> аерозоль хмара атмосфера клімат
Методи вимірювання вмісту аерозолю
Методів вимірювання вмісту аерозолю існує досить багато.
У Росії для контролю концентрації аерозолів застосовували технічні засоби, робота яких заснована на різних методах: гравіметричного, фотометрическом і нефелометрічеському. Гравіметричний метод полягає у виділенні часток з пилогазового потоку з подальшим осадженням їх на аналітичному фільтрі і осушенням. За величиною приросту ваги на фільтрі з урахуванням обсягу проби визначається масова концентрація аерозолю, яка розраховується за формулою
С=m/QB? t; мг/м3
де m - маса пилу на фільтрі, мг; QB- об'ємна витрата повітря, м3/год; t - час відбору проби, ч.
Перевага гравіметричного методу полягає в тому, що є можливість прямого визначення масової концентрації аерозолю і відсутність впливу його фізико-хімічних властивостей на результат вимірювання. Але цей метод досить трудомісткий.
Зараз використовується гравіметричний метод пьезобалансового зважування обложеної проби на аналізаторі респіраторних аерозолів для контролю малих (0,01 - 10 мг/м3) концентрацій (рис.№2).
Принцип роботи приладу полягає в періодичному відборі проби аерозольних часток через імпактора, який із загальної маси частинок відокремлює респіраторні (до 10 мкм) фракції. Ці фракції осідають на електроді, в якості якого використовується п'єзоелемент (кварц). При осадженні частинок аерозолю змінюється вага пьезоелемента, через що змінюється частота його коливання (лінійна залежність).
рис.№2 Схема роботи приладу
Фотометричний метод заснований на ослабленні інтенсивності світлового потоку, викликаної його поглинанням аерозольними компонентами. При відносно невеликій похибки методу, головним його недоліком є ??низька чутливість при вимірюванні малих концентрацій аерозольних часток (менше 30 мг/м3), а також неможливість контролю високих концентрацій (більше 10-12 г/м3) через майже повного поглинання світлового випромінювання.
У разі вимірювання малих концентрацій аерозольних часток більш ефективний Нефелометричний метод, заснований на реєстрації прямого, бокового та зворотного розсіяного світлового випромінювання.
Недоліком методу - вплив зміни фізико-хімічних властивостей аерозолів. Це вимагає настройки приладу (Ріс.№3) на конкретний тип аерозолю або введення поправок при розрахунках. Це робить метод менш зручним і збільшує похибку.
Також до недоліків методу можна зарахувати втрату чутливості при зміні концентрацій часток діаметром більше 8-10 мкм. Тому метод в основному застосовується при вимірюванні концентрації дрібнодисперсних аерозолів.
Ріс.№3 ИКВЧ-c
Також можливе використання лідарних методів, в яких вимірюється сигнал зворотного розсіювання з різних відстаней, який потім обробляється щодо оптичних характеристик, що входять до лідарного рівняння, що описує цей сигнал.
Принцип дії лидара заснований на вимірюванні інтенсивності розсіювання лазерного випромінювання аерозолем атмосфери. Лідар посилає в атмосферу короткий імпульс світла і приймає назад сигнал зворотного розсіювання.
Розсіяння світла в атмосфері відбувається як молекулами повітря, так і частками аерозолю. Таким чином, наявність аерозолю в атмосфері збільшує сигнал зворотного розсіювання в порівнянні з чистим атмосферою і концентрація аерозолю може бути визначена як функція відстані та інтенсивності сигналу на фоні чистої атмосфери.
Рис. 4
Лазерна головка генерує короткі імпульси випромінювання на довжинах хвиль +1064, 532 і 355 нм, які колімуючих і вузьким променем направляються в атмосферу. Блоки живлення та контролю забезпечують накачування активного елемента лазера і управляють лазером. Двоконтурний автономний блок охолодження необхідний для охолодження активного елементу лазера. Випромінювання лазера, розсіяне аерозолем атмосфери в зворотному напрямку, потрапляє на приймальну апаратуру телескопа і фокусується на вхідному вікні чотирьохканального аналізатора (фотоприймального блоку). Основними елементами аналізатора є 4 фотоумножителя (ФЕУ), службовці детекторами випромінювання. Сигнали з виходу ФЕУ надходять в двоканальні аналого-цифрові перетворювачі АЦП, встановлені в слот комп'ютера. Оцифровані за допомогою АЦП вихідні аналогові сигнали ФЕУ направляються в пам'ять РС для збереження і подальшої первинної та вторинної (тематичної) обробки. Для вирішення кожної конкретної атмосферної завдання використовується конкретна схема лидара. Однак у всіх випадках в лідари неодмінно присутн...
