Исследование переноса и трансформации диоксида азота в приземном слое городской атмосферы трассовым спектрально-оптическим методом

• Автор: Вахтель, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Введение
Одной из актуальных проблем современности является проблема охраны окружающей среды. В настоящее время загрязнение атмосферы , особенно в городах , достигло угрожающего уровня. Ежедневно в атмосферу города Москвы предприятиями энергетики, промышленности и автотранспортом выбрасывается несколько тысяч тонн вредных веществ . В связи с этим особенно остро встает вопрос об охране воздушного бассейна города.
К сожалению , применяемые в системе экомониторинга городской атмосферы методы обладают малой точностью и низким быстродействием, отсутствует контроль за вертикальным профилем концентрций загрязнителей в пределах высоты застройки. Необходимо разработать и внедрить методы обеспечивающие оперативное получение репрезентативных данных о загрязнении всей толщи городской атмосферы.
Одним из наиболее вредных компонентов выбросов ТЭЦ и автотранспорта является диоксид азота (1Ю2). Он не только сам оказывает пагубное влияние на здоровье человека, но и вступает в химические реакции с другими веществами, образуя еще более опасные соединения. Он является предшественником
пероксиацетилнитрата(ПАН) [3], а также НЫОз - одного из основных компонентов кислотных дождей. Наименее изученными до сегодняшнего дня остаются вопросы влияния химических трансформаций на изменения во времени концентраций вредных веществ, в частности в системе N0* - Оз. Существющие модельные расчеты поведения этой системы , включающие в себя значительное количество реакций не дают представления о реальном поведении компонентов в конкретных условиях. В связи с этим актуальной задачей является обнаружение универсальных закономерностей переноса и

трансформации этих активно взаимодействующих веществ. Поэтому необходимо проводить синхронные измерения временного хода их концентраций с высоким временным разрешением и высокой репрезентативностью.
Одна из целей работы заключалась в разработке трассовых спектрально-оптических методов, позволяющих проводить в натурных условиях квазисинхронные измерения суточного хода концентраций Оз и N02 с высоким временным разрешением.
Другая цель состояла в том, чтобы с помощью разработанного метода провести квазисинхронные измерения суточного хода и пульсаций концентраций Ы02 и Оз и исследовать соотношения между их концентрациями в условиях приземного слоя городской атмосферы.
Следующей целью работы было проведение квазисинхронных измерений концентрации Ы02 на разных уровнях в пределах высоты застройки для проверки моделей переноса и трансформации примесей в условиях реальной городской застройки. Эти данные необходимы для корректировки этих моделей.
Кроме того стояла задача найти характеристики и временную изменчивость вертикального профиля концентрации диоксида азота. Исследование характеристик временного хода концентрации примеси на различных высотах в пределах застройки является важным и актуальным для повышения эффективности мониторинга городской атмосферы. Эти характеристики являются важными параметрами, определяющим необходимое быстродействие системы атмосферного мониторинга. Система контроля должна успевать отслеживать опасный рост концентрации, чтобы можно было своевременно принять меры по нормализации неблагоприятной ситуации повышенного загрязнения атмосферы.

В настоящей работе было произведено экспериментальное исследование распределения концентрации диоксида азота в атмосфере г.Москвы в окрестности ИНЭПХФ РАН (Ленинский пр.,3В) в пределах высоты застройки соседних высотных зданий, и исследована динамика изменений концентраций. Измерения проводились с помощью дистанционного трассового спектрально-оптического метода. Этот метод позволяет получать информацию о распределении содержания вредной примеси в различных областях атмосферы, в том числе и на различных высотах и в недоступных для обычных методов зонах.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов , заключения и списка цитируемой литературы. Большая часть глав состоит из параграфов.
В первой главе дается обзор современных проблем экологического мониторинга атмосферы, методов контроля атмосферного воздуха, представлений о химических трансформациях диоксида азота и переносе пассивной примеси в приземном слое городской атмосферы.
Вторая глава посвящена описанию оригинальных экспериментальных методик измерения трассовым спектральнооптическим методом диоксида азота , озона и диоксиди серы, методик измерения диоксидов азота и серы на наземном пункте наблюдений и методикам измерения метеопараметров.
В третьей главе обсуждаются результаты исследования динамики изменений концентраций диоксида азота в приземном слое городской атмосферы. Проведен анализ суточного хода и динамики краковременных изменений.
Четвертая глава посвящена результатам синхронных измерений суточного хода концентраций Оэ и N02. Даются соотношения между их концентрациями, степень скоррелированности суточных ходов.

источников по территории города, условия выброса вредных веществ, распрделения метеопараметров по высоте, рельеф местности и планировка города.
Вертикальный и горизонтальный переносы могут иметь существенное влияние на изменения концентраций некоторых антропогенных примесей (например, 802 ), имеющих неравномерное расположение источников их выбросов, как по площади города, так и по высоте (различная высота труб ТЭЦ и промышленных предприятий).
В случае N02 и Оз картина упрощается тем, что первичным антропогенным соединением для них является моноксид азота (N0), который выбрасывается в атмосферу города преимущественно автотранспортом. Поэтому уровни концентраций N02 и Оз слабо зависят от направления ветра и определяются в основном режимом работы автотранспорта.
Основным фактором, влияющим на величину, как горизонтального, так и вертикального переносов, является ветер; на горизонтальный перенос в условиях города существенное влияние оказывают плотность и высота застройки, а также рельеф местности.
Скорость горизонтального переноса внутри района с плотной и высотной застройкой может быть значительно меньше скорости ветра.
Скорость и характер вертикального переноса определяются главным образом стратификацией атмосферы. В зависимости от величины производной температуры воздуха (Т) по высоте (Ъ) различают три вида стратификации: