Протистопланктон и тест-объекты Paramecium caudatum (Ehrenberg, 1833) и Photobacterium phosphoreum (Cohn, 1878) в оценке качества вод водоемов бассейна реки Енисей

• Автор: Шадрин, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, библиографии 1 наименования содержит 1 страницу машинописного текста включая библиографию и рисунков.
В первой главе сделан краткий обзор современного состояния исследований гомогенной и гетерогенной нуклеации льда и существующих экспериментальных подходов к изучению искусственной кристаллизации переохлажденных облачных сред. Обсуждены нерешенные вопросы в этой области, теоретическому и экспериментальному рассмотрению которых должны быть посвящены будущие исследования.
Существующая теория позволяет выявить закономерности гомогенной кристаллизации, которая имеет место при использовании в активных воздействиях хладореагентов. Выводы теории хорошо подтверждены результатами лабораторных исследований. Однако изза неполного учета вторичных эффектов, определяющих условия выживания ледяных кристаллов в реальном процессе засева облаков, теоретические расчеты дают лишь верхний предел производительности генераторов на основе хладореагентов. По этой причине лабораторные методы не позволяют получать адекватные данные о производительности таких генераторов в реальных условиях засева.
В области исследований гетерогенной нуклеации льда аэрозолями существующая теория Н.Флетчера и ее модификации, использующие представления классической термодинамики, имеют целый ряд неопределенностей, и обладают принципиально неустранимым внутренним
противоречием, связанным с априорным выбором механизма нуклеации. Это не позволяет обосновано использовать ее выводы для прогностических целей.
Существующие экспериментальные методы позволяют исследовать какуюлибо одну сторону проявления льдообразующих свойств частиц и поэтому не могут обеспечить получение объективной и корректной информации об эффективности применяемых для активных воздействий искусственных средств кристаллизации аэрозолей и технических средств для их получения.
Имеющийся большой экспериментальный разброс данных об эффективности даже наиболее исследованного реагента Ай.1 предполагает возможность оптимизации физикохимических характеристик частиц и оптимизации условий получения таких частиц с целью повышения эффективности активных воздействий в целом.
Во второй главе проведен анализ причин, обусловивших необходимость выделения нескольких механизмов гетерогенной нуклеации льда при термодинамическом описании зарождения ледяных кристаллов на аэрозольных ядрах. Обобщены известные экспериментальные данные об аномальной структуре граничных слоев воды и прослойках ледпар и ледтвердая поверхность. Оказывается, что такие тонкие слои со свойствами, отличными от свойств объемных воды и льда на рассматриваемых границах раздела фаз существуют в широких температурных пределах, включающих температурный интервал существования переохлажденной воды в атмосфере, в котором проводят активные воздействия. На основании проведенного анализа экспериментальных фактов впервые постулируется необходимое условие гетерогенной нуклеации льда из пара для реализации устойчивой структуры льда в полимолекулярном адсорбированном слое необходимо, чтобы его толщина превышала суммарную толщину незамерзающих прослоек твердая поверхностьлед и ледпар.
Введение


При этом вопрос оптимизации процесса формирования ледяных зародышевых кристаллов заключается в выявлении оптимальных, наиболее экономичных условий применения хладореагента в облаке. Согласно теоретическим и экспериментальным данным она связана с преодолением на практике вторичных факторов, ограничивающих получение максимального количества ледяных кристаллов. В этой связи разрабатывались многочисленные методики определения эффективности хладореагентов в лабораторных и натурных условиях. В настоящее время для исследования эффективности хладореагентов разработаны два типа экспериментальных установок статические камеры и поточные камеры переохлажденного тумана. В статических камерах источник хладореагента функционирует очень короткое время в модельном переохлажденном тумане. При этом формируемые ледяные кристаллы после их роста и седиментации регистрируются на дне камеры. Так, если в экспериментах с гранулой твердой углекислоты в работе 5при объеме камеры 2 л и времени экспозиции 1 с зарегистрирован выход 9 Ю крисгаллов в расчете на 1 грамм испарившейся углекислоты, то в установке Фукуты и др. Бахановой и др. Несмотря на то, что этот результат является наиболее высоким из полученных до сих пор, авторы считают, что водосодсржанис в камере было недостаточно высоким и возможно получение еще более высоких значений выхода. В поточных камерах источник ледяных кристаллов неподвижно закрепляется и обдувается потоком переохлажденного тумана. Вырастающие ледяные кристаллы непрерывно регистрируются на некотором удаления от источника. В работе при высокой скорости обдува мс гранулы твердой углекислоты и применении эффективной системы разбавления первоначальной концентрации кристаллов было получено значение выхода 2. Оказалось, что помещение в поток одновременно нескольких гранул СОг не приводит к изменению числа крисгаллов, регистрируемых в тракте установки. Этот факт говорит о том, что полученные в результаты также лимитированы процессом перегонки пара в ледяном полидиспсрсном аэрозоле непосредственно в турбулентном следе за гранулой. Аналогичные результаты получены и для других хладореагентов. Несмотря на значительные успехи в экспериментальном определении максимального выхода ледяных крисгаллов для хладореагентов, лабораторные исследования не обеспечивают объективную информацию об эффективности используемых на практике источников ледяных кристаллов. Это связано с неадекватностью моделируемых условий разбавления и роста ледяных кристаллов в лабораторных установках реальным условиям взаимодействия хладореагента с переохлажденным облаком. Конечно, наиболее корректные данные об эффективности реальных генераторов можно получить при измерениях непосредственно в засеваемых облаках. Однако использование таких методик весьма ограниченно изза не оперативности, высокой стоимости и больших погрешностей в измерениях. Поэтому исследования, связанные с оптимизацией условий применения хладорсагентов в активных воздействиях сдерживались отсутствием экспериментальной методики, которая позволяла бы проводить систематические измерения эффективности реальных источников и получать количественную информацию, непосредственно переносимую на реальные условия воздействия. Механизмы нуклеации льда на льдообразующих аэрозолях. Наиболее широкое применение в практике активных воздействий получили так называемые льдообразующие вещества. Внесение высокодисперсных аэрозолей этих веществ в переохлажденную часть облака приводит к гетерогенному образованию льда, т. Существующие представления нуклеации льда на поверхности аэрозольных частиц основаны на развитой Н. Флетчером 1,5 для случая искривленных поверхностей классической теории гетерогенной нуклеации. Возможность образования льда как в системе пар твердая поверхность, так и в системе жидкость твердая подложка привела исследователей к выделению двух основных механизмов гетерогенной нуклеации. Сублимационный механизм предполагает образование ледяного зародыша за счет непосредственного отложения молекул водяного пара в структуру льда. Механизм замерзания предполагает появление ледяною зародыша на подложке, погруженной в жидкую воду.