Учет загрязнения окружающей среды аэрозолями в задачах развития энергетических систем

• Автор: Моложникова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 232 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Проблема загрязнения окружающей среды аэрозолями

1.1.1 Воздействие аэрозолей па окружающую среду.

1.1.2 Особенности и классификация атмосферного аэрозоля.

1.1.3 Происхождение и химический состав аэрозольных частиц

1.1.4 Антропогенный аэрозоль

1.1.5 Поведение аэрозолей в атмосфере.

1.2 Состояние исследований

1.2.1 Исследование проблемы образования вторичных аэрозолей.

1.2.2 Использование снегосъемки для исследований проблемы загрязнения окружающей среды аэрозолями
1.2.3 Учет загрязнения окружающей среды аэрозолями в задачах развития энергетики.
1.3 Постановка задач исследования.
2 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К УЧЕТУ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ АЭРОЗОЛЯМИ В ЗАДАЧАХ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1 Общая схема исследований
2.1.1 Основы методологии
2.1.2 Исследуемые физикохимические процессы
2.1.3 Основные учитываемые факторы
2.1.4 Схема определения экологических ограничений и коэффициентов
2.2 Математическая модель региональной энергетической системы
2.2.1 Область применения
2.2.2 Структурирование системы
2.2.3 Иерархия энергоносителей.3
2.2.4 Моделирование блока конечного потребления энергии.
2.2.5 Математическое описание модели
2.3 Определение экологических коэффициентов и ограничений.
2.4 учет особенностей структуры теплоисточников и режимов их
функционирования.
2.5 Учет климатических характеристик региона
2.6 Модели рассевания выбросов
2.6.1 Вводные замечания.
2.6.2 Модель Гауссова факела Л5С5ТЗ.
2.6.3 Модель дальнего переноса
2.7 Определение численных значений удельных экологических
характеристик энергоисточников на примере г. Слюдянка.
3 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ВТОРИЧНЫМИ АЭРОЗОЛЯМИ
3.1 Методика физикохимических исследований.
3.1.1 Исходные положения
3.1.2 Методика проведения специализированной снегосъемки для выявления роли энергетики в загрязнении окружающей среды аэрозолями
3.2 Расчет рассеивания выбросов в атмосфере.
3.3 Результаты снегосъемки и их анализЮЗ
3.3.1 Результаты снегосъемки.
3.4 Исследование роли дальнего переноса в загрязнении окружающей среды аэрозолями.
3.4.1 Методика исследований
3.4.2 Влияние сезонных факторов на состав осадков в г. Иркутске
3.4.3 Влияние циркуляционных и локальных факторов на состав осадков в г. Иркутске.
3.4.4 Особенности антропогенного влияния на состав атмосферных осадков в локальном и региональном масштабе
3.4.5 Обобщения и выводы.
4 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИИ ВТОРИЧНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРЕ.
4.1 Термодинамическое моделирование трансформации газовых примесей по вторичный аэрозоль.
4.2 Изучение влияния метеорологических условий на образование вторичного аэрозоля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Большая часть физических процессов переноса вещества в каплю действует на обеих стадиях в течение всего времени жизни капли, но интенсивность их может быть разной. Выведение загрязняющих веществ из атмосферы может осуществляться в отсутствии атмосферных осадков при контакте молекул газа или аэрозольных частиц с элементами подстилающей поверхности. Этот процесс называют сухим осаждением []. Интенсивность сухого осаждения определяется тремя факторами: скоростью турбулентного перемешивания атмосферы, физико-химическими свойствами подстилающей поверхности и физико-химическими свойствами загрязняющего вещества. Здесь определяющими свойствами для аэрозолей являются размер частиц, а для г азов - способность к сорбции и хемосорбции. Атмосферные аэрозоли самым широким образом вовлечены в круговорот обменных процессов, происходящих на нашей планете. Вопрос об источниках атмосферного аэрозоля затрагивает практически каждая работа в этой области. С развитием теоретических и экспериментальных методов внимание ученых привлечено к субмикронным аэрозолям, составляющим основное количество находящихся в атмосфере частиц. Для ес решения в США -х гг. XX века были начаты комплексные широкомасштабные исследования по химии и физике атмосферы []. К концу -х гг. США и предложена обобщенная временная зависимость спектра размеров атмосферных аэрозолей в широком диапазоне - от '3 до 2 мкм []. Изучение химического состава частиц атмосферных аэрозолей различного размера позволило сформулировать представления об основных источниках, а так же о механизмах образования и трансформации. Совокупность этих результатов достаточно четко определяла принципиатьное отличие двух размерных фракций: субмикронной (б<1 мкм) и грубодисперсной (б>1 мкм). Основными источниками субмикронного аэрозоля над континентом считают процессы горения и фотохимические процессы [, ]. В атмосфере основными продуцентами вторичных аэрозолей являются оксиды серы, азота, аммиак, вода, а также окисленные и полимеризованные углеводороды. Процессы окисления идут в присутствии сильных окислителей (таких как озон, атомарный кислород и некоторые другие) и при облучении смеси реагентов солнечной коротковолновой радиацией. Более четверти века назад было показано [], что основным компонентом вторичных аэрозолей являются соединения серы. Оценки содержания в тропосфере сульфатного аэрозоля различного происхождения варьируют в широком диапазоне значений [, , , , ]. На основании анализа проведенных оценок в работе [] высказывается мнение, что наиболее адекватными можно считать следующее значение массы субмикронного сульфатного аэрозоля, образующегося в атмосфере в течение года - *6 т. Из антропогенных же источников выбрасывается около 0*6 т аэрозолей в год. Моделирование процессов вторичного загрязнения атмосферы в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН начиналось с исследования влияния семи наиболее характерных компонентов в выбросах энергетики: метана (СН4), оксидов углерода (СО и ССЬ), формальдегида (НСОН), оксидов азота (N0 и NO2) и аммиака (NH3). Исследовались связи между их концентрациями и концентрациями большого ряда газообразных и твердых вторичных загрязнителей при различных значениях температуры, давления и влажности. Значительность вторичных изменений в химическом составе атмосферы оценивалась с помощью показателей г (отклик) и К (чувствительность), которые позволяют классифицировать первичные загрязнители по интенсивности инициируемых ими вторичных реакций []. На основании результатов расчетов была получена и теоретически обоснована зависимость потенциальной опасности первичного загрязнителя от его окислительной способности. Следовательно, наибольших изменений в химическом составе атмосферы следует ожидать от выбросов органических веществ, что связано с их высокой окислительной способностью []. Имеется также положительный опыт применения термодинамической модели экстремальных промежуточных состояний (МЭПС) для исследования процессов трансформации продуктов сгорания в газовом тракте котла и атмосфере (Б. М. Каганович, С Филиппов, A.