СИНТЕЗ ТРИФАКТОРНОЇ РЕГРЕСІЙНОЇ МОДЕЛІ ПИЛОПОГЛИНАННЯ У ПОВІТРЯНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ
DOI:
https://doi.org/10.26906/SUNZ.2026.3.037Keywords:
якість повітря у приміщеннях, пилопоглинання, ресуспензія, відносна вологість, температура, мікроклімат, регресійна модель, Smart HVACAbstract
Актуальність. Забезпечення нормативної якості повітря у виробничих приміщеннях є важливою умовою промислової, техногенної безпеки, безпеки праці, оскільки дрібнодисперсний пил здатний тривалий час перебувати у зваженому стані, ресуспендуватися з поверхонь і формувати підвищене інгаляційне навантаження на працівників. Предмет дослідження: процеси пилопоглинання, седиментації та ресуспензії дрібнодисперсних частинок у внутрішньому повітряному середовищі за змінних параметрів мікроклімату. Мета дослідження: розроблення науково обґрунтованої трифакторної регресійної моделі коефіцієнта пилопоглинання з урахуванням температури, відносної вологості та масової концентрації пилу для предиктивного керування якістю повітря у приміщеннях. Завдання дослідження. Систематизувати фізичні механізми осадження та вторинного зависання дрібнодисперсного пилу; встановити аналітичну залежність концентрації пилу від відносної вологості; синтезувати та статистично перевірити регресійну модель пилопоглинання; визначити області стабілізації та сухої деструкції пилової хмари й обґрунтувати можливість практичного використання моделі. Методи дослідження. Теоретичний аналіз, узагальнення експериментальних даних, нелінійний метод найменших квадратів, трифакторне рототабельне планування другого порядку, регресійний і дисперсійний аналіз, перевірка коефіцієнтів за критерієм Стьюдента, перевірка адекватності за критерієм Фішера, аналіз поверхонь відгуку й ізоліній. Результати дослідження. У роботі узагальнено сучасні уявлення про вплив вологості, температури, адгезії частинок, гігроскопічного росту та механічної активності людини на формування аерозольного навантаження. На основі експериментального масиву побудовано експоненційну залежність концентрації від відносної вологості повітря, а також синтезовано поліноміальну трифакторну модель другого порядку для коефіцієнта пилопоглинання. За результатами математичного моделювання встановлено домінуючу роль відносної вологості, визначено зони стабілізації пилової хмари та зону сухої деструкції, у якій зростає інтенсивність вторинного зависання частинок. Висновки. Запропонована модель із коефіцієнтом детермінації 94 % може бути використана як алгоритмічна основа для Smart HVAC, аспіраційних і зволожувальних систем промислових приміщень, а також для оцінювання ризиків впливу дрібнодисперсного пилу на персонал.Downloads
References
1. Spengler, J.D., McCarthy, J.F. and Samet, J.M. (2000), Indoor Air Quality Handbook, 1st ed., McGraw-Hill, 1488 p., available at: https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9780074455494
2. Петренко І. С., Ченчева О. О., Лашко Є. Є., Чеберячко Ю. І., Чеберячко С. І., Білоусова К. П. Дослідження впливу пилового навантаження та оцінка ризику на здоров’я працівників. Проблеми охорони праці в Україні. 2024. Т. 40, № 1–2. С. 112–120. https://doi.org/10.36804/nndipbop.40-1-2.2024.52–56 DOI: https://doi.org/10.36804/nndipbop.40-1-2.2024.52-56
3. (2018), Housing and health guidelines. World Health Organization. Retrieved July 14, 2026, available at: https://iris.who.int/server/api/core/bitstreams/be014865-921a-482c-89e4-9191c7476e13/content
4. Ченчева О. О., Бурдейна Н. Б., Лашко Є. Є., Шевченко В. Г., Петренко І. С. Вплив пилоутворення при механічному обробленні карбон-карбонових композитів на ризик виникнення професійних захворювань. Проблеми охорони праці в Україні. 2022. Т. 38, № 3–4. C. 25–33. https://doi.org/10.36804/nndipbop.38-3-4.2022.25-33 DOI: https://doi.org/10.36804/nndipbop.38-3-4.2022.25-33
5. Ferro, A. R., Kopperud, R. J., and Hildemann, L. M. (2004), “Source strengths for indoor human activities that resuspend particulate matter”, Environmental Science & Technology, vol. 38, no. 6, pp. 1759–1764, doi: https://doi.org/10.1021/es0263893 DOI: https://doi.org/10.1021/es0263893
6. Запорожець О. І., Сукач С. В., Галаган О. Г., Козловська Т. Ф. Визначення параметрів оптимальної комфортності у робочої зоні приміщення за показниками повітряного середовища. Вісник Кременчуцького національного університету ім. М. Остроградського. 2017. № 102. C. 17–21, URL: https://visnikkrnu.kdu.edu.ua/statti/2017_1_17-21_1-2017.pdf
7. Nazaroff, W. W. (2004), “Indoor particle dynamics”, Indoor Air, vol. 14, pp. 175–183, doi: https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2004.00286.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2004.00286.x
8. Tian, Y., Sul, K., Qian, J., Mondal, S., and Ferro, A. R. (2014), “A comparative study of walking-induced dust resuspension using a consistent test mechanism”, Indoor air, vol. 24, pp. 592–603, doi: https://doi.org/10.1111/ina.12107 DOI: https://doi.org/10.1111/ina.12107
9. Rosati, J. A., Thornburg, J., and Rodes, C. (2008), “Resuspension of particulate matter from carpet due to human activity”, Aerosol Science and Technology, vol. 42, pp. 472–482, doi: https://doi.org/10.1080/02786820802187069 DOI: https://doi.org/10.1080/02786820802187069
10. Kim, Y., Wellum, G., Mello, K., Strawhecker, K. E., Thoms, R., Giaya, A., and Wyslouzil, B. E. (2016), “Effects of relative humidity and particle and surface properties on particle resuspension rates”, Aerosol Science and Technology, vol. 50, pp. 339–352, doi: https://doi.org/10.1080/02786826.2016.1152350 DOI: https://doi.org/10.1080/02786826.2016.1152350
11. Wang, Y., Chen, L., Chen, R., Tian, G., Li, D., Chen, C., Ge, X., and Ge, G. (2017), “Effect of relative humidity on the deposition and coagulation of aerosolized SiO2 nanoparticles”, Atmospheric Research, vol. 194, pp. 100–108, doi: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2017.04.030 DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2017.04.030
12. El Hamdani, S., Limam, K., Abadie, M. O., and Bendou, A. (2008), “Deposition of fine particles on building internal surfaces”, Atmospheric Environment, vol. 42, pp. 8893–8901, doi: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.005
13. Costa, D., Malet, J., and Gehin, E. (2022), “Dry aerosol particle deposition on indoor surfaces: Review of direct measurement techniques”, Aerosol Science and Technology, vol. 56, pp. 261–280, doi: https://doi.org/10.1080/02786826.2021.2013431 DOI: https://doi.org/10.1080/02786826.2021.2013431
14. Kim, M., and Park, J. (2024), “Study on size distribution and characteristics of particulate matter suspension in indoor space depending on relative humidity”, Particle And Aerosol Research, vol. 20, no. 2, pp. 25–33, doi: https://doi.org/10.11629/jpaar.2024.20.2.025
15. Duarte, R. M. B. O., Gomes, J. F. P., Querol, X., Cattaneo, A., Bergmans, B., Saraga, D., Maggos, T., Di Gilio, A., Villanueva, F., and Mihucz, V. G. (2022), “Particulate matter indoors: A strategy to sample and monitor size-selective fractions”, Applied Spectroscopy Reviews, vol. 57, pp. 675–704, doi: https://doi.org/10.1080/05704928.2022.2088554 DOI: https://doi.org/10.1080/05704928.2022.2088554
16. Bousiotis, D., Alconcel, L.-N. S., Beddows, D. C. S., Harrison, R. M., and Pope, F. D. (2023), “Monitoring and apportioning sources of indoor air quality using low-cost particulate matter sensors”, Environment International, vol. 174, 107907, doi: https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.107907 DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.107907
17. Lowther, S. D., Jones, K. C., Wang, X., Whyatt, J. D., Wild, O., and Booker, D. (2019), “Particulate matter measurement indoors: A review of metrics, sensors, needs, and applications”, Environmental Science & Technology, vol. 53, pp. 11644– 11656, doi: https://doi.org/10.1021/acs.est.9b03425 DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.9b03425
18. Lunderberg, D. M., Liang, Y., Singer, B. C., Apte, J. S., Nazaroff, W. W., and Goldstein, A. H. (2023), “Assessing residential PM2.5 concentrations and infiltration factors with high spatiotemporal resolution using crowdsourced sensors”, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 120, no. 50, e2308832120, doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2308832120 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2308832120
19. González-Martín, J., Kraakman, N. J. R., Pérez, C., Lebrero, R., and Muñoz, R. (2021), “A state-of-the-art review on indoor air pollution and strategies for indoor air pollution control”, Chemosphere, vol. 262, 128376, doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128376 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128376
20. Zhang, L., Ou, C., Magana-Arachchi, D., Vithanage, M., Vanka, K. S., Palanisami, T., Masakorala, K., Wijesekara, H., Yan, Y., Bolan, N., and Kirkham, M. B. (2021), “Indoor particulate matter in urban households: Sources, pathways, characteristics, health effects, and exposure mitigation”, International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 18, no. 21, 11055, doi: https://doi.org/10.3390/ijerph182111055 DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph182111055
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Serhii Sukach, Yevhenii Lashko, Olha Chencheva, Dmytro Rieznik, Ivan Petrenko
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
