Том 24, номер 10, статья № 8

Аннотация:

Изучены особенности динамики комплексного показателя преломления (КПП) для трех фракций частиц при старении смешанных древесных дымов, образованных при одновременной генерации частиц от двух источников в режимах пиролиза и пламенного горения, в течение 2 сут. На начальной стадии формируется дым, в котором показатель поглощения уменьшается с ростом крупнодисперсности частиц в среднем в 600 раз. При долговременном старении дыма микродисперсных сажевых частиц (в 1,2 раза), происходит уменьшение сопровождаемое ростом его значений для средне- и крупнодисперсных частиц в 1,5 и 4,7 раза соответственно. Это означает, что динамика микрофизического состава дыма на всех стадиях его существования в основном обусловлена проникновением сажи из нанометрового диапазона в область более крупных размеров частиц за счет коагуляции. Численный эксперимент показал, что для корректного решения обратной задачи при старении смешанных дымов необходимо использовать только соответствующие данному моменту времени значения КПП. Попытки решения обратной задачи при неизменных во времени значениях КПП приводят к возрастанию в несколько раз невязки между измеренными и восстановленными оптическими характеристиками относительно невязки для истинных значений КПП, составляющей 6 10%. Тестирование трехфракционной методики решения обратной задачи с помощью модельного аэрозоля с известным значением КПП (этиленгликоль) показало, что развиваемый подход обеспечил с высокой точностью восстановление истинного значения КПП оптически активных частиц среднедисперсного диапазона размеров. Величина невязки при использовании трехфракционной методики снижается в среднем в 2 раза по сравнению с традиционной однофракционной методикой (частицы однородной природы).

Ключевые слова:

горение биомассы, смешанные дымы, сажа, спектронефелометрия, обратная оптическая задача, распределение по размерам, комплексный показатель преломления, временнaя изменчивость

Список литературы:

1. Кондратьев К.Я., Григорьев А.А. Лесные пожары как компонент природной экодинамики // Оптика атмосф. и океана. 2004. T. 17, № 4. C. 279-290.
2. Kozlov V.S., Panchenko M.V., Yausheva E.P. Mass fraction of Black Carbon in submicron aerosol as an indicator of influence of smokes from remote forest fires in Siberia // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 11. P. 2611-2620.
3. Горчаков Г.И., Семутникова Е.Г., Исаков А.А., Копейкин В.М., Колесникова А.Б., Лезина Е.А., Пономарева Т.Я., Байкова Е.С., Задорожная О.С., Соколов А.В. Аэрозольное и газовое загрязнение задымленной атмосферы Московского региона летом 2010 г. // XVII Рабочая группа "Аэрозоли Сибири": Тезисы докл. 2010. С. 69-70.
4. Козлов В.С., Панченко М.В., Тумаков А.Г. Влияние режимов горения углеводородных топлив на оптические свойства дымовых аэрозолей // Оптика атмосф. и океана. 1993. Т. 6, № 10. С. 1278-1288.
5. Kozlov V.S., Panchenko M.V. Investigation of optical characteristics and particle- size distribution of wood- smoke aerosols // Combust. Expl. Shock Waves. 1996. V. 32, N 5. P. 577- 588.
6. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Макиенко Э.В., Шмаргунов В.П. Оптико-микрофизические свойства пиролизных дымов по данным поляризационной спектронефелометрии // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 4. С. 328-336.
7. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Макиенко Э.В. Некоторые особенности формирования дисперсной структуры дымовых аэрозолей при термическом разложении хвойной древесины. 1. Вариации массы сжигаемых образцов // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 3. С. 218-222.
8. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Козлов В.С. Некоторые особенности формирования дисперсной структуры дымовых аэрозолей при термическом разложении хвойной древесины. 2. Вариации температуры // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 4. С. 288-293.
9. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Козлов В.С. Некоторые особенности формирования дисперсной структуры дымовых аэрозолей при термическом разложении хвойной древесины. 3. Дожигание неразложившихся остатков // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 5. C. 386-392.
10. Козлов В.С., Панченко М.В., Шмаргунов В.П., Рахимов Р.Ф. Влияние режима горения на изменчивость концентраций субмикронного аэрозоля и сажи в древесных дымах в аэрозольной камере большого объема // Изв. вузов. Физ. 2009. № 2/2. С. 128-132.
11. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В. Некоторые методические дополнения к решению обратной задачи для восстановления параметров дисперсной структуры дымов смешанного состава // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 3. С. 183-190.
12. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В. Шмаргунов В.П. Вариации оптических постоянных и спектра размеров дымовых аэрозолей, образованных при термическом разложении разносортных древесных материалов // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 4. С. 248-258.
13. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Козлов В.С. Влияние коры древесных материалов на оптико-микрофизические свойства пиролизных дымов // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 5. С. 412-418.
14. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В. Панченко М.В. Оптико-микрофизические свойства смешанных дымов от нескольких разнесенных источников // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 8. С. 675-684.
15. Зуев В.Е., Наац И.Э. Обратные задачи лазерного зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1982. 195 с.
16. Веретенников В.В. Интерпретация модели спектрального ослабления дымки морского прибрежного района // Оптика атмосф. 1990. Т. 3, № 10. С. 1026-1033.
17. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных обратных задач. М.: Наука, 1974. 224 с.
18. Макиенко Э.В., Наац Э.В. Обратные задачи аэрозольного светорассеяния применительно к лазерной локации атмосферных загрязнений приземного слоя // Проблемы дистанционного зондирования атмосферы. Томск. Изд-е ИОА СО АН СССР, 1976. C. 42-51.
19. Bond T.C., Bergstrom R.W. Light absorption by carbonaceous particles: an investigative review // Aer. Sci. and Technol. 2006. V. 40, N 1. P. 27-67.
20. Сакерин С.М., Веретенников В.В., Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Насртдинов И.М. Сравнительный анализ радиационных характеристик аэрозоля в ситуациях дымов пожаров и обычных условиях // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 451-461.
21. Самсонов Ю.Н., Беленко О.А., Иванов В.А. Дисперсные и морфологические характеристики дымовой аэрозольной эмиссии от пожаров в бореальных лесах Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 423-431.
22. Hitzenberger R., Tohno S. Comparison of black carbon (BC) aerosols in two urban areas - concentrations and size distributions // Atmos. Environ. 2001. V. 35. P. 2153-2167.
23. Козлов В.С., Терпугова С.А., Панченко М.В., Яушева Е.П., Докукина Т.А. Корреляционные оценки распределения сажи по размерам в приземном аэрозоле в Западной Сибири // Аэрозоли Сибири. XVI Рабочая группа: Тезисы докл. Томск: Изд-е ИОА СО РАН, 2009. С. 6.