Влияние атмосферных фотоактивных минеральных аэрозолей на риск возникновения чрезвычайных ситуаций

• Автор: Иванов, Антон Рубенович
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Атмосфера Земли как гетерогенная система

1.2. Состав и свойства атмосферного аэрозоля

1.3. Участие атмосферного аэрозоля в гетерогенных фотостимулированных процессах

1.4. Методология исследования гетерогенных фотостимулированных реакций

1.4.1. Галогенсодержащие соединения

1.4.2. Углеводороды и их кислородсодержащие производные

1.4.3. Перспективы дальнейших исследований фотостимулированных системе газ процессов в твердое тело
1.5. Методы математического моделирования атмосферных процессов с участием аэрозолей
1.6. Применение методов моделирования и мониторинга атмосферных фотохимических реакций для прогнозирования чрезвычайных ситуаций
2. Экспериментальная часть
2.1. Исследование фотостимулированного разложения ЛОС в присутствии компонентов природного аэрозоля
2.1.1. Изучение кинетики гетерогенного фотостимулированного разложения ЛОС
2.1.2. Газохроматографический анализ смывов с поверхности песка
2.1.3. Методика качественного анализа песка на присутствие апиноновой кислоты
2.1.4. Метод адсорбции индикаторов
2.1.5. Потенциометрическое определение ионов хлора
2.2. Исследование активности модельных полупроводниковых объектов в реакциях окисления ЛОС
2.2.1 .Модельные объекты, реактивы и их подготовка
2.2.2. Метод приведенных констант псевдопервого порядка. Исследование темновой адсорбции толуола и пентана
2.3. Экспериментальное исследование процесса фотостимулированного окисления ЛОС в воздухе в присутствии искусственных твердых объектов в проточной системе
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Гетерогенные реакции ЛОС в замкнутом статическом объеме под действием облучения
3.1.1. Галогеналканы и диметилсульфид
3.1.2. Биогенные углеводороды изопрен и апинен
3.1.3. Ароматические углеводороды
3.1.4. Взаимосвязь процессов фотоокисления й фотостимулированной убыли органического субстрата на примере нпентана
3.2. Поведение ЛОС в присутствии компонентов природного аэрозоля и модельных объектов под действием облучения в открытой проточной системе.
3.2.1. Моделирование атмосферных гетерогенных фотостимулированных процессов
в кипящем слое катализатора
3.2.2. Фотостимулированные процессы в неподвижном слое катализатора
4. Заключение и выводы
5. Литература.
Приложение А
Приложение Б
Введение


Практически возможно, хотя и не исследовано, обратное влияние изменений климата и на вулканическую активность через перераспределение давления на поверхность Земли, изменение подвижности верхних приповерхностных слоев Земли, проникновение воды в активные вулканические зоны. Кроме того, возможны параллельные явления по одной общей причине, в частности, вызванные солнечноземными связями . Производственная и сельскохозяйственная деятельность человека в настоящее время вносит существенный вклад в аэрозольную составляющую нижней атмосферы. По современным оценкам доля антропогенных источников составляет более от глобальной эмиссии частиц. Актинометрические измерения в ЗападноЕвропеских странах и в отдельных районах США свидетельствуют о неуклонном снижении на уровне моря прямой и рассеянной УФрадиации в том числе в опасном для живых организмов УФдиапазоне в последние лет с трендом около 1 в год. Это безусловно, связано с региональным увеличением общей запыленности атмосферы ,,. Наименее изученная область атмосферной химии аэрозолей это фотостимулированные превращения органических соединений на поверхности твердых аэрозольных частиц. Слабая изученность таких реакций объясняется весьма значительными трудностями, возникающими при их лабораторном моделировании и последующим теоретическом описании. Между тем, фундаментальным свойством земной атмосферы является ее гетерогенность. Поэтому достаточно глубокое понимание происходящих в ней химических процессов требует знания не только гомогенных газофазных, но и гетерогенных реакций. К числу последних относятся фотоиндуцированные превращения на поверхности частиц природного аэрозоля. Изучению атмосферного
аэрозоля посвящены подпроекты и программы , направленные на совершенствование схем параметризации жизненного цикла аэрозоля от стадии его образования и переноса с учетом происходящей при этом трансформации свойств до осаждения и создание математических моделей осаждения. Масса тонкодисперсного аэрозоля в атмосфере оценивается величиной порядка Мт. Его полное обновление происходит примерно 0 раз в год из расчета скорости его образования около Мтгод ,,,. В метеорологии принята номенклатура атмосферного аэрозоля, отражающая механизм генерации и распределение по размерам и количеству частиц. Выделяют три моды аэрозолей с радиусами менее 0,1 мкм, с радиусами от 0,1 до 1 мкм и более 1 мкм. Для сравнения над открытыми районами океанов она лежит в пределах мкгм3. Характерное для воздуха в негородских районах распределение частиц по их числу и массе в зависимости от среднего радиуса, при достаточно малом диапазоне, изображается в дифференциальной форме ДООДг бмассабг, где г средний радиус, число частиц в данном диапазоне размеров в 1 см3 воздуха. Относительные количества частиц уменьшаются при переходе от мелких к более крупным. Процесс гомогенной нуклеации под действием естественных и антропогенных факторов приводит к образованию самых мелких частиц радиус менее 0,1 мкм, называемых ядрами Айткена. Генерация этих аэрозолей над океаном, образование мельчайших частиц сажи при горении природного газа, возникновение частиц голубоватой дымки в результате окисления выделяемых растениями терленовых углеводородов СюНм язляются объектом изучения химии атмосферы ,,,,. Исследование подобных процессов с использованием численного моделирования показало, в частности , что антропогенный сульфатный аэрозоль может играть важную роль как фактор, способствующий похолоданию климата, в отличие от парникового эффекта, что иллюстрирует многофункциональность изучаемой системы. Проведенные исследования показали, что вклад антропогенных факторов в наблюдающееся в современный период увеличение массы фонового стратосферного аэрозоля в год в изменении климата будет возрастать. Это увеличение происходит в основном за счет антропогенных процессов . Аэрозоли второй моды радиус 0,,0 мкм иногда называют частицами Ми. Теория Ми описывает рассеяние света на частицах с размерами, превышающими длины волн падающего излучения. Коагуляция аэрозолей ядерной моды или их рост в результате гетерогенной конденсации различных газов являются причиной образования частиц второй моды .