You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Математичні моделі поведінки дрібнодисперсних частинок у газових середовищах

ISSN 2223-6775 Український журнал з проблем медицини праці Том.19, №3, 2023


https://doi.org/10.33573/ujoh2023.03.204

Математичні моделі поведінки дрібнодисперсних частинок у газових середовищах

Кашуба М.О., Мельник Н.А.
Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського Міністерства охорони здоров’я України


Повна стаття (PDF), УКР

Вступ. Сьогодні одним із важливих, пріоритетних напрямів розвитку гігієнічної науки є вивчення впливу нанотехнологій на здоров’я людини. Щодо наночастинок антропогенного походження, то до багатьох з них живі організми не мають будь-яких механізмів адаптації. Із точки зору гігієністів, наночастинки антропогенного походження сьогодні є новим важливим імовірним шкідливим чинником, який набуває все більш значного поширення в навколишньому середовищі й може негативно впливати на організм людини. Тому висвітлення способу розрахунку показників, що необхідні для зниження концентрації аерозолю до гранично допустимих рівнів, є актуальним.

Мета дослідження – створити та обґрунтувати математичну модель, яка дозволить розрахувати час, що необхідний для зниження концентрації аерозолю до безпечного (гранично допустима концентрація для даного аерозолю) рівня для працюючих, виходячи з концентрації, дисперсного складу, фізичних властивостей речовини та повітря.

Матеріали та методи дослідження. Для математичного моделювання поведінки наночастинок і мікрочастинок у газовому середовищі використано додатки, що реалізовані у програмних пакетах SPSS 16, Statisticа 12.0, EXCEL.

Результати. У статті висвітлено нові математичні моделі, які дозволяють описати у заданих просторово-часових координатах процеси агрегації та седиментації наночастинок і мікрочастинок різних розмірів, виходячи з їхньої концентрації, дисперсного складу та інших фізичних властивостей речовини частинок і повітря.

Висновки. Таким чином, отримано математичні моделі, які дозволяють кількісно описати процеси агрегації та седиментації частинок різних розмірів. За допомогою цих моделей можна розрахувати час, за який у заданій точці простору (на практиці, як правило, йдеться про зону дихання робітника) концентрація нано- та мікрочастинок різної дисперсності (кількісна та вагова) досягне певного рівня.

Ключові слова: математична модель, дрібнодисперсні частинки, наночастинки, агрегація, седиментація.

Література

  1. Грин Х., Лейн В. Аэрозоли – пыли, дымы и туманы. 1972. 420 с.
  2. Engineering in Medicine To Address the Challenge of Cancer Drug Resistance: From Micro- and Nanotechnologies to Computational and Mathematical Modeling. M. Craig, A. L. Jenner, B. Namgung L.P. Lee, A. Goldman et al. Chemical Reviews. 2021. V. 121 (6). P. 3352–3389. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00356.
  3. Шуленберг М. Наночастицы – крохотные частицы с огромным потенциалом. Возможности и риски. Бонн, Берлин : Федеральное министерство образования и научных исследований (BMBF), 2008. 60 с.
  4. Grattoni A., Cooke J. P. Emerging nanotechnologies in cardiovascular medicine. Nanomedicine. 2022. No. 39. P. 102472. https://doi.org/10.1016/j.nano.2021.102472.
  5. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава пылей и измельченных материалов. Ленинград : Химия, 1987. 264 c.
  6. Angeli E., Bousquet G. A Boom in Nanotechnologies for a High Level of Precision Medicine. Cancers (Basel). 2023. Vol. 15 (9). P. 2522. https://doi.org/10.3390/cancers15092522.
  7. Contera S., Bernardino de la Serna J., Tetley T. D. Biotechnology, nanotechnology and medicine. Emerging Topics in Life Sciences. 2020. Vol. 4 (6). P. 551–554. https://doi.org/10.1042/ETLS20200350.
  8. Grattoni A., Han A. Biomedical microdevices: the next phase of highlighting scientific discoveries in the field of micro-nanotechnologies for medicine. Biomedical microdevices. 2021. Vol. 24 (1). P. 1. https://doi.org/10.1007/s10544-021-00601-z.
  9. Nanotechnologies in Food Science: Applications, Recent Trends, and Future Perspectives. S. Nile, H. V. Baskar, D. Selvaraj et al. Nano-Micro Letters. 2020. Vol. 12 (1). P. 45. https://doi.org/10.1007/s40820-020-0383-9.
  10. Kubinová S., Syková E. Nanotechnologies in regenerative medicine. Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies. 2020. Vol. 19 (3). P. 144–156. https://doi.org/10.3109/13645706.2010.481398.