Оценка выбросов металлургических предприятий методом инфракрасной фурье-спектроскопии
- Авторы: Морозов А.Н.1, Табалин С.Е.1, Анфимов Д.Р.1, Винтайкин И.Б.1, Глушков В.Л.1, Дёмкин П.П.1, Небритова О.А.1, Голяк И.С.1, Барков Е.В.2, Чеботаев А.В.2, Дроздов М.С.3, Светличный С.И.3, Фуфурин И.Л.1
-
Учреждения:
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
- Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”
- Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
- Выпуск: Том 43, № 6 (2024)
- Страницы: 41-52
- Раздел: Химическая физика экологических процессов
- URL: https://journal-vniispk.ru/0207-401X/article/view/273081
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X24060052
- ID: 273081
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу сотни тысяч тонн вредных веществ. Дистанционный мониторинг отходящих газов дымовых труб металлургических комплексов является актуальной задачей как для самих промышленных предприятий, так и систем экологического контроля близлежащих населенных пунктов. В настоящей работе на основе результатов дистанционного оптического мониторинга выбросов дымовых труб металлургических заводов Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” проведена оценка концентрации диоксида серы в отходящих газах. Измерения проводились с использованием инфракрасных фурье-спектрометров, работающих в диапазоне длин волн 7–13 мкм со спектральным разрешением 4 см⁻¹. Предложена новая технология дистанционного оптического зондирования в пассивном режиме отходящих газов металлургических предприятий, включающая измерения как на срезах дымовых труб, так и на шлейфах.
Полный текст
1. ВВЕДЕНИЕ
По мере развития промышленности и ужесточения требований законодательных актов РФ загрязнение окружающей среды становится все более актуальной проблемой. Быстрый рост производства в таких отраслях, как энергетика, металлургия, химическая и текстильная промышленности, фармацевтика и другие, привел к значительным выбросам загрязняющих веществ в атмосферу [1]. Загрязняющие вещества не только оказывают значительное влияние на повседневную жизнь людей, но и представляют серьезную опасность для здоровья человека [2–4]. Обнаружение и идентификация газов, загрязняющих атмосферу, играют ключевую роль в охране окружающей среды, поскольку они дают ценную информацию для отслеживания источников загрязняющих веществ, классификацию уровней опасности и разработки эффективных способов мониторинга и контроля [5, 6].
Стандартные датчики локального контроля предполагается устанавливать на источник выбросов, что требует регулярного технического облуживания, вызванного загрязнениями чувствительных элементов при непосредственном контакте с выделяемыми газами. В то же время определение выбросов загрязняющих веществ с помощью датчиков дистанционного контроля позволяет исследовать смеси, непосредственно выбрасываемые в атмосферу источником, без необходимости установки газоанализаторов на дымовые трубы. Кроме того, дистанционное зондирование позволяет осуществлять мониторинг выбросов без подготовительных мероприятий на предприятии.
В настоящее время существует большое разнообразие методов активного измерения загрязнений на месте и пассивного дистанционного зондирования, которые могут применяться для мониторинга загрязняющих веществ в атмосфере. В первую очередь к ним относятся: инфракрасная (ИК) фурье-спектроскопия [7, 8], технология электрохимического зондирования [9], использование лидара дифференциального поглощения (ЛДП) [10–16], дифференциальная спектроскопия оптического поглощения (ДСОП) [17–20], недисперсионная ИК-спектроскопия [21, 22] и др.
Лидарный метод [23] позволяет получить данные о концентрациях газообразных загрязняющих веществ в воздухе с высоким пространственным разрешением [12, 13]. В технология ЛДП [10, 11] используется импульсное лазерное излучение с двумя разными длинами волн. Длина волны измерения выбирается таким образом, чтобы интенсивность лазерного излучения уменьшалась за счет поглощения загрязнителем воздуха, подлежащим измерению, а поглощение импульсного излучения опорного канала, наоборот, было бы низким. Различия в поведении рассеяния и затухания (поглощения) другими составляющими атмосферы на обеих длинах волн должны быть незначительными. В противном случае их тоже необходимо принимать во внимание. Концентрация газообразного загрязнителя определяется по разнице значений интенсивности света на обеих длинах волн, а его местоположение — временем действия лазерных импульсов. Для нахождения скорости и направления ветра на разных высотах над уровнем Земли применяется ветровой профилемер (SODAR, sonic detection and ranging), который посылает в атмосферу звуковые импульсы и принимает их после отражения от слоев различной плотности. Анализ отраженного звукового сигнала позволяет определить положение различных неоднородностей тропосферы [24].
Мониторинг атмосферных загрязнений может осуществляться путем объединения информации о распространении загрязнения и пространственном местоположении источника [25]. В начале 2000-х гг. в России была разработана система мобильного лидарного комплекса [26], которая работала как с лазером YAG:Nd3+ на длинах волн 1064 нм, 532 нм, 355 нм, 266 нм, так и с CO₂-лазером с гетеродинным детектором (9–11 мкм). Система позволяла регистрировать концентрацию аэрозоля, химический состав газовой фазы, ветер, турбулентность и т.д. Однако она имела сложную структуру и значительные размеры. В 2017 г. Национальная физическая лаборатория Великобритании представила установленную на транспортном средстве систему ИК-ЛДП, специально предназначенную для мониторинга выбросов метана на свалках [15]. Для получения данных о скорости и направлении ветра в непосредственной близости от места измерения устанавливалась переносная мачта. Следует отметить, что система имела существенные ограничения в получении информации о поле ветра на больших площадях и больших высотах. В 2022 г. впервые была реализована система, которая объединила в себе использование ЛДП и когерентного доплеровского лидара ветра [27]. В этой системе был применен источник излучения с длиной волны 1.55 мкм, что позволило эффективно исследовать пространственное распределение как концентрации CO₂, так и полей ветра, тем самым облегчив точную оценку локализованных выбросов CO₂. Однако ограничение системы по длине волны сузили ее применимость до измерения исключительно концентрации CO₂.
Когда свет распространяется в атмосфере, его интенсивность уменьшается за счет поглощения следовых газов. Поэтому одним из эффективных методов мониторинга атмосферных загрязняющих газов, таких как NOₓ и SO₂, является ДСОП. Пассивный метод дистанционного зондирования ДСОП работает в так называемом диапазоне “отпечатков пальцев”: измеряются излучения молекулами загрязняющих газов на различных длинах волн для определения их концентраций [19, 20].
В последние годы появились наземные, бортовые и мобильные приборы ДСОП, широко применяемые для мониторинга атмосферных загрязняющих веществ. Среди большого разнообразия платформ мониторинга наземные приборы ДСОП используются в основном для определения распределения и изменчивости концентрации загрязняющих газов в атмосфере. Бортовые и мобильные приборы ДСОП обладают более широким спектром возможностей. Они могут одновременно находить распределение концентраций атмосферных загрязняющих газов, определять местоположение их источников и проводить количественную оценку потоков их выбросов. По сравнению с бортовым прибором, мобильный прибор ДСОП имеет достаточно низкую стоимость и более высокое пространственное разрешение. Измерения с помощью мобильных устройств ДСОП можно проводить вокруг основных городских трасс, чтобы определить поток выбросов от локальных источников. Так, например, в работе [17] представлен метод определения общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из районного источника в г. Пекин (Китай) с применением мобильного устройства ДСОП, в котором на основе технологии измерения выбросов точечных источников была предложена расширенная версия метода измерения для поверхностных протяженных источников. Авторы работы [18] использовали мобильную технологию ДСОП для количественной оценки выбросов NOₓ транспортными средствами в г. Шанхай (Китай) и изучили влияние на загрязнение атмосферы условий дорожного движения и ветрового режима. Тан и соавт. [28] продемонстрировали интегральный метод количественной оценки выбросов NOₓ и исследовали его источник в Хэфэе (Китай), также применив мобильную технологию ДСОП.
Как правило, результаты дистанционных измерений выбросов вредных веществ, в том числе диоксида азота NO₂, регистрируются в единицах интегральных концентраций, когда отсутствует точная информация о линейных размерах загрязняющего слоя [29]. Существенный объем данных по концентрациям загрязняющих веществ (NO₂, SO₂, CO и др.) дают измерения с околоземных орбит [30, 31]. В работе [32] приведены результаты 4-летних спутниковых измерений концентрации SO₂ над Норильском, а также исследовано влияние влажности и температурного контраста на измерения в ИК-диапазоне. Однако здесь необходимо учитывать, что спутниковые измерения содержат данные по концентрациям всего атмосферного столба, что предполагает необходимость учета влияния составляющих атмосферы на результаты измерения.
Цель данного исследования – оценка концентраций диоксида серы в отходящих газах дымовых труб (ДТ) металлургических комбинатов с использованием метода ИК-фурье-спектроскопии. Предложена новая технология дистанционного оптического зондирования в пассивном режиме.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Дистанционные измерения выбросов вредных веществ из ДТ в дневное время проводились с площадок рабочей зоны Надеждинского металлургического завода им. Б.И. Колесникова и Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” в период с 3 по 11 июля 2023 г. Температура окружающей среды во время экспериментов варьировалась в диапазоне от 5 до 20 °С. Расстояние от ИК-фурье-спектрометров до верхней точки ДТ составляло 250–760 м. В процессе измерения фурье-спектрометры регистрировали ИК-излучение выбросов ДТ как на срезах, так и в шлейфах отходящих газов.
Рис. 1. Принципиальная схема регистрации спектров отходящих газов ДТ с температурой T₁ с помощью ИК-фурье-спектрометра: 1 – отходящие газы дымовых труб, 2 – входящее излучение, 3 – собирающий объектив, 4 – светоделитель, 5 – подвижное зеркало интерферометра, 6 – неподвижное зеркало интерферометра, 7 – КРТ-фотоприемник.
Принципиальная схема регистрации ИК-спектров отходящих газов ДТ приведена на рис. 1. Промышленные отходящие газы дымовых труб 1 имеют достаточный температурный контраст относительно подстилающей поверхности, что позволяет регистрировать собственное тепловое излучение 2 с помощью ИК-фурье-спектрометра, который построен на базе интерферометра Майкельсона с подвижным зеркалом 5. Входящее излучение 2 проходит через собирающий объектив 3 и попадает на светоделитель 4. После модуляции в интерферометре Майкельсона излучение попадает на кадмиево-ртутно-теллуровый (КРТ) фотоприемник 7. Охлаждение КРТ-фотоприемника обеспечивается микрокриогенной системой, работающей по циклу Стирлинга.
Рис. 2. Схема эксперимента по дистанционной регистрации ИК спектров отходящих газов ДТ: 1 – дымовая труба, 2 – отходящие газы, 3 и 4 – ИК-фурье-спектрометры, 5 – направления регистрации ИК-излучения.
На рис. 2 приведена схема эксперимента по дистанционной регистрации ИК-спектров отходящих газов ДТ на Надеждинском металлургическом заводе им. Б.И. Колесникова. Цифрами 3 и 4 обозначены ИК-фурье-спектрометры, имеющие угловые поля зрения 2.0° (ФСР-1) и 0.7° (ФСР-2) соответственно. Основные технические параметры ФСР-1 и ФСР-2 приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные параметры ИК-фурье-спектрометров
Параметр | Единица измерения | Значение параметра |
Рабочий спектральный диапазон | мкм | 7–13 |
Угловое поле зрения: ФСР-1 ФСР-2 |
град град |
2.0 0.7 |
Спектральное разрешение | см⁻¹ | 4.0 |
Время одного сканирования | с | 1.0 |
Обнаружительная способность ФПУ на λ = 10 мкм | 1010 | 2.0–3.0 |
Рудные месторождения Норильского промышленного района, богатые залежами сульфидных медно-никелевых руд, составляют основную массу исходного сырья для получения меди, никеля и металлов платиновой группы. В процессе пирометаллургического производства основным вредным веществом, образующимся при окислении сульфидных руд, является диоксид серы SO₂ [33]. Так, в 2008 г. на Канадском заводе концерна Thompson выбросы SO₂ составили более 200 тыс. т в виде твердой пыли с газами [34]. По данным Федеральной службы государственной статистики и Министерства экологии и рационального природопользования Красноярского края по состоянию на 2019 г. в атмосферу Норильска ежегодно поступает около 1.7–1.8 млн т загрязняющих веществ [34]. Перечень вредных веществ, подлежащих контролю в Норильске, приведен в докладе Министерства экологии и рационального природопользования Красноярского края за 2019 г. [35].
Таблица 2. Значения интегральных концентраций SO₂ в мг/м², измеренные дистанционно на срезах ДТ № 1 и ДТ № 2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”
Дата | № СДТ | Расстояние, м | Медиана | Квартиль 1 | Квартиль 3 | Температурный контраст, °С |
07.07.23 | 1 | 475 | 1197 | 770 | 1768 | 260 |
07.07.23 | 2 | 315 | 1706 | 1087 | 2414 | 70 |
10.07.23 | 1 | 170 | 5799 | 3205 | 9060 | 260 |
10.07.23 | 2 | 250 | 3957 | 1846 | 8714 | 70 |
Таким образом, наиболее важным для определения компонентом отходящих газов ДТ для ГМК “Норильский никель” является SO₂. С целью дистанционного определения концентраций SO₂ предварительно был измерен спектр поверочной газовой смеси диоксида серы в азоте с массовой концентрацией, равной 139 мг/м³ (см. рис. 3). Для анализа в рабочем спектральном диапазоне длин волн 7–13 мкм могут использоваться спектральные полосы в диапазонах волновых чисел 1100–1200 и 1300–1400 см⁻¹. Для n = 1163 см⁻¹ сечение поглощения составляет s = 0.71 · 10⁻¹⁹ см²/молекула, а для n = 1359 см⁻¹ – s = 8.45 · 10⁻¹⁹ см²/молекула. При этом для частот 1165 и 1361 см⁻¹ сечения поглощения воды равны s = 2.71 · 10⁻²³ см²/молекула и s = 2.71 · 10⁻²⁰ см²/молекула соответственно [36]. Стоит отметить, что для трасс протяженностью более 100 м функция пропускания атмосферы составляет 0.7–0.8 в диапазоне длин волн 1100–1200 см⁻¹ и менее 0.1 в диапазоне 1300–1400 см⁻¹. Другими словами, линия поглощения SO₂ в диапазоне длин волн 1300–1400 см⁻¹ существенно маскируется поглощением атмосферы, поэтому для анализа выбросов SO₂ были выбраны спектральные линии, лежащие в диапазоне 1100–1200 см⁻¹.
Рис. 3. Эталонный спектр SO₂ с массовой концентрацией, равной 139 мг/м³. Спектральное разрешение – 4 см⁻¹.
Эталонный спектр, представленный на рис. 3, был зарегистрирован ИК-фурье-спектрометром, оснащенным многоходовой кюветой типа Уайта с длиной оптического пути 6 м [37]. Эти данные соответствуют интегральной концентрации, равной 834 мг/м².
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Измерения интегральных концентраций SO₂ дистанционным методом проводились 7, 10 и 11 июля 2023 г. на Медном заводе Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” с использованием ФСР-1. На рис. 4 приведены термограммы выбросов ДТ № 1 и ДТ № 2. Видно, что температурный контраст между выбросами на срезе трубы и воздушной средой составлял 260°С для ДТ № 1 (см. рис. 4а) и 60–70°С для ДТ № 2 (см. рис. 4б).
Рис. 4. Термограммы выбросов дымовых труб Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”: а – ДТ № 1, б – ДТ № 2. Измерения проведены 10.07.2023.
На рис. 5 представлены блочные диаграммы распределения значений интегральных концентраций SO₂, полученных дистанционно на срезах дымовых труб (СДТ № 1 и СДТ № 2). В табл. 2 для каждой серии измерений указаны расстояния от местоположения ФСР-1 до СДТ, значения медианы, 1-го и 3-го квартилей распределений интегральных концентраций SO₂, а также оценка значений температурного контраста. Разность в значениях интегральных концентраций отходящих газов ДТ, показанных на рис. 5 и в табл. 2, объясняется различной толщиной поглощающего слоя для представленных серий измерений.
Рис. 5. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезах ДТ №1 и ДТ №2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 2.
Кроме того, столб отходящего газа ДТ состоит из водяного пара, частиц горячей аэрозоли, непрозрачных для ИК-излучения, и газового слоя, в котором определяется концентрация SO₂.
Блочные диаграммы с ограничителями выбросов для значений интегральных концентраций SO₂, полученных дистанционно на шлейфах ДТ (ШДТ № 1 и ШДТ № 2) приведены на рис. 6.
Рис. 6. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на шлейфах ДТ №1 и ДТ №2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 3.
Аналогично в табл. 3 для каждой серии измерений указаны расстояния от местоположения ФСР-1 до ШДТ, значения медианы, 1-го и 3-го квартилей распределений интегральных концентраций SO₂. При регистрации ИК-спектров по шлейфу отходящих газов в режиме сканирования наблюдалось резкое увеличение значений интегральной концентрации SO₂ при переходе от среза к шлейфу, а далее – экспоненциальное уменьшение по мере удаления по шлейфу от СДТ.
Таблица 3. Значения интегральных концентраций SO₂ в мг/м², измеренные дистанционно на шлейфах ДТ № 1 и ДТ № 2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”
Дата | № ШДТ | Расстояние, м | Медиана | Квартиль 1 | Квартиль 3 |
07.07.23 | 1 | 1000 | 7983 | 4118 | 16 404 |
11.07.23 | 1 | 450 | 6477 | 4610 | 11 078 |
11.07.23 | 2 | 500 | 7297 | 3757 | 17 157 |
Отметим, что 7 июля 2023 г. сканирование проводилось в диапазонах углов от –120° до 0° по азимуту и от 13° до 23° по углу места. Измерения 11 июля выполнялись в диапазонах углов: 15–133° по азимуту и 5–35° по углу места для шлейфа ДТ № 1 и 14–15° по азимуту и 13–43° по углу места для шлейфа ДТ № 2. На рис. 7 показана динамика интегральных концентраций при сканировании по азимуту ШДТ № 1 и ШДТ № 2. Существенные различия между медианными значениями концентраций, приведенными в табл. 3, и интегральными значениями, указанными на рис. 7, можно объяснить тем, что первые получены в широком телесном угле сканирования, а вторые – вдоль насыщенного шлейфа отходящего газа.
Рис. 7. Динамика интегральной концентрации SO₂, измеренная при сканировании по азимуту с углом в 40° в отходящих газах от двух ДТ Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Измерения проведены 07.07.2023.
Измерения на Надеждинском металлургическом заводе им. Б.И. Колесникова Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” проводились 3 и 4 июля 2023 г. с помощью двух ИК-фурье-спектрометров (ФСР-1 и ФСР-2), основные характеристики которых представлены в табл. 1. В этой серии экспериментов ИК-спектры выбросов регистрировались только на срезе одной ДТ. Термограмма ДТ Надеждинского металлургического завода идентична термограмме ДТ № 1 Медного завода (см. рис. 4а) и отдельно в настоящей работе не приводится. На рис. 8 представлены блочные диаграммы с ограничителями выбросов для значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезе ДТ с помощью ФСР-1 и ФСР-2. В табл. 4 приведены значения медианы интегральных концентраций SO₂, значений 1-го и 3-го квартилей блочных диаграмм распределений для каждой серии измерений и типа ИК-фурье-спектрометра соответственно.
Рис. 8. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезе ДТ Надеждинского металлургического завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” с использованием ФСР-1 и ФСР-2. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 4.
Таблица 4. Значения интегральных концентраций SO₂ в мг/м², измеренные дистанционно на срезе ДТ Надеждинского металлургического завода им. Б.И. Колесникова Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”
Дата | Тип прибора | Расстояние, м | Медиана | Квартиль 1 | Квартиль 3 |
03.07.23 | ФСР-١ | 250 | 997 | 581 | 1717 |
03.07.23 | ФСР-٢ | 250 | 1433 | 1171 | 1692 |
04.07.23 | ФСР-١ | 760 | 2780 | 2208 | 3447 |
Закон Бугера–Ламберта–Бера показывает, что интенсивность излучения, прошедшего через слой поглощающего вещества, линейно зависит от толщины этого слоя [38]:
, (1)
где I0(n) – интенсивность излучения, падающего на исследуемый объект, I(n) – интенсивность излучения, прошедшего через исследуемый объект, n – волновое число, D(n) – спектр оптической толщины, i – номер компонента смеси, N – число компонентов, ki(n) – спектральный коэффициент экстинкции (поглощения) данного вещества, l – толщина поглощающего слоя, ci – концентрация i-го вещества.
В пассивном методе измерения ИК-спектров, как правило, не известен размер поглощающего слоя. Более того, при измерении концентраций в шлейфе необходимо учитывать динамику геометрии облака газа и массовых концентраций Cмасс его компонентов. Интегральная концентрация
(2)
позволяет учитывать единовременно динамику массовой концентрации и линейных размеров поглощающего слоя. При анализе выброса на СДТ необходимо также учитывать наличие частиц горячих аэрозолей и паров воды, что делает прозрачной для ИК-излучения только часть столба выброса. Априорная информация о скорости потока и динамике линейного размера облака газа позволит выполнить вычисление средних массовых концентраций вещества. Информация о мгновенных значениях концентраций вредных веществ, в том числе SO₂ и других промышленных газов, позволит выполнять тарировку измерений концентраций дистанционным оптическим методом. Для тарировки результатов дистанционных измерений могут быть использованы данные спутниковых наблюдений [39, 40].
В настоящей работе описана методика дистанционных измерений интегральных концентраций SO₂ с использованием ИК-фурье-спектрометра. Вопросы определения массовых концентраций, соответствия представленных данных фактическим и оценки валовых выбросов SO₂ выходят за рамки данной работы. Вариации медианных значений интегральных концентраций от шлейфа отходящего газа не превышают 10% и существенно меньше значений 1-го и 3-го квартилей блочных диаграмм, что показывает высокую воспроизводимость результатов измерений.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей работе на основе результатов дистанционного оптического мониторинга выбросов дымовых труб металлургических заводов Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” проведена оценка концентрации диоксида серы в отходящих газах. Мониторинг проводился с использованием ИК-фурье-спектрометров, работающих в диапазоне длин волн 7–13 мкм со спектральным разрешением 4 см⁻¹. Предложена новая технология дистанционного оптического зондирования в пассивном режиме отходящих газов металлургических предприятий, включающая измерения интегральных концентраций диоксида серы как на срезах дымовых труб, так и на шлейфах.
Для всех серий измерений построены блочные диаграммы с ограничителями выбросов значений интегральных концентраций SO₂. Установлены медианные значения концентраций, а также границы 1-го и 3-го квартилей блочных диаграмм с ограничителями выбросов. Определена динамика интегральной концентрации SO₂ при сканировании шлейфов отходящих газов двух дымовых труб Медного завода по азимуту с углом 40°.
Показано, что для независимых измерений двумя ИК-фурье-спектрометрами различия в медианных значениях интегральной концентрации SO₂ соответствуют диапазону 1–3 квартилей распределения, что свидетельствует о хорошей воспроизводимости значений независимых измерений. Установлено, что медианные значения концентрации SO₂, полученные на срезе дымовой трубы, в несколько раз меньше значений в шлейфе отходящих газов. Такая разница объясняется тем, что столб отходящих газов содержит частицы горячей аэрозоли и водяной пар, непрозрачный для ИК-излучения, поэтому вклад в интегральную концентрацию вносит лишь часть газового слоя вокруг столба отходящего вещества. С учетом данных по размеру столба или шлейфа облака отходящего газа, а также оценок динамики движения газовой смеси дымовых труб, полученные значения интегральных концентраций могут быть пересчитаны в массовые концентрации, для корректного вычисления которых необходимо применение газодинамических моделей распространения отходящих газов в атмосфере.
Работа выполнена в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № 122040500060–4) и реализации программы стратегического академического лидерства “Приоритет-2030”.
Об авторах
А. Н. Морозов
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
С. Е. Табалин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
Д. Р. Анфимов
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
И. Б. Винтайкин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
В. Л. Глушков
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
П. П. Дёмкин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
О. А. Небритова
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
Иг. С. Голяк
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
Е. В. Барков
Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”
Email: igfil@mail.ru
Россия, Норильск
А. В. Чеботаев
Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”
Email: igfil@mail.ru
Россия, Норильск
М. С. Дроздов
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
С. И. Светличный
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
И. Л. Фуфурин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Автор, ответственный за переписку.
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Голяк Ил.С., Анфимов Д.Р., Винтайкин И.Б. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. C. 3; https://doi.org/10.31857/S0207401X23040088
- Rossi R., Ciparisse J.F., Gelfusa M. et al. // J. Instrum. 2019. V. 14. № 3. Article C03004; https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/03/C03004
- Donateo A., Villani M.G., Feudo T.L. et al. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 10. P. 1054; https://doi.org/10.3390/atmos11101054
- Морозов И.И., Васильев Е.С., Волков Н.Д. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 16; https://doi.org/10.31857/S0207401X22100089
- Gaudio P., Gelfusa M., Malizia A. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2015. V. 658. № 1. Article 012004; https://doi.org/10.1088/1742-6596/658/1/012004
- Gaudio P., Malizia A., Gelfusa M. et al. // J. Instrum. 2017. V. 12. № 1. C01054; https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/01/C01054
- Sung L.Y., Shie R.H., Lu C.J. // J. Hazard. Mater. 2014. V. 265. P. 30; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.11.006
- Фуфурин И.Л., Шлыгин П.Е., Позвонков А.А. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 10. С. 68; https://doi.org/10.31857/S0207401X21100046
- Kau N., Jindal G., Kaur R. et al. // Results Chem. 2022. V. 4. 100678; https://doi.org/10.1016/j.rechem.2022.100678
- Carlisle C.B., van der Laan J.E., Carr L.W. et al. // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 27. P. 6187; https://doi.org/10.1364/AO.34.006187
- Pierrottet D.F., Senft D.C. // Chemical and Biological Sensing / Ed. Gardner P.J. Proc. SPIE. 2000. V. 4036. P. 17; https://doi.org/10.1117/12.394075
- Li J., Yu Z., Du Z. et al. // Remote Sens. 2020. V. 12. № 17. Article 2771; https://doi.org/10.3390/rs12172771
- Yang Z., Zhang Y., Chen Y. et al. // Opt. Commun. 2022. V. 518. № 5. Article 128359; https://doi.org/10.1016/j.optcom.2022.128359
- Голубков Г.В., Адамсон С.О., Борчевкина О.П. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 53; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050053
- Innocenti F., Robinson R., Gardiner T. et al. // Remote Sens. 2017. V. 9. № 9. Article 953; https://doi.org/10.3390/rs9090953
- Cezard N., Le Mehaute S., Le Gouët J. et al. // Opt. Express. 2020. V. 28. № 15. P. 22345; https://doi.org/10.1364/OE.394553
- Johansson M., Galle B., Yu T. et al. // Atmos. Environ. 2008. V. 42. № 29. P. 6926; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.05.025
- Wang S., Zhou B., Wang Z. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2012. V. 117. Article D13305; https://doi.org/10.1029/2011JD016983
- Constantin D.E., Merlaud A., van Roozendael M. et al. // Sensors. 2013. V. 13. № 3. P. 3922; https://doi.org/10.3390/s130303922
- Tan W., Liu C., Wang S. et al. // Atmos. Res. 2020. V. 245. № 2. 105037; https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105037
- Vojtisek-Lom M., Zardini A.A., Pechout M. et al. // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. № 11. P. 5827; https://doi.org/10.5194/amt-13-5827-2020
- Sun Q., Liu T., Yu X. et al. // Sens. Actuators, B. 2023. V. 390. Article 133901; https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133901
- Фуфурин И.Л., Винтайкин И.Б., Назолин А.Л. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 28; https://doi.org/10.31857/S0207401X2205003X
- Schröter M., Obermeier A., Brüggemann D. et al. // J. Air Waste Manage. Assoc. 2003. V. 53. № 6. P. 716; https://doi.org/10.1080/10473289.2003.10466213
- Mønster J., Kjeldsen P., Scheutz C. // Waste Manag. 2019. V. 87. P. 835; https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.12.047
- Boreisho A.S., Volodenko V.A., Gryaznov N.A. et al. // Laser Optics 2003: High-Power Gas Lasers / Ed. Danilov O.B. Proc. SPIE. 2004. V. 5479. P. 177; https://doi.org/10.1117/12.558393
- Yue B., Yu S., Li M. et al. // Remote Sens. 2022. V. 14. № 20. Article 5150; https://doi.org/10.3390/rs14205150
- Tan W., Zhao S., Liu C. et al. // Atmos. Environ. 2019. V. 200. P. 228; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.12.009
- Hamilton P.M., Varey R.H., Millán M.M. // Proc. Intern. Sympos. Sulfur in the Atmosphere. Dubrovnik, Yugoslavia, 1977. V. 12. P. 127; https://doi.org/10.1016/B978-0-08-022932-4.50017-3
- Theys N., De Smedt I., Yu H. et al. // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. № 1. P. 119; https://doi.org/10.5194/amt-10-119-2017
- Gamal G., Abdeldayem O.M., Elattar H. et al. // Sustainability. 2023. V. 15. № 12. Article 9362; ttps://doi.org/10.3390/su15129362
- Bauduin S., Clarisse L., Clerbaux C. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. № 7. P. 4253; ttps://doi.org/10.1002/2013JD021405
- Tømmervik H., Johansen B.E., Pedersen J.P. // Sci. Total Environ. 1995. V. 160–161. P. 753;
- https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04409-T
- Богатырев Д.М., Петров Г.В., Цымбулов Л.Б. // Вестн. Магнитогорского гос. технического ун-та им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. № 1. С. 14; https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-14-24
- Гос. докл. “О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае” за 2019 год; ttp://www.mpr.krskstate.ru/envir/page5849/0/id/45884
- Михайленко С.Н., Бабиков Ю.Л., Головко В.Ф. // Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 9. С. 765.
- Fufurin I.L., Golyak I., Bashkin S. et al. // Proc. SPIE. Optics + Optoelectronics. 2021. V. 11775. Article 1177512; https://doi.org/10.1117/12.2588714
- Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-радиоспектрометрии. 2-е изд., испр. и доп. М: Наука, 2014.
- Goyal R., Khare M. // J. Civil. Environ. Eng. 2012. V. 1. S1;https://doi.org/10.4172/2165-784X.S1-001
- Kashkin V.B., Zuev D.V., Kurako M.A. et al. // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2018. V. 193. № 1. Article 012029; https://doi.org/10.1088/1755-1315/193/1/012029
Дополнительные файлы
