CC BY
136
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _______________________________________2010, том 53, №5_____________________________________
ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ
УДК 551.510; 535-540;519,2;628;696;697
Б.И.Назаров, С.Ф.Абдуллаев, В.А.Маслов, Н.А.Абурасулова, М.С.Абдуллаева
ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ И ВАРИАЦИЯ САЖЕВОГО АЭРОЗОЛЯ В АТМОСФЕРЕ
Физико-технический институт им.С.У.Умарова АН Республики Таджикистан
(Представлено членом-корреспондентом АН Республики Таджикистан Х.Х.Муминовым 17.04.2010 г.)
В работе исследованы функции распределения частиц по размерам аэрозольным счетчиком частиц при различном метеорологическом состоянии атмосферы. Концентрация частиц размерами 0.3-0.4 мкм составляет от 25 до 300 частиц/см3, частиц 0.5-0.8 мкм - от 1 до 10 частиц/см3, частиц размером около 1.0 мкм - от 0 до 2 частиц/см3. Синхронно измерялось содержание сажи в составе атмосферного аэрозоля измерителем сажевого аэрозоля.
Ключевые слова: функция распределения частиц по размерам - сажа - аэрозоль - пылевая буря -пыльная мгла - аэрозольный счетчик частиц.
Ранее [1] нами проведены исследования функции распределения частиц по размерам вида log (N) для различных погодных условий - в чистой атмосфере (после продолжительных дождей), в туман, в дождь, в обычной атмосфере, характерной для г. Душанбе в летне-осенний период при фоновой запыленности, и в условиях мощной пылевой бури. Из полученных результатов следует, что концентрация исследуемого аэрозоля в диапазоне 0.6-3.6 мкм не превышает 280 частиц в 1 см3.
В настоящей работе изучены распределения частиц по размерам для диапазона размеров частиц 0.3.. .1 мкм, соответствующие различным состояниям атмосферы на аэрозольном счетчике частиц А3-6 (ПК..ГТА-0.3-002), производство ООО «Приборэлектро». Синхронно измерялось содержание сажи в составе атмосферного аэрозоля измерителем сажевого аэрозоля.
Аэрозольный счетчик частиц А3-6 (ПК..ГТА-0.3-002) регистрирует аэрозольные частицы в шести каналах по размерам в диапазоне 0.3-1.0 мкм. Диапазон измерения счетной концентрации аэрозольных частиц от 0 до 3.5х105 частиц в литре.
Измеритель сажевого аэрозоля - аэлотометр - предназначен для оперативного контроля аэрозольного загрязнения атмосферы. Аэлотометр измеряет концентрацию поглощающих аэрозольных частиц в воздухе. Прибор может быть использован для контроля чистоты воздушного бассейна различных регионов. Принцип действия основан на измерении ослабления света фильтром, через который просасывается атмосферный воздух. Показания встроенного табло следует интерпретировать, как ослабление света аэрозолем, осаженным на фильтре. Эффективная схема стабилизации светового потока и температурной компенсации фотоприемников позволяет достичь точности измерения ослабления не хуже 0.1%. В качестве фильтра для сбора аэрозоля служат кварцевые фильтры, либо
Адрес для корреспонденции: Абдуллаев Сабур Фузайлович. 734063, Республика Таджикистан,
г.Душанбе,ул.Айни,299/1,Физико-технический институт АНРТ. E-mail: [email protected]
фильтры Петрянова типа АФА-ХА-1А, АФА-ХА-20 и др. Предпочтительно использовать фильтры АФА-ХП-20 с гладкой основой или кварцевые. Теоретические и экспериментальные основы измерения сажевого аэрозоля заложены в работах [2-4].
На рис.1.1-1.4 и рис.2.1-2.4 представлены концентрации сажевого аэрозоля, измеренные с помощью измерителя сажевого аэрозоля, и распределения частиц по размерам в диапазоне 0.3-1.0 мкм, измеренные аэрозольным счетчиком частиц А3-6 (ПК..ГТА-0.3-002) в г.Душанбе в период с февраля по март 2010 г. года возле здания Физико-технического института им.С.У.Умарова АН РТ
(г.Душанбе, Академгородок). Измерение количества частиц в исследуемом диапазоне 0.3_____1.0 мкм
указывает на немонотонное изменение количества частиц в течение дня. В изменение концентрации частиц большой вклад вносят частицы субмикронной фракции размером 0.3_0.4 мкм (рис.2.1-2.4), для которых суточный ход концентрации повторяет изменение концентрации сажи в составе атмосферного аэрозоля в условиях чистой атмосферы (рис.1.4).
На рис.3. представлены результаты измерения концентрация частиц в период пыльной мглы 20 апреля 2010 г. Провалы на рисунке объясняются тем, что пыльная мгла имла пульсационный характер. На рис.4 изображены отношения концентрации частиц аэрозолей, измеренных в различных погодных ситуациях, к концентрации в относительно чистой атмосфере. Как видно из рисунка, отношение количества частиц при дымке менялось в пределах 76-84, для снега - 15-163, для дождя -42-34, для обычной атмосферы - 8-30, а отношение количества частиц для пылевой мглы возрастает в 46-520 раз. Изменение отношения концентрации частиц при дымке и пыльной буре имело одинаковый ход, отмечалось увеличение количества частиц размером больше 0.5мкм, тогда как при дождливой и снежной погоде происходило обратное - увеличивалось число частиц размером 0.3-0.5 мкм и падало число частиц размером больше 0.5мкм.
При измерении концентрации частиц в обычной атмосфере зарегистрировано три максимума в дневном изменении, которые соответствуют утреннему, полуденному и вечернему времени. Провалы между ними объясняются уменьшением концентрации частиц. Это поведение зафиксировано во всех фракциях аэрозоля в диапазоне 0.3-1.0 мкм. Для частиц в диапазоне 0.3-0.4 мкм концентрация изменялась от 25 до 300 частиц/см3. Для частиц в диапазоне 0.5-0.8 мкм концентрация изменяется от 1 до 10 частиц/см3. Для частиц в области 1.0 мкм концентрация изменялась от 0 до 2 частиц/см3. Уровень загрязнения сажей воздуха в городе сравним с уровнем загрязнения промышленно развитых стран Западной Европы и США. Значения концентрации сажи были наиболее низкими в середине дня (0.5-1.4 мкг/м3) и самыми высокими - (1.5-7.6 мкг/м3) в утренние и вечерние часы за счет дыма автотранспорта на автомобильных трассах. При относительно чистой атмосфере 23 апреля 2010 г. значения концентрации сажи изменялись в пределах 0.1-2.2 мкг/м3'
В работе [5] представлены результаты измерения концентрации сажевого аэрозоля с помощью вагона-лаборатории в семи экспедициях TROICA (Trans-Siberian Observations into the Chemistry of the Atmosphere) вдоль Транссибирской магистрали для всех сезонов года и по маршруту Москва-Мурманск-Кисловодск-Мурманск в весенне-летний период. Для сельской местности концентрация сажи была наиболее низкой летом 1999 г. (0.1-1.0 мкг/м3), а самой высокой - осенью 2005 г. за счет
дыма торфяных пожаров в европейской части России и горящей травы вдоль азиатской части трассы железной дороги (0.6-5.6 мкг/м3).
8.32 8.4 9 9.48 10.30 11.00 11.30 12:12 13Л0 13.3» 14.12 13.08 18.39 'Л
Рис. 1. Содержание сажи в атмосфере г.Душанбе при различных метеорологических условиях.
Рис. 2. Концентрация частиц в атмосфере г.Душанбе при различных метеорологических условиях.
Изменение количество частиц при пыльной мгле
100
20 -10 -
о Н-----1----1----1----1----1----1----1----1----1
15:15 16:00 17:00 18:00 19:00
Время,20.04.2010 г Рис. 3. Изменение концентрации частиц при пыльной мгле.
Соотношение размеров частиц при различных погодных условиях
600 л
0.3 0.4 0.5 0.8 1
Размер частиц, мкм
Рис. 4. Соотношение концентрации частиц при различных погодных условиях.
Настоящая работа выполнена при поддержке Международного научно-технического центра, проект Т-1688.
Поступило 17.04.2010 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Назаров Б.И, Абдуллаев С.Ф. - ДАН РТ, 2007, т.50, №8, с.673-680.
2. Gundel L.A., Dod R.L. et al. - The Science of the Total Environment, 1984, v.36, рр.197-202.
3. Hansen A.D.A., Rosen Н. et а1. - The Science of the Total Environment, 1984, 36, рр.191-196.
4. Hansen A.D.A., Bodhaine B.A. et al. - Geophysical Research Letters, 1988, v.15, №11, рр.1193-1196.
5. Копейкин В.П. - Оптика атмосферы и океана, 2007, т.20, №7. с.641-646.
Б.И.Назаров, С.Ф.Абдуллаев, В.А.Маслов, Н.А.Абурасулова ТАДЦИЦОТИ ФУНКЦИЯИ ТАЦСИМОТИ ЗАРРА^ОИ АЭРОЗОЛИ ВА ТАЪГИРЁБИИ АЭРОЗОЛИ ДУДГАРДА ДАР АТМОСФЕРА
Институти физикаву техникаи ба номи С.У.Умарови Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Дар макола функсияи таксимоти заррахо аз руи андоза бо истифода аз хисобкунаки заррачахои аэрозол дар шароитхои гуногуни мухити атмосфера тадкик шудаанд. Консентраси-яи заррахои андозаашон 0.3-0.4 мкм аз 25 то 300 зарра/ см3 заррахои андозаашон 0.5-0.8 мкм аз 1 то 10 зарра/ см3 ва заррахои андозаашон 0.5-0.8 мкм аз 0 то 2 зарра/ см3- ро ташкил додаанд. Дар як вакт дар таркиби аэрозоли атмосфера дудгарда бо истифода аз ченкунаки дудгардаи аэрозолй чен карда шудааст.
Калима^ои калиди: функсияи тацсимоти заррауо аз руа андоза - дудгарда - аэрозол - абри чанги -уисобкунаки заррахои аэрозоли.
B.I.Nazarov, S.F.Abdullaev, V.A.Maslov, N.A.Abdurasulova STUDIES OF THE DISTRIBUTION OF AN AEROSOL PARTICLES AND VARIATON SOOT AEROSOLS IN THE ATMOSPHERE
S.U. Umarov Physical-Technical Institute, Academy of Sciences of theRepublic of Tajikistan We studied the distribution function of particle sizes by an aerosol particle counters with different meteorological condition of the atmosphere. The concentration of particles of size 0.3-0.4 micron range from 25 to 300 particles/cm3, 0.5-0.8 micron particles - from 1 to 10 particles/cm3, the particle size of about 1.0 microns - from 0 to 2 particles/cm3. Simultaneously measured soot content in the atmospheric aerosol meter soot aerosol
Key words: distribution function of particle size - soot- aerosol-dust storm - dust haze - aerosol particle counter.
