Розглянуто нову технологію обробки даних часової та просторової структури поля аерозольного забруднення і фрактальних параметрів для аерозольної атмосфери за допомогою лазерного фотоемісійного аналізу.

Розроблено мікрос технологію обробки данних і детектування структури поля забруднення повітря в атмосфері промислового міста, яка базується на використанні даних емпіричних спостережень і ПК комплексу програм мультифрактального та вейвлет аналізу "GeoMath". Наведено надійні дані щодо аерозольного пилу в атмосфері м. Одеса та їх докладний аналіз.

The influence of the Tomsk city on the chemical and disperse composition of surface atmospheric aerosols has been estimated by means of carrying out several continuous measurement campaigns at two different sites (urban and rural). It is shown that the determining factors in formation of aerosol field over a moderate city are the prehistory of air masses and the activity of erosion processes in summer.

Проанализированы математические модели загрязнения атмосферного воздуха, а также существующие программные реализации для моделей распространения примесей. Установлено, что построение единой классификации моделей распространения примесей от точечных источников представляет трудноразрешимую задачу в виду многогранности и многоаспектности подходов к моделированию. Предпринята попытка упорядочить множественные подходы к решению данной задачи.

Проанализировано поведение гауссовой функции плотности распределения концентрации, которая представляет вертикальное рассеяние примеси от непрерывно действующего точечного источника. Показано, что когда масштаб турбулентного вертикального рассеяния становится равным или большим эффективной высоты источника мода функции приближается к границе z = 0 и остается на ней при дальнейшем движении клуба примеси по направлению потока. Форма клуба изменяет свою конфигурацию и описывается эллипсоидом вращения с ориентацией осей в зависимости от соотношения между масштабами диффузии. Вертикальный профиль концентрации в приземном слое хорошо восстанавливается бигауссовой функцией плотности распределения концентрации, что подтверждается результатами опытов.

Наведено результати моніторингових досліджень розподілу важких металів у складі атмосферного аерозолю, що проводились у різні роки (1994, 1995, 1998, 2001 рр.) на океанографічній платформі Експериментального відділення МГІ (сел. Кацівелі, Крим) співробітниками відділу сучасного морського седиментогенезу ІГН НАН України.

В обзоре рассмотрены кинетика и механизм взаимодействия летучих N, O, F, Cl, Br и I-содержащих неорганических и органических примесей и свободных радикалов в атмосфере с поверхностью минеральных аэрозолей и их составляющих из континентальных и океанских источников. Представлены измеренные вероятности этих процессов и выполнено сравнение реакционной способности этих примесей и поверхности различных твердых тел. Показано, что большинство этих гетерогенных превращений может быть существенным путем стока примесей и радикалов из атмосферы и они сравнимы по скорости с такими газофазными путями их стока, как фотолиз, либо взаимодействие с радикалами HOx и NO3. Значительный сток этих примесей из тропосферы по гетерогенному механизму должен существенно влиять на фотохимические циклы с их участием и на содержание O3, HOx, NO3 и окислов галогенов в тропосфере, особенно в ночное время суток.

Проведен анализ данных о тепловых взрывах крупных метеороидов в атмосфере Земли. Исправлена кумулятивная функция притока космических тел с учетом высоты взрыва, определяемой, согласно концепции, максимальным торможением. Это привело к согласию интегральной функции притока, приведенной в работе [Brown P., Spalding R. Е., ReVelle D. О., et al. The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth // Nature. - 2002. - 420. - P. 314 - 316], и ранее полученной нами. Обнаружено, что по крайней мере одно явление из приведенных в работе - результат взрыва кометоида. Показано, что Тунгусский феномен невозможно объяснить в рамках модели монолитного тела.

Проанализировано влияние морфологии твердых частиц атмосферных аэрозолей на вероятности взаимодействия с летучими примесями, определяемые в лабораторных экспериментах, и на константы скорости удаления этих примесей в гетерогенных процессах. Предложены уравнения, позволяющие определять эти вероятности из зависимостей наблюдаемых констант скорости и вероятностей от массы твердого субстрата в проточных реакторах. Показано, что большинство минеральных и углеродных аэрозолей в атмосфере представляет собой агрегаты наночастиц или частицы с внутренними нанопорами, вследствие чего применение к ним приближения непроницаемых сферических частиц приводит к недооценке скорости гетерогенного стока примесей из атмосферы. Показана возможность ускорения реакции, протекающей по механизму Лэнгмюра - Хиншельвуда, за счет взаимодействия примесей со стенками нанопор атмосферных частиц и образования устойчивых адсорбционных комплексов на поверхности.

Рассмотрены возможные эффекты влияния неоднородности поверхности твердых атмосферных аэрозолей на кинетику гетерогенного стока летучих примесей. Показано, что эффективность гетерогенного стока на неоднородной поверхности частиц быстрее убывает со временем взаимодействия или со степенью превращения примеси по сравнению с процессом на однородной поверхности. Скорость стока примесей на неоднородной поверхности частиц в непрерывном режиме нелинейно зависит от вероятности их гетерогенной реакции. Зависимости скорости каталитических и некаталитических реакций примеси на однородной и неоднородной поверхностях от парциального давления примеси существенно различны. Показана применимость модели дискретной неоднородной поверхности для расчета эффективной вероятности реакции примеси на поверхности природной пыли на основании вероятностей реакции на ее компонентах и их поверхностных концентраций.

Приведены результаты измерений интегральных характеристик процесса вторичного подъема радиоактивных частиц, определены их статистические характеристики, функции распределения объемной активности по размерам частиц при различных метеорологических условиях в приземном слое атмосферы. Оценен вклад частиц различных диапазонов в величину общей объемной активности <$Enothing sup 137 roman Cs>, величину счетной концентрации аэрозольных топливных частиц, общую объемную бета-активность при измерениях на площадке ЧАЭС, определена скорость выщелачивания и растворения частиц (в зависимости от их размера) в имитаторе легочной жидкости. Обобщены данные о коэффициенте ресуспензии и интенсивности ресуспензии, верифицированы расчетные методы интегральных параметров ресуспензии, наиболее часто используемые в практике. Уделено внимание разработке статистического метода долгосрочного прогноза объемной активности на основе теории случайных процессов.

Рассмотрены вопросы согласованности модели с данными измерений и использования дополнительной информации о поле концентрации пассивной примеси.

Розроблено нові схеми параметризації вертикальної турбулентної дифузії атмосферних аерозольних домішок. Запропоновано новий підхід до математичного моделювання вертикальної турбулентної дифузії - метод двопараметричної параметризації - з використанням в явному вигляді двох параметрів: середньоквадратичної швидкості вертикальних турбулентних рухів і характерного часу кореляції лагранжевої швидкості частинок аерозолю. Зазначено, що двопараметрична параметризація базується на основі кінетичного рівняння Фоккера - Планка та дозволяє здійснити певні уточнення результатів, одержаних у разі використання напівемпіричної К-теорії. Проаналізовано вплив седиментації аерозольних частинок на їх вертикальну турбулентну дифузію. Використано фізичну ідею про скорочення характерного часового лагранжевого масштабу турбулентного руху аерозольних частинок завдяки їх більш швидкому проходженню крізь турбулентні утворення в середовищі. Одержано нову формулу (параметризацію), яка виражає залежність вертикального коефіцієнта турбулентної дифузії аерозольних частинок від їх швидкості седиментації. Проаналізовано можливості використання запропонованих параметризацій для вирішення дифузійних задач прикладної метеорології.

  Скачати повний текст

Індекс рубрикатора НБУВ: Д232.2 + Д242.147

Рубрики:

Атмосферний і космічний пил, аерозолі та інші зависі (колоїдні суміші) в атмосфері

Атмосферна турбулентність і турбулентний обмін. Дифузія

Шифр НБУВ: РА336144 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено основні закономірності просторово-часового розподілу атмосферного аерозолю над Україною за даними наземних та супутникових спостережень протягом 2003 - 2012 рр. Вперше виконано наземні спостереження портативним сонячним фотометром Microtops II в різних регіонах України. Розроблено алгоритм перехресного калібрування фотометра Microtops II з сонячним фотометром Cimel. Вперше виконано порівняння супутникових даних Polder з наземними вимірюваннями мережі Aeronet в атмосфері над Україною та підтверджено достовірність використання супутникових даних для оцінювання розподілу аерозолю над Східною Європою. Виявлено два максимуми значень оптичної товщини аерозолю протягом року: у квітні - травні та серпні - вересні. Встановлено сезонні закономірності розподілу аерозолю за розміром над Україною. Збільшення значень аерозольної оптичної товщини весною та в кінці літа відповідає відносному збільшенню вмісту дрібнодисперсного аерозолю. Спостерігається збільшення кількості крупнодисперсного аерозолю в атмосфері над Києвом з квітня до серпня, а потім зменшення до листопада. Вперше для території України одержано оцінки забруднення атмосфери за даними супутникових спостережень поляриметра Polder. Виявлено географічні регіони, відповідальні за епізоди підвищеної концентрації крупно- та дрібнодисперсної фракцій аерозолів, за допомогою методу траєкторної статистики.

Доказана теорема о фундаментальности решения дифференциального уравнения турбулентной диффузии для функции q(t, x, y, z) пространственно-временного распределения вредных веществ от любого типа непрерывно действующего источника, который удовлетворяет условиям теоремы. Решение представлено уравнением, которое названо "формулой SVT". Формула SVT содержит пространственные координаты, составляющие вектора скорости ветра и тензора турбулентного напряжения, учитывает поглощающие свойства поверхности и скорость осаждения частиц вредных веществ.

Одержано розрахункові оцінки сумарного часу перебування крапель в пиловій хмарі та встановлено долю крапель, які не попали в пилову хмару, що дозволяє визначити ефективність вловлювання виваженого пилу. На основі практичного застосування математичних моделей визначено оптимальні геометричні та режимні параметри однофазних розпилювальних пристроїв. Розроблене нестандартне обладнання для пилопригнічення дозволяє за мінімальних витрат транспортувати дрібнодисперсні краплі технологічної рідини в робочу зону завантаження та розвантаження вугілля портальними кранами, спорядженими грейферними пристроями, і тим самим забезпечити ефективне управління екологічною безпекою.

Рассмотрены особенности проведения видеосъемки пылегазового облака и ограничения, связанные с метеорологическими условиями. Определены критерии выбора изображений, используемых при оценке концентрации двуокиси азота в пылегазовом облаке.

Проведен краткий анализ известных и разработанных авторами оригинальных средств измерения скорости газовоздушных потоков. Среди них: пневмометрические трубки, тахометрические датчики с винтовыми вертушками, автоколебательный датчик и оптико-электронный детектор, измеряющий скорость летящих в потоке частиц пыли. Даны рекомендации по размещению датчиков скорости в трубах при оперативном контроле и в случае их стационарной установки.

Представлены результаты исследования загрязнения атмосферы аэрозольными соединениями серы и азота в районе украинской антарктической станции Академик Вернадский в период экспедиционного рейса НИС "Эрнст Кренкель". Приведен анализ причин, обусловивших наблюдаемый уровень концентрации исследуемых веществ в атмосфере.

Моделювання приземного озону в Києві для епізоду його підвищеного вмісту у серпні 2000 р. виконано за допомогою моделі міського забруднення повітря UAM-V. Дослідження загального вмісту озону над Києвом та змін його концентрації з висотою в тропосфері виконано на основі наземних спостережень з інфрачервоним фур'є-спектрометром у Головній астрономічній обсерваторії Національної академії наук України у рамках проекту ESA-NIVR-KNMI N 2907. У 2008 р. з'явилися дані супутника "Aura-OMI" за профілями озону в атмосфері OMO3PR, що включають вміст озону в нижньому шарі атмосфери, починаючи з 2005 р., які можна використовувати у ході оцінки концентрації приземного озону у всіх великих містах України. Статистичне дослідження даних із забруднення повітря озоном у м. Київ та даних медичної статистики по захворюваннях системи зовнішнього дихання населення міста було проведено за допомогою пакета прикладних програм "Statistica". Проведено регресійний аналіз, побудовано прогностичні моделі регресії, виконано ретроспективне прогнозування епідеміологічної ситуації щодо патологій системи зовнішнього дихання у м. Київ в 2000 - 2007 рр.