ТГУ создаёт экологический цифровой двойник Тольятти
Он позволит прогнозировать изменение экологической обстановки в городе и предотвращать её ухудшение. В перспективе система может быть масштабирована на регион и российские города, имеющие проблемы с атмосферным воздухом.
В «Стратегии развития Тольятти до 2030 года» экологическая проблема обозначена как приоритетная: согласно опросам, качеством воздуха в городе недовольны более 80 % горожан. По инициативе ТГУ в Тольятти был создан эколого-промышленный консорциум, в который вошли крупные промышленные предприятия и администрация Тольятти.
Для комплексного определения состава атмосферного воздуха, в том числе в период неблагоприятных метеоусловий, правительство Самарской области и члены консорциума приобрели передвижную экологическую лабораторию (ПЭЛ) на 22 млн рублей и передали её для работы научно-аналитическому центру физико-химических и экологических исследований ТГУ. Центр аккредитован в Федеральной службе по аккредитации (на более чем 100 видов анализа объектов окружающей среды – воды, почвы, отходов, воздуха) и имеет лицензию Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды на осуществление деятельности в области гидрометеорологии и в смежных с ней областях.
Практически ежедневно по заявкам тольяттинцев эколаборатория выезжает для замеров качества воздуха. Результаты этих выездов доступны для просмотра онлайн в экологическом атласе Тольятти. Наблюдая за экологической обстановкой, городские промпредприятия уже ведут модернизацию оборудования и систем очистки выбросов в атмосферный воздух для снижения экологической нагрузки. Количество жалоб населения на состояние атмосферного воздуха, поступающих в администрацию города и Единую дежурную диспетчерскую службу, снизилось уже в два раза.
Рекомендации специалистов ТГУ по улучшению экологической обстановки в городе легли в основу дорожной карты Тольятти, включающей в том числе программы модернизации предприятий на 600 млн рублей, направленные на снижение выбросов.
Теперь вместе с участниками эколого-промышленного консорциума ТГУ создаёт экологический цифровой двойник города с возможностью предиктивной аналитики и системой поддержки принятия управленческих решений. Для этого сеть онлайн-мониторинга состояния воздуха в Тольятти должна работать в связке с эколабораторией.
В отличие от экологического атласа, который предоставляет статичную информацию, цифровой экодвойник сможет выдавать динамические данные о выбросах на всех предприятиях и с учётом розы ветров. Это позволит локализовать источник сверхнормативного выброса проверяющим и надзорным органам и улучшить текущую систему мониторинга атмосферного воздуха. Предприятия в своей деятельности смогут учитывать текущую фоновую нагрузку загрязняющих веществ и метеоусловия, чтобы в режиме онлайн регулировать технологические мощности и проведение ремонтных работ для уменьшения антропогенной нагрузки.
– В России принят федеральный закон, согласно которому крупные промышленные предприятия с повышенным воздействием на окружающую среду должны установить на источники выбросов автоматизированные датчики. Интегрируя получаемые данные от таких датчиков и сопоставляя их с текущим состоянием атмосферного воздуха на основе данных онлайн-сети наблюдения, можно смоделировать, насколько критично вырастет нагрузка по загрязняющим веществам на городской территории. Также по онлайн-сети мы сможем моделировать перемещение этих аэродинамических масс и пики концентрации примесей. Это позволит нашей передвижной экологической лаборатории работать на опережение, – говорит директор института химии и энергетики ТГУ Павел Мельников.
Кроме того, не всегда в ухудшении качества воздуха виноваты промпредприятия или сложившиеся неблагоприятные метеорологические условия – роль автотранспорта тоже весома.
– С математической точки зрения можно использовать данные сервиса «Яндекс.Пробки», чтобы, исходя из трафика, смоделировать выбросы от автотранспорта и определить наиболее неблагоприятные территории. Для получения таких математических зависимостей и построения моделей нужны многократные полевые исследования. Но после их проведения можно построить экологический цифровой двойник, который фактически в условиях реального времени будет отображать состояние атмосферного воздуха в каждой конкретной точке и источники выбросов, влияющие на это с учётом текущих метеорологических условий, – отмечает Павел Мельников.
В дальнейшем проект можно тиражировать на регион и на города, имеющие проблемы с атмосферным воздухом. Прежде всего – на вошедшие в федеральный проект «Чистый воздух» в рамках реализации национального проекта «Экология». Участники проекта – 12 крупных промышленных центров: Братск, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Медногорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Норильск, Омск, Челябинск, Череповец и Чита. В дальнейшем географию проекта расширят.
– Эколого-промышленный консорциум – это пример высокой социальной ответственности крупного промышленного бизнеса и его интеграции с региональной и городской властью на базе университета, – говорит ректор ТГУ Михаил Криштал. – ТГУ выступает в роли интеграционной площадки и обеспечивает контроль состава атмосферного воздуха с помощью аккредитованной в Росаккредитации передвижной лаборатории, закупленной на средства партнёров и переданной на баланс университета. Главным результатом является снижение жалоб населения. Цифровой экологический двойник позволит не только прогнозировать ухудшение экологической обстановки в городе, но и заранее принять все необходимые меры, чтобы этого избежать.
