 
между температурой выбрасываемой газовоздушной 
смеси Тг и температурой атмо сферного воздуха Тв, 
примем ΔТ = 100 °C; v1 (м3/с) —  расход газовоздушной 
смеси, примем v1= 90000 м3/ч.
Согласно [19] коэффициент F может быть определен двумя способами:
1) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем 
эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов 
не менее 90% —  2; от 75 до 90% —  2,5; менее 75% и при 
отсутствии очистки —  3;
2) при наличии данных о распределении частиц 
аэрозолей на выбросе по размерам определяется диаметр dg, так что масса всех частиц диаметром больше 
dg составляет 5% общей массы частиц, и соответствующая dg скорость оседания ε (м/с). Значение коэффициента F устанавливается в зависимости от безразмерного отношения ε/um, где um —  опасная скорость 
ветра. При этом F = 1 в случае ε/um ≤ 0,015 и F = 1,5 
в случае 0,015 < ε/um ≤ 0,030.

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

8

Оценим рассеивание для двухступенчатой системы очистки, первая ступень которой представлена 
циклоном, вторая — рукавным фильтром. Без учета дисперсного состава безразмерный коэффициент 
F = 2. Определим безразмерный коэффициент F для 
выброса на выходе рукавного фильтра с учетом дисперсного состава взвешенных частиц. Для функции 
распределения на выходе рукавного фильтра двухступенчатой системы очистки в одной из отобранных нами 119 проб цемента dg составляет 1,525 мкм.
При плотности ρ = 3000 кг/м3 и температуре t = 100 °C, 
скорость витания (оседания) ε < 0,001 м/с согласно 
[13]. Таким образом, ε/um = 0,001/3,77 < 0,0002, т. е.  
ε/um≤ 0,015. Отсюда F = 1. Значение опасной скорости 
ветра um и расстояние xм (м) от источника выбросов, 
на котором приземная концентрация с (мг/м3) при 
неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения см, были определены по методике [18].
Масса вещества, выбрасываемого в атмосферу 
в единицу времени М при расходе V1 = 90000 м3/ч 
и значении концентрации на выходе рукавного фильтра свых. = 20 мг/м3, составляет М = 0,5 г/с. Тогда для 
F = 2 xм= 411 м и cм = 0,012 мг/м3, а для F = 1 –  xм= 
= 548 м и cм = 0,006 мг/м3.
При опасной скорости ветраum приземная концентрация вредных веществ с (мг/м3) в атмосфере 
по оси факела выброса на различных расстояниях х 
(м) от источника выброса определяется как с = s1cм, 
аs1 —  безразмерный коэффициент, определяемый 
в зависимости от отношения х/хм и коэффициента F 
в соответствии с [13, 18].

По найденным xм определены s1 при различных x 
от 1 до 5000 м при F = 2,5 и F = 1, а s1 и cм рассчитаны 
значения концентрации с (мг/м3) при различных x 
от 1 до 5000 м при F = 2,5 и F = 1.
Согласно [19] максимально­разовая ПДК взвешенных частиц РМ10 ПДКм.р. = 0,3 мг/м3, взвешенных частиц РМ2,5 ПДКм.р. = 0,16 мг/м3. С помощью 
xм определены s1 при различных x от 1 до 5000 м при 
F = 2 и F = 1. По найденным s1и cм рассчитаны значения концентрации с (мг/м3) при различных x от 1 
до 5000 м при F = 2 и F = 1, а используя ПДК и рассчитанные значения концентрации с (мг/м3), были 
вычислены значения концентрации с в долях ПДК 
и построены графики зависимости концентрации 
с от расстояния до источника выбросов х (рис. 1, 2).
Из полученных графиков видно, что зависимость 
концентрации частиц от расстояния до источника 
выбросов на выходе рукавного фильтра при F = 2 
(определено без учета среднего объемно­поверхностного диаметра частиц d32) отличается от зависимости 
концентрации частиц от расстояния до источника 
выбросов при F = 1 (определено с учетом среднего 
объемно­поверхностного диаметра частиц d32).
Аналогичные параметры рассеивания характерны для двухступенчатой системы очистки с электрофильтром в качестве второй ступени.
Таким образом, использование среднего объемно­поверхностного диаметра частиц d32 влияет 
на расчет рассеивания цементного аэрозоля. Следовательно, учет среднего объемно­поверхностного диаметра частиц, измеряемого разработанной лазерной 
системой, позволит более точно определить рассеиРис . 1 . Зависимость концентрации частиц c (в долях ПДК) от расстояния от источника выбросов x (в м) при F = 1 для двухступенчатой системы очистки на выходе рукавного фильтра: 1 — PM10 для 
ПДК м. р. = 0,3 мг/м3; 2 —PM2.5 для ПДК м. р. = 0,16 мг/м3

Рис . 2 . Зависимость концентрации частиц c (в долях ПДК) от расстояния до источника выбросов x (в м) при F = 2 для двухступенчатой системы очистки на выходе рукавного фильтра: 1 — PM10 для 
ПДК м. р. = 0,3 мг/м3; 2 — PM2.5 для ПДК м. р. = 0,16 мг/м3

0,04

0,035

0,03

0,025

0,02

0,015

0,01

0,005

0
1000 
2000 
3000 
4000 
5000 
6000

с, доли ПДК

х, м

1
2

0,04

0,035

0,03

0,025

0,02

0,015

0,01

0,005

0
1000 
2000 
3000 
4000 
5000 
6000

с, доли ПДК

х, м

1
2

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

Безопасность в техносфере, №6 (ноябрь–декабрь), 2017
9

вание взвешенных частиц в атмосфере и уточнить 
границы санитарно­защитной зоны.

5 . Заключение
1. Проведенные исследования показывают, что использование среднего объемно­поверхностного 
диаметра частиц позволяет повысить достоверность определения контролируемых параметров 
аэрозольных выбросов, необходимых для оценки 
интенсивности и масштабов загрязнения, и более 
объективно рассчитывать рассеивание взвешенных частиц в атмосфере.
2. Контроль среднего объемно­поверхностного 
диаметра частиц позволяет выявлять сверхнормативные аэрозольные выбросы в реальном времени, обнаруживать их на более ранних этапах 
возникновения в сравнении с другими признаками.
3. Использование предлагаемых технологий способствует снижению загрязнения воздуха взвешенными частицами. Поскольку негативное 
воздействие аэрозольного загрязнения воздуха 

на экологию техносферы велико даже при относительно малых концентрациях, для сведения рисков здоровью к минимуму необходимо создать 
эффективно действующую систему мониторинга 
качества воздуха, целью которой будет достижение уровней, рекомендуемых ВОЗ.
4. При большом разнообразии приборов для контроля работы пылегазоочистного оборудования 
и вообще характеристик аэродисперсных потоков 
техногенного или естественного происхождения 
наиболее экономичными и оперативными являются лазерные методы дистанционного зондирования атмосферы и аэродисперсных потоков. 
Лидарный мониторинг РМ10 и/или РМ2.5 поможет оценить безопасный уровень экспозиции 
аэрозолей в рабочей зоне и на границах СЗЗ и разработать планы улучшения качества воздуха как 
на производствах, так и вне их.

Работа выполнена при финансовой поддержке 
в рамках основной части Госзадания Минобрнауки 
России, задание № 5.7721.2017/БЧ

Литература
1. Малыхин Ю. А., Дьяченко В. В. Геоэкологические аспекты безопасности жизнедеятельности населения в городах Краснодарского края и Ростовской области // Безопасность жизнедеятельности. 2003. № 9. С 13–20.
2. Малыхин Ю. А., Малыхина А. Г., Дьяченко В. В. Медико­экологические исследования урбанизированных 
территорий // Безопасность в техносфере. 2008. № 3. 
С. 16–21.
3. Дьяченко В. В., Дьяченко Л. Г., Малыхин Ю. А. Проблемы загрязнения ландшафтов Краснодарского края 
и здоровье населения // Политематический сетевой 
электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный 
ресурс]. —  Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 07 (101). —  
IDA [articleID]: 1011407080. —  Режим доступа: http://
ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/80.pdf.
4. Архипов В. А. Лазерные методы диагностики гетерогенных потоков. —  Томск: Изд­во Том. Ун­та, 1987. — 140 с.
5. Дьяченко В. В., Шеманин В. Г. 50 лет лазерной эры: лидары для мониторинга атмосферы // Безопасность в техносфере. 2010. № 6. С. 28–36
6. Привалов В. Е., Фотиади А. Э., Шеманин В. Г. Лазеры 
и экологический мониторинг атмосферы: Учебное пособие. —  СПб.: Издательство «Лань», 2013. —288 с.
7. Архипов В. А. Ахмадеев И. Р., Бондарчук С. С., Ворожцов Б. И., Павленко А. А., Потапов М. Г. Модифицированный метод спектральной прозрачности измерения 
дисперсности аэрозолей // Оптика атмосферы и океана, 2007, № 1, С. 48–52.

8. Пришивалко А. П. Науменко Е. К. Рассеяние света сферическими частицами и полидисперсными средами / 
Препринт ИФ АН БССР. Ч. 1 Минск, 1972. — 61 с.
9. Половченко С. В., Привалов В. Е., Чартий П. В., Шеманин В. Г. Восстановление функции распределения частиц по размерам на основе данных многоволнового 
лазерного зондирования // Оптический журнал. 2016. 
Т. 83. № 5. С. 43–49
10. Дьяченко В. В., Чартий П. В., Шеманин В. Г. Исследование дисперсного состава приземного атмосферного 
аэрозоля оптическими методами // ЛАЗЕР­ИНФОРМ, 
№ 18, 2005. С. 7–10.
11. Дьяченко В. В., Чартий П. В., Чартий Р. П., Шеманин В. Г. Контроль аэрозолей в приземном слое атмосферы в реальном времени // Безопасность в техносфере. 2008. № 3. С. 36–43.
12. Чартий П. В., Роговский В. В., Дьяченко В. В. Контроль экологической безопасности пылегазоочистных установок 
модифицированным методом спектральной прозрачности // Безопасность в техносфере. 2014. № 4. С. 17–22
13. Секада. Э., О’Брайен Э., Чал Дж. Защита от пыли при 
добыче и переработке полезных ископаемых. —  Питтсбург, Пенсильвания —  Спокан, Вашингтон, 2012–198 с.
14. URL: http://www.sintrol.ru/produkty/gas­analyzers/
pylemery/datchik­pyli­snifter­a1 (дата обращения 
30.11.2014).
15. URL: http://e­nova.ru/catalog/ramenergy/datchik­vyibrosa­pyili/datchik­vyibrosov­pyili­dvp­02.html (дата обращения 07.12.2014).

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

10

16. URL: http://www.pcme.com/product/pcme­stack­602 
(дата обращения 06.12.2014).
17. Веденин Е. И., Половченко С. В., Чартий П. В., Шеманин В. Г. Изменение функции распределения частиц 
по размерам при различных режимах работы пылеулавливающего оборудования // Безопасность в техносфере. 2016. № 1(58). С. 41–47.

18. Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, утвержденные приказом Минприроды России от 06.06.2017 
N273. — 80 с.
19. Биргер М. И., Мягков Б. И. и др. Справочник по пыле
и золоулавливание/ Под ред. А. А. Русанова. —  М.: 
Энергоатомиздат, 1983. —312 с.

References 
1. Maly`xin Yu.A., D`yachenko V.V. Geoe`kologicheskie aspekty` bezopasnosti zhiznedeyatel`nosti naseleniya v gorodax 
Krasnodarskogo kraya i Rostovskoj oblasti [Geoecological 
aspects life safety of the population in the cities Krasnodar 
region and Rostov region]. Bezopasnost` zhiznedeyatel`nosti 
[Life Safety]. 2003, I. 9, pp. 13–20. (in Russian)
2. Maly`xin Yu.A., Maly`xina A.G., D`yachenko V.V. Medikoe`kologicheskie issledovaniya urbanizirovanny`x territorij 
[Medico­ecological researches urbanized territories]. Bezopasnost` v tehnosfere [Safety in technosphere]. 2008, I. 3. pp. 
16–21. (in Russian)
3. D`yachenko V.V., D`yachenko L.G., Maly`xin Yu.A. Problemy` zagryazneniya landshaftov Krasnodarskogo kraya i 
zdorov`e naseleniya [Problems of pollution of landscapes of 
the Krasnodar territory and public health]. Politematicheskij 
setevoj e`lektronny`j nauchny`j zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Polythematic network 
electronic scientific journal of the Kuban state agrarian University]. 2014, I. 07 (101). IDA [articleID]: 1011407080. Available at: http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/80.pdf. (in Russian)
4. Arxipov V.A. Lazerny`e metody` diagnostiki geterogenny`x 
potokov [Laser methods of diagnosis of heterogeneous flow]. 
Tomsk, Tomsk university Publ., 1987. 140 p. (in Russian)
5. D`yachenko V.V., Shemanin V.G. 50 let lazernoj e`ry`: lidary` dlya monitoringa atmosfery` [50 years of laser era: lidars for atmosphere monitoring]. Bezopasnost` v tehnosfere 
[Safety in technosphere]. 2010, I. 6, pp. 28–36. (in Russian)
6. Privalov V.E., Fotiadi A.E., Shemanin V.G. Lazery` i 
e`kologicheskij monitoring atmosfery [Lasers and environmental monitoring of the atmosphere]. St. Petersburg, Lan` 
Publ., 2013. 288 p. (in Russian)
7. Arxipov V.A. Axmadeev I.R., Bondarchuk S.S., Vorozhczov 
B.I., Pavlenko A.A., Potapov M.G. Modificirovanny`j metod 
spektral`noj prozrachnosti izmereniya dispersnosti ae`rozolej 
[Modified method of spectral transparency of measuring 
the dispersion of the aerosol]. Optika atmosfery` i okeana 
[Atmospheric and Oceanic Optics]. 2007, I. 1, pp. 48–52. (in 
Russian)
8. Prishivalko A.P. Naumenko E.K. Rasseyanie sveta sfericheskimi chasticzami i polidispersny`mi sredami [Scattering of 
light by spherical particles and polydisperse environments]. 
Minsk, 1972. 61 p. (in Russian)
9. Polovchenko S.V., Privalov V.E., Chartij P.V., Shemanin V.G. Vosstanovlenie funkcii raspredeleniya chasticz po 

razmeram na osnove danny`x mnogo volnovogo lazernogo 
zondirovaniya [Reconstruction of the distribution function of the particle size based on data from many wave laser 
sensing]. Opticheskij zhurnal [Optical journal]. 2016, V. 83, 
I. 5, pp. 43–49. (in Russian)
10. D`yachenko V.V., Chartij P.V., Shemanin V.G. Issledovanie 
dispersnogo sostava prizemnogo atmosfernogo ae`rozolya 
opticheskimi metodami [The study of the disperse composition of the near­ground atmospheric aerosol optical techniques]. LAZER-INFORM [LAZER-INFORM].2005, I. 18, 
pp. 7–10. (in Russian)
11. D`yachenko V.V., Chartij P.V., Chartij R.P., Shemanin V.G. 
Kontrol` ae`rozolej v prizemnom sloe atmosfery` v real`nom vremeni [Control of aerosols in the surface layer of the 
atmosphere in real time]. Bezopasnost` v tehnosfere [Safety 
in technosphere]. 2008, I. 3, pp. 36–43. (in Russian)
12. Chartij P.V., Rogovskij V.V., D`yachenko V.V. Kontrol` 
e`kologicheskoj bezopasnosti py`legazoochistny`x ustanovok modificirovanny`m metodom spektral`noj prozrachnosti [Control of environmental safety of dust and gas 
purification plants by modified method of spectral transparency]. Bezopasnost` v tehnosfere [Safety in technosphere]. 2014, I. 4, pp. 17–22. (in Russian)
13. Sekada. E., O’Brajen E., Chal Dzh. Zashhita ot py`li pri doby`che 
i pererabotke polezny`x iskopaemy`h [Protection against dust in 
mining and processing of minerals]. Pittsburg, Pensil`vaniya; 
Spokan, Vashington, 2012. 198 p. (in Russian)
14. Datchik pyli Snifter A1+ [Snifter A1 + dust sensor]. 
A vailable at: http://www.sintrol.ru/produkty/gas­analyzers/
pylemery/datchik­pyli­snifter­a1 (Accessed 30 November 
2014). (in Russian)
15. Datchik vybrosov pyli DVP­02 [Dust emission sensor DVP02]. Available at: http://e­nova.ru/catalog/ramenergy/datchik­vyibrosa­pyili/datchik­vyibrosov­pyili­dvp­02.html 
(Accessed 07 December 2014). (in Russian)
16. PCME STACK 602. Available at: http://www.pcme.com/
product/pcme­stack­602 (Accessed 06 December 2014).
17. Vedenin E.I., Polovchenko S.V., Chartij P.V., Shemanin V.G. 
Izmenenie funkcii raspredeleniya chasticz po razmeram 
pri razlichny`x rezhimax raboty` py`leulavlivayushhego 
oborudovaniya [The variation of the distribution function 
of particle size at different modes of operation of the dust 
removal equipment]. Bezopasnost` v tehnosfere [Safety in 
technosphere]. 2016, I. 1(58), pp. 41–47. (in Russian)

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

Безопасность в техносфере, №6 (ноябрь–декабрь), 2017
11

18. Metody` raschetov rasseivaniya vy`brosov vredny`x (zagryaznyayushhix) veshhestv v atmosfernom vozduxe, 
utverzhdenny`e prikazom Minprirody` Rossii ot 06.06.2017 
No 273 [Methods of calculations of dispersion of emissions 
of harmful (polluting) substances in atmospheric air approved by the order of Ministry of natural resources of the 

Russian Federation of 06.06.2017 No 273]. Moscow, 80 p. 
(in Russian)
19. Birger M.I., Myagkov B.I. Spravochnik po py`le- i zoloulavlivanie [Handbook on dust and ash removal]. Moscow, 
E`nergoatomizdat Publ., 1983. 312 p. (in Russian)

Laser Control of The Average Volume and Superficial Diameter of Particles 
for The Assessment of The Aerosol Air Pollution Parameters

E . I . Vedenin, engineer, Candidate of Tech. Sci., Novorossiysk Polytechnic Institute of KubSTU
V . V . Dyachenko, professor, Dr.of Geogr. Sci., Novorossiysk Polytechnic Institute of KubSTU
P . V . Charty, Associate professor, Candidate of Phys. and Mat. Sci., Novorossiysk Polytechnic Institute of KubSTU
V . G . Shemanin, Department chair, Dr. of Phys. and Mat. Sci., professor, Novorossiysk Polytechnic Institute of KubSTU

Aerosol air pollution is one of the most dynamic factors of the environmenal technogenic transformation. The danger degree of the 
aerosol particles increases in air with their sizes reduction therefore the dust disperse composition has the great hygienic value and 
in the working zone air and the dust disperse composition at the enterprise border —  on health of the population of these territories 
are the important characteristic for its It has led to the introduction of new ecological standards for mass concentration of the 
particles with a diameter less than 10 µ (PM10) and particles with a diameter less than 2,5 µ (PM2,5). impact assessment on health of 
the enterprise employees and the population of near territories. The laser methods using for the assessment of parameters of aerosol 
emissions and extent of their impact on the environment have been introduced in this article. The modified spectral transparency 
method is the best of all and suitable for determination of the average size and concentration of disperse particles. The physical 
model of this method is based on interaction of monochromatic laser radiation with the polydisperse aerosol by Mie’s theories and 
maintaining invariancy of the average factor of the extinction efficiency concerning the type of the of particles size distribution 
function with using of the concept of particles average volume and superficial diameter. The optical density measurement of the 
disperse aerosol is performed at the same time, on several wavelengths, and the average factors of the extinction efficiency for these 
laser radiation wavelengths can be derived from the experimental data. This method has rather simple hardware realization and 
allow to diagnose flows of high optical density (that is characteristic of technogenic aero disperse flows).

Keywords: Laser methods, air pollution, polydisperse aerosol, average volume and superficial diameter of particle, the 
modified spectral transparency method.

Российская наука и Нобелевские премии

Ситуации с Нобелевскими премиями в 2017 г. традиционная —  награду получают западные исследователи по результату работ, заметный интеллектуальный 
вклад в которые осуществили российские специалисты. 
В 2017 году чествовали тех, кто наконец­то обнаружил 
гравитационные волны, что предсказывал еще Альберт 
Эйнштейн. К успеху привела большая международная 
командная работа на построенном в США новейшем детекторе лазерно­интерферометрической гравитационноволновой обсерватории. Глава РАН Александр Сергеев 
по этому поводу сказал, что «первое слово в обнаружении 
гравитационных волн сказали наши ученые». Владислав 
Иванович Пустовойт, ныне здравствующий, заслуживает 
того, чтобы быть в числе нобелевских лауреатов по обнаружению гравитационных волн. Потому что в статье, где 
он является соавтором, была предложена та схема, которая потом была реализована». Вопросы к Нобелевскому 
комитету об учете вклада российских и советских ученых 
в мировую науку были всегда. Политика присутствует 
и в науке. Но есть и вопросы, которые необходимо задать 
самим себе —  прежде всего, о поддержке российского кадрового потенциала исследователей.

Интересные данные представляет ресурс «Кто есть 
кто в российской науке», показывающий некоторые ключевые наукометрические показатели российских ученых. 
Так цитирование статей, опубликованных за последние 
семь лет, показывает, что значительная часть наших выдающихся исследователей работают за рубежом. К примеру, в первой десятке (от Семена Эйдельмана с 24 692 
цитированиями до Александра Уварова с 22 569) таких 
четверо. Само по себе это не критично —  большая наука в принципе трансгранична. Но к тому, что при раздаче международных наград за научные результаты нашу 
страну лишний раз не упомянут, нужно быть готовыми.
Влиятельный журнал Science, объявивший обнаружение гравитационных волн главным открытием 2017 года, 
особо отметил, что российские ученые сыграли огромную роль в создании и работе детекторов LIGO, пусть 
даже она функционирует в США.
Будем надеяться, что 2018 год станет для российских 
ученых более успешным —  и в плане научных открытий, 
и в плане государственной поддержки людей, которые 
над ними работают, и в плане международных наград.
Редакция

Экология техносферы
Technosphere Ecology

12

УДК 504.3.054 (504.064.36)  
DOI: 10.12737/article_5af016327197f1.99123383
Геоэкологические преобразования  
атмосферного воздуха в техногенной среде 
Карачаево-Черкесской Республики

Н. С. Дега, заведующая научно-исследовательской лаборатории геоэкологического мониторинга, доцент, канд. 
геогр. наук1,2
В. В. Онищенко, заведующий кафедрой экологии и природопользования, профессор, д-р геогр. наук1,2
Э. М. Байчорова, аспирантка1,2

1Карачаево-Черкесский государственный университет имени У. Д. Алиева
2Карачаево-Черкесское региональное отделение Русского географического общества

e-mail: ovv333@mail.ru, dega999@mail.ru

В структуре промышленных выбросов Карачаево-Черкесской Республики преобладают твердые вещества, оксиды азота, углеводороды, оксиды углерода. Эти 
категории загрязняющих веществ являются наиболее значимыми в негативном 
влиянии как на окружающую среду, так и на здоровье человека. Проведенная 
оценка степени загрязненности атмосферного воздуха по комплексным показателям выявила превышение концентраций: аммиака и формальдегида в УстьДжегутинском районе —  1,1 ПДК и 1,3 ПДК соответственно; аммиака в Прикубанском районе —  1,2 ПДК; формальдегида в Малокарачаевском районе —  1,1 ПДК. 
Комплексный индекс загрязнения атмосферы на территории республики максимальных значений достиг в Усть-Джегутинском районе, где создается повышенный уровень загрязнения воздушной среды. В других районах республики этот 
показатель имеет более низкие значения, не вызывающие существенных нарушений в общем химическом фоне воздушной среды. Визуализация передачи информации с применением Гис-технологий позволила перейти от традиционного 
использования карт только как средства накопления информации к применению 
ГИС как инструмента комплексного анализа, реконструкции и прогнозирования 
развития отдельных явлений, территорий, геосистем.

Ключевые слова:  
воздушная среда,  
источники загрязнения,  
токсичные выбросы,  
взвешенные вещества,  
моделирование,  
предельные нормативы выбросов, 
предельно-допустимые концентрации.

1 . Введение
Проблема загрязнения воздушного пространства —  одна из трудноразрешимых и актуальных 
проблем современности. По данным Росгидромета, 
в 138 городах Российской Федерации (это 57% городского населения) уровень загрязнения воздуха характеризуется как высокий и очень высокий. Только в 9 
субъектах Российской Федерации высокий и очень 
высокий уровень загрязнения воздуха городов не отмечен. В число таких субъектов вошла и КарачаевоЧеркесская Республика (КЧР). Тем не менее, и в КЧР 
отмечается значительное повышение загрязненности 
воздушной среды. Отсутствие достаточной информации о формирующихся комплексах загрязнителей 

воздушной среды КЧР в связи с размещением объектов промышленного производства и геоэкологической емкостью районов определило характер проведенного исследования.
Для комплексной оценки воздушного бассейна 
промышленных районов республики и разработки 
мероприятий по их оздоровлению проведено комплексное изучение фонового состояния атмосферы. 
В процессе изучения воздушной среды КЧР решены 
следующие задачи: выделены районы, подверженные 
влиянию определенных источников загрязнения; 
установлен характер распределения и концентрации 
по территории основных и специфических вредных 
веществ; дан сравнительный анализ расчетов полей