Файл: Бызова, Н. Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
вого состояния к вечерней приземной инверсии и при обратном переходе утром. Местность представляла собой ровный массив
целины |
с однородным |
развитым, |
но не густым естественным |
рас |
тительным покровом |
(средняя |
высота растений 20—30 |
см, |
|
£0 = 3,2 |
см). В атмосферу распылялась жидкость (водно-глицери |
новая смесь), в результате чего получался аэрозоль с размерами частиц от 15 до 250 мкм. Пробы отбирались на уровне земли до расстояний 10 км в плоские лотки и на стеклянные пластины. На пробах флюоресцентным методом определялось общее коли
чество осевшего вещества и проводился микроскопический |
под |
||||||
счет числа |
капель |
с распределением |
их |
по |
фракциям в 15— |
||
40 мкм. Таким образом, так же, как в опытах Петровой |
с частич |
||||||
ками песка, |
каждый |
опыт представлял |
собой |
совмещение |
не |
||
скольких опытов. |
|
|
|
|
|
|
|
Угол между средним направлением |
ветра .и линией |
распыле |
ния был близок к 90° почти во всех случаях, так что (источник можно было считать линейным и нормальным к вектору ветра. Анализ результатов на основе полуэмпиричес'кого уравнения диф фузии проводился Дунским и др. (1968).
|
Опыты с-тяжелыми частичками, проведенные в США, описа |
||
ны |
Стюартом (1968) *. Стеклянные |
сферы |
размером от 50 до |
200 |
М'Км выпускались из .источников |
высотой |
от 7 до 92 м. Для |
каждого отдельного опыта распределения частичек по размерам имели очень небольшую дисперсию, так что примесь можно было считать практически однородной. Время действия источника в разных опытах составляло от 4 до '43 мин. Для отбора проб при менялись липкие стекла и липкие ленты, расположенные вдоль дуг на разных расстояниях от источника на уровне земли. Обо рудование для метеорологических измерений было установлено, на нескольких уровнях расположенной вблизи метеорологической
мачты (высотой 18 м для двух серий и 92 |
м для третьей). Во |
|
всех случаях, кроме скорости ветра и температурных |
градиентов, |
|
измерялись вертикальные и поперечные |
пульсации |
скорости |
ветра. |
|
|
Анализ результатов на основе статистической и полуэмпири ческой моделей диффузии .приведен в упомянутой работе Стюар та, сравнение с результатами других опытов с тяжелыми час тичками проводилось Бызовой (1970).
4.2.Опыты с оседающими примесями, проведенные в ИЭМе
4.2.1.Методика опытов
Методика опытов по распространению оседающей примеси в нижнем 300-метровом слое атмосферы описана в работах Алек сандровой (1963а, 19636). В атмосферу распылялись частицы полиметилметакрилатного порошка, окрашенные флюоресцирующи ми красителями. Частицы имеют правильную сферическую форму
* В этой работе описаны также опыты Хэйджа (.1961) и Уокера (1968).
Таблица 4.6
Распределение частиц по размерам (% числитель) и среднеквадратичные
|
отклонения |
(знаменатель) |
типичных |
составов порошка |
|
|||||
|
|
|
Размер частиц, |
мкм |
|
|
|
|
||
состава |
0-45 |
15-30 |
30-45 |
45-60 |
60-75 |
75-90 |
90-105 |
105-120 л п о - 1 0 |
||
1 |
55,1 |
27,0 |
14,6 |
2,3 |
|
|
0,2 |
0 |
0 |
10,6 |
7,7 |
5,4 |
3,1 |
2,3 |
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1а |
32,9 |
25,5 |
29,5 |
8,6 |
2,7 |
1,0 |
0,2 |
0 |
4,4 |
|
7,2 |
5,8 |
6,1 |
5,9 |
3,6 |
|
|
|
1,4 |
||
|
|
|
|
|||||||
2 |
3,1 |
6,6 |
16,6 |
51,5 |
15,8 |
1,2 |
0,2 |
0 |
1,15 |
|
4,8 |
3,5 |
6,4 |
11,0 |
8,4 |
|
|
|
0,17 |
||
|
|
|
|
|||||||
о |
7,8 |
4,6 |
6,7 |
15,3 |
50,8 |
14,3 |
0,5 |
0 |
0,67 |
|
о |
9,0 |
2,2 |
4,5 |
10 |
14 |
|
9,2 |
|
|
0,09 |
|
|
|
|
|||||||
Л |
5,2 |
3,1 |
5,4 |
7,1 |
17.S |
42,5 |
18,2 |
0,7 |
0,34 |
|
ч |
3,7 |
1,9 |
2,5 |
3,0 |
7,4 |
11,3 |
13,6 |
1,8 |
0,078 |
П р и м е ч а н и е . N — число частиц в 1 кг.
и гладкую поверхность. Состав (по числу частиц) типичных исполь зованных фракций, выделенных из исходного с помощью сит, пред ставлен в табл. 4.6, где дано также среднее количество частиц в 1 кг состава. Каждый порошок перед использованием в опытах проверялся на фракционный состав путем микроскопического ана лиза небольших проб. 'Порошки окрашивались различными люминисцирующими красителями, что позволяло проводить одно
временно несколько опытов, |
изменяя при этом один из парамет |
ров — высоту источника, |
время его действия или крупность |
частиц. |
|
Скорость гравитационного оседания частиц определялась по формуле Стокса, а для наиболее крупных частиц — с учетом со ответствующей поправки. Значения параметров частиц каждой
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.7 |
|
|
|
|
Параметры |
частиц |
порошка |
|
|
|
|
|
|
|
Размер |
частиц, мкм |
|
|
|
|
|
0-15 |
15-30 |
30-45 |
45-60 |
60-75 |
75-90 |
90-100 |
а с р мкм |
10 |
22,5 |
37,5 |
52,5 |
67,5 |
82,5 |
95,5 |
|
w |
м/с |
0,004 |
0,018 |
0,048 |
0,092 |
0,150 |
0,227 |
0,315 |
N |
10-ю |
84,9-69,8 |
11,15 |
2,96 |
1,118 |
0,532 |
0,291 |
0,177 |
фракции (в пределах 15 мкм) |
представлены |
в табл. |
4.7 (здесь |
|
аср — средний |
диаметр частиц |
данной фракции, w — скорость |
||
гравитационного |
оседания при температуре |
воздуха |
20°, N — |
среднее число частиц в 1 кг порошка).
Распыление производилось с помощью специальных устройств, каждое из которых состояло из бункера, воздуходувки, рабочей трубы и регулятора скорости подачи порошка. Распылитель ус танавливался на одном из балконов высотной мачты на высоте от
Рис. |
4.3. |
Схема |
пробоотборного полигона: |
|
||
/ — долины небольших речек, |
2 — линии |
раскладки |
планшет, 3 — |
|
||
граница |
леса, 4 — ближний |
полигон |
|
|
||
25 до 300 м, причем рабочая |
труба направлялась по возможности |
|||||
нормально к среднему направлению ветра с |
тем, чтобы выбро |
|||||
шенная через нее примесь |
не попадала |
в аэродинамический |
след |
|||
мачты. |
|
|
|
|
|
|
Схема пробоотборного |
полигона, |
который |
использовался |
при |
•большой высоте источника (до 300 м), показана на рис. 4.3.
Максимальные |
расстояния пробоотборных |
линий |
до |
основания |
||
источника составляют |
15—20 км. Выбор направления |
и |
располо |
|||
жения пробоотборных |
линий связан с расположением дорог, ма |
|||||
гистралей, просек, линий электропередач и отдельных |
ориенти |
|||||
ров. Характер |
подстилающей поверхности |
типичен |
для |
средне- |
1 т а
русской местности:' здесь имеются открытые пространства (поля, луга) и лесные массивы. Рельеф полигона достаточно однообраз
ный— средняя |
разность |
высот |
составляет |
10—20 |
м, |
максималь |
|||||||
ная достигает 50 м и связана |
с долинами |
небольших' |
рек и ручь |
||||||||||
ев. При |
высоте |
.источника |
менее |
100 м использовался |
ближний |
||||||||
полигон длиной |
до 3 км, более однородный по рельефу |
и подсти |
|||||||||||
лающей |
поверхности. |
На любом из полигонов |
в |
каждом |
опыте |
||||||||
использовалось обычно |
150—200 точек. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Отбор |
проб |
проводи лея |
на уровне земли |
с помощью |
покры |
||||||||
тых липкой смазкой |
|
планшетов, |
сбор |
которых |
производился |
||||||||
спустя некоторое время |
(в зависимости от масштаба |
опыта) пос |
ле окончания выпуска примеси. В зимнее время в ряде случаев производился отбор проб снега с определенной площади. Число частиц на планшетах определялось подсчетом их в поле микро скопа при небольшом увеличении и ультрафиолетовом облучении. Пробы снега после их таяния перед обсчетом отфильтровывали на бумажные фильтры.
Метеорологические измерения проводились с помощью обору
дования, установленного |
на |
высотной |
метеорологической |
мачте |
||
ИЭМа и на градиентной мачте высотой 8 м. |
|
|
|
|||
4.2.2. Описание |
результатов |
опытов ИЭМа |
|
|||
На рис. 4.4. показано |
типичное расположение точек пробоот- |
|||||
борного полигона с указанием около |
них |
плотности |
осадка час |
|||
тиц (в расчете на 0,1 м2 ) и |
изолинии этой |
величины. |
Такая |
схема |
зоны загрязнения поверхности земли, условно называемая «сле дом», являлась основным результатом опыта. В зависимости от крупности частиц и метеорологических условий след может иметь различную конфигурацию. При инверсии он может быть сильно вытянутым и узким, если в опыте использованы сравнительно легкие частицы (рис. 4.5), или представлять собой резко ограни ченное по длине и ширине пятно, если частицы были более тя
желыми |
(рис. 4.6). Ось следа |
в |
среднем |
совпадает |
с |
направле |
||
нием |
вектора ветра, среднего |
в слое от поверхности |
земли до вы |
|||||
соты источника и по времени |
его действия. Она слегка |
извилиста |
||||||
и только |
в исключительных |
случаях бывает |
сильно |
изогнутой, |
||||
как |
на рис. 4.7, где это, видимо, |
связано |
с |
влиянием |
рельефа |
(неглубокой, но хорошо выраженной долины реки) при инверсии.
След, |
полученный |
одновременно, |
но при большей высоте |
источ |
ника, |
оказался менее изогнутым |
(по-видимому, частицы |
минова |
|
ли долину сверху). |
|
|
|
|
По данным схемы зоны загрязнения строились зависимости |
||||
осевой |
плотности |
осадка от расстояния до основания источника |
и распределения плотности осадка в поперечном ветру направле нии (рис. 4.8) на разных расстояниях от источника. При этом можно было получить следующие параметры следа: х0 — рас стояние от проекции источника до зоны максимальной .плотности осадка; ро — максимальную плотность осадка; X — длину сле-
120