Метод пассивного отбора проб диоксида азота в условиях умеренно-континентального климата: натурные измерения, влияющие факторы, модели процесса

• Автор: Юшкетова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 121 с. : 6 ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Проблемы использования метода пассивного отбора проб для измерений диоксид азота в атмосферном воздухе
1.1 Экологические проблемы, связанные с загрязнением воздуха
диоксидом азота
1.1.1 Химия оксидов азота
1.1.2 Негативное влияние оксидов азота на здоровье людей и окружающую среду
1.1.3 Загрязнение атмосферного воздуха оксидами азота
в г.Екатеринбурге и Свердловской области
1.1.4 Методы измерений концентраций N02 в атмосферном
воздухе
1.2 Использование метода пассивного отбора проб для измерений

1.2.1 Общие принципы метода пассивного пробоотбора
1.2.2 Пассивный отбор проб диоксида азота
1.2.3Сравнение метода пассивного отбора проб со
стандартными методами измерения концентрации N
Глава 2. Анализ факторов, влияющих на процесс пассивного отбора проб N
2.1 Размер пробоотбориого устройства
2.2 Нестационарность процесса пробоотбора
2.3 Температура, давление и влажность воздуха
2.4 Ветер
2.5 Продолжительность пробоотбора
2.6 Подготовка пробоотборников
Глава 3. Экспериментальные исследования метода пассивного
отбора проб для измерений N
3.1 Пассивный отбор проб
3.2 Измерения в точках с различными характерными уровнями

3.3 Оценка влияния длительности пробоотбора на накопление диоксида азота в пробоотборнике
3.4 Экспериментальная оценка влияния ветра
3.5 Отбор проб с растворами сорбентов на основе триэтаноламина
и иодида калия
3.6 Сравнение пассивного отбора проб с контрольными методами... 54 Глава 4. Физико-химические модели процессов пассивного
отбора проб диоксида азота
4.1.Модель, учитывающая эффективность сорбентов

4.1.1 Коэффициент эффективности сорбции
4.1.2 Результаты расчетов
4.2 Модель, учитывающая физико-химические особенности
взаимодействия диоксида азота с раствором триэтаноламина
4.2.1 Химия взаимодействия N02 с водными растворами ТЭА.
4.2.2 Описание модели
4.2.3 Проверка модели
4.2.4 Результаты применения модели
Заключение
Литература
Приложение А. Пассивные пробоотборники для измерений
загрязнения воздушной среды и водных объектов. Примеры использования метода пассивного пробоотбора в экологических и
эпидемиологических исследованиях
Приложение Б. Процедура измерения концентраций диоксида азота методом пассивного отбора проб (сорбент - водный раствор
триэтаноламина)
Приложение В. Физико-химические свойства триэтаноламина и иодида калия
Введение
Загрязнение атмосферного воздуха является общепризнанной современной проблемой. Для всестороннего изучения процессов, протекающих в окружающей среде, и оценки последствий загрязнения необходимы разнообразные инструменты и методы экологического мониторинга.
Одним из современных перспективных методов, который используется для оценки загрязнения атмосферного воздуха, является метод пассивного отбора проб [1]. Пассивный отбор проб осуществляется за счет молекулярной диффузии загрязняющего вещества из окружающего воздуха к сорбенту (без прокачки воздуха) и последующего поглощения и накопления в растворе сорбента за счет физической или химической сорбции [2]. Метод позволяет оценивать концентрации загрязняющих веществ, осредненные за период отбора пробы. Достоинствами метода пассивного пробоотбора являются простота использования, относительная дешевизна, компактность пробоотборных устройств, независимость от источников электроэнергии. Метод пассивного отбора проб позволяет решать новые экологические задачи и дополнять информацию о состоянии загрязнения воздуха, полученную другими методами: оценивать уровни загрязнения в отдаленных районах, где измерения другими (стандартными) методами затруднены или ранее не проводились [3], выполнять картирование загрязнения [4], проводить оценку персональных доз химического воздействия [5] и т.д. Используя разные сорбенты, с помощью метода пассивного пробоотбора можно определять концентрации большого ряда загрязняющих веществ: неорганических загрязнителей (N02, 802, М43, 03 и т.д.), летучих органических соединений, стойких органических соединений и т.д. Метод пассивного отбора проб широко применяется в Западной Европе [6], США [7], однако в нашей стране мало известен.
В настоящей работе метод пассивного пробоотбора был использован для измерений концентраций диоксида азота. Интерес к измерениям №Э

метода конечных элементов в пакете РгееРептН- [72]. Зависимость относительной концентрации вещества у открытого конца пробоотборного устройства С/Со от размера пробоотборника приведена на рис. 2.1.
Анализ результатов расчетов показывает, что при отношении Ыг<5 концентрация вещества на входе в пробоотборное устройство составляет менее 90% от измеряемой концентрации Со-
Рисунок 2.1 - Зависимость относительной концентрации на входе в пробоотборное устройство от размеров пробоотборника
При использовании пробоотборников с малыми значениями Ь/г допущение равенстве измеряемой концентрации и концентрации у открытого конца пробоотборника приведет к неточностям результатов измерений от 10% и выше. Для диффузионного пробоотборника Памза [8] (Ь/г= 12,9), в соответствии с результатами численных расчетов, отношение С/Со составляет 0,96. Таким образом, в этом случае влияние размера пробоотборника на точность результатов измерений не превышает 4%.
2.2 Нестационарность процесса пробоотбора
В общепринятом подходе, используемом для физико-математического описания процессов пассивного отбора проб [8], предполагается, что процесс пробоотбора является стационарным и измеряемая концентрация является постоянной. Однако из-за участия загрязняющего вещества в химических реакциях в атмосферном воздухе, колебания метеопараметров и т.д. в условиях окружающей среды значение концентрации отбираемого вещества может