МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ПОСЛІДОВНОСТІ РЕАКЦІЙ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ НАСЛІДКІВ ТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ
Козуб Павло Анатолійович
Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, Україна
https://orcid.org/0000-0002-7162-027X
Козуб Світлана Миколаївна
Харківський національний медичний університет, Харків, Україна
https://orcid.org/0000-0002-3049-1555
Лук’янова Вікторія Анатоліївна
Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, Україна
https://orcid.org/0000-0001-7476-3746
Резніченко Ганна Михайлівна
Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна
https://orcid.org/0000-0003-1682-9721
Колошко Ювіта Вікторівна
Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна
Саідоглу Наталія
INA consulting LLC, Ешберн, Сполучені Штати Америки
DOI: 10.52363/2522-1892.2022.1.5
Ключові слова: система, хімічна реакція, вектор, термодинамічні потенціали, послідовність
Анотація
Для прогнозування негативних наслідків техногенного забруднення шкідливими речовинами розроблено метод визначення можливих шляхів хімічних реакцій з урахуванням хімічних та термодинамічних властивостей заданого набору компонентів, розглянуто теоретичні основи хімічної стехіометрії та термодинаміки, закономірності впливу термодинамічних показників на напрямок хімічних реакцій та послідовність їх перебігу.
У зв’язку з цим, хімічні об’єкти було представлено у вигляді багатовимірних векторів з урахуванням термодинамічних показників, для розрахунків яких використовували методи хімічної термодинаміки. Генерацію хімічних реакцій здійснювали за допомогою методів математичної статистики та комбінаторики, а для визначення послідовностей хімічних реакцій методи теорії графів.
Запропоновано хімічну сполуку записувати вигляді суми базисних векторів, що дозволило зображувати сполуки та взаємодію між ними у n-мірному просторі та за допомогою головних принципів роботи з цілочисельним векторним простором визначати можливі хімічні взаємодій. З’ясовано три умови можливості хімічної взаємодії за даним методом та введено значення ентальпії та енергії Гібса кожної реакції, які визначаються допомогою значень відповідних потенціалів для кожної зі сполук. Для зручності зображення та подальших розрахунків використовували окремо простір елементо-ентальпійний та елементо-гібсовий.
Створено та перевірено алгоритм для цього методу, вивчено особливості для різних граничних умов його використання, перевірено його дієвість на реальних хімічних реакційних системах. Запропоновано алгоритм визначення можливостей протікання хімічних реакцій в багатокомпонентних системах для визначення їх техногенного навантаження на довкілля.
Посилання
1. Михайлова Є. О., Панчева Г. М., Резніченко Г. М. Ефективні механізми поводження з твердими побутовими відходами в Україні. Комунальне господарство міст. 2019. Т. 5. Вип. 151. С. 37–44.
2. Резніченко Г. М., Бутенко А. М. Розробка екологічно-безпечної й ресурсозберігаючої технології переробки вторинної сировини зі складним вмістом полівалентних металів. Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека». 2017. Вип. 1. С. 61–67.
3. Резніченко Г. М., Бутенко А. М. Забезпечення захисту атмосферного повітря шляхом вдосконалення технології переробки вольфрамовмісної вторинної сировини. Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека». 2017. Вип. 2. С. 61–66.
4. Аналіз сучасних математичних засобів оцінки впливу місць зберігання золошлакових відходів теплоенергетики на екологічний стан прилеглих територій / Яцишин А. В. та ін. Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека». 2019. Вип. 6(2/2019). С. 24–29.
5. Аналіз стану безпеки людини, довкілля та умов праці під час поводження з добривами / Михайлова Є. О., Протасенко О. Ф., Мороз М. О., Резніченко Г. М. Комунальне господарство міст. 2021. Т. 4. Вип. 164. С. 203–214.
6. Лобойченко В. М. Вирішення окремої задачі з ідентифікації небезпеки в рамках формування інженерно-технічного методу попередження надзвичайних ситуацій. Dynamics of the development of world science. Abstracts of the 5th International scientific and practical conference (January 22-24, 2020). Vancouver, Canada: Perfect Publishing, 2020. P. 679–683.
7. Вамболь С. А., Колосков В. Ю., Деркач Ю. Ф. Оцінювання екологічного стану територій, прилеглих до місць зберігання відходів, на основі критерію екологічного резерву. Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека». 2017. № 2. С. 67–72.
8. Ukoh S. N. B., Akinola M. O., Njoku K. L. Comparative study on the growth response and remediation potential of panicum maximum and axonopus compressus in lead contaminated soil. Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека». 2019. Вип. 5(1/2019). С. 3–12.
9. Othmer H. G. Analysis of complex reaction networks. Lecture notes. School of Mathematics, University of Minnesota, December 9, 2003.
10. Angeli D. A tutorial on chemical reaction network dynamics. European Journal of Control. 2009. Vol. 15(3–4). P. 398–406.
11. Gabriel C. I., Onwuka G. I. Balancing of chemical equations using matrix algebra. Journal of Natural Sciences Research. 2015. Vol. 3.
P. 29–36.
12. Yarroch W. L. Student understanding of chemical equation balancing, Journal of Research in Science Teaching. 1985. Vol. 22(5). P. 449–459.
13. Rao C. N. R. University general chemistry: An introduction to chemistry science. Rajiv Beri for Macmillan India Ltd., 2007.
14. Risteski I. B. A new singular matrix method for balancing chemical equations and their stability. Journal of the Chinese Chemical Society. 2009. Vol. 56. P. 65–79.
15. Козуб П. A., Козуб C. M., Присяжний О. В. Вдосконалення стехіометричних методів аналізу складних хімічних систем. Science and society. Proceedings of the 9th International conference. Hamilton, Canada: Accent Graphics Communications & Publishing. 2019. P. 1095–1104.
16. Чумак В. Л., Іванов С. В. Фізична хімія. Київ: Книжкове видавництво Національного авіаційного університету, 2007. 646 с.