- •Глобальные методы наблюдения и экологическое прогНоЗирование: учебное пособие
- •«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»
- •020801 (013100) «Экология» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
- •Введение.
- •Часть 1. Глобальные проблемы человечества в 21 веке.
- •1.1. Глобальные демографические проблемы населения нашей планеты.
- •1. 1.1. Динамика численности населения Земли.
- •1. 1. 2. Демографический взрыв хх века
- •1. 1. 3. Изобилие или голод
- •Проблемы экологии и безопасности ближнего космоса.
- •1.2.1. Техногенный мусор – происхождение и классификация.
- •1. 2. 2. Плотность загрязнения ближнего космоса и вероятность столкновения космических объектов с техногенным мусором.
- •1. 2. 3. Повреждения и разрушения космических аппаратов.
- •1. 2. 4. Перспективы решения проблемы засорения ближнего космоса в настоящее время.
- •Проблемы изменения климата Земли.
- •1. 3. 1. Парниковый эффект.
- •1. 3. 2. Киотский протокол.
- •1.4. Проблемы истощения озонового слоя.
- •1. 4. 1. Роль озонового слоя.
- •1. 4. 2. Естественные процессы образования и разрушения озона в стратосфере.
- •1. 4. 3. Техногенные изменения озонового слоя.
- •1. 4. 4. Открытие озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 5. Механизм возникновения озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 6. Международная защита озонового слоя Земли.
- •1. 4. 7. Озоновый щит над Россией.
- •Часть 2. Объекты экологии и задачи экодиагностики
- •2. 1. Терминология.
- •2. 2. Основные термины и определения.
- •2. 3. Дополнительные специальные термины для экодиагностики.
- •2. 4. Задачи экодиагностики.
- •2. 4. 1. Стандарты и нормативные документы.
- •1. К охране атмосферы относятся:
- •2. 5. Основные задачи.
- •2. 6. Технологии диагностирования.
- •Часть 3. Радиационный экологический мониторинг
- •3. 1. Физические основы
- •3. 2. Диагностика радиоактивного загрязнения атмосферы.
- •3. 3. Диагностика радиоактивного загрязнения воды.
- •3. 4. Диагностика радиоактивного загрязнения территорий.
- •Часть 4. Радиоволновой экологический мониторинг.
- •4. 1. Радиоволновые методы экодиагностики.
- •4. 2. Мониторинг земного покрова.
- •4. 3. Мониторинг водных систем.
- •4. 4. Мониторинг атмосферы.
- •Часть 5. Оптический экологический мониторинг.
- •5. 1. Оптический контроль атмосферы.
- •5. 1.1. Физические основы и классификация оптических методов диагностики.
- •5. 1. 2. Лидарные методы.
- •5. 1. 3. Нефелометрические и трассовые методы диагностик аэрозолей.
- •5. 1. 4. Оптические счетчики аэрозолей.
- •5. 1. 5. Методы диагностики газообразных соединений.
- •5. 2. Диагностирование поверхности Земли.
- •5. 2. 1. Задачи и диагностическая модель.
- •5. 2.2. Аппаратура.
- •Диагностирование водной среды.
- •5. 3. 1. Задачи и физическая модель.
- •Часть 6. Тепловая экологическая диагностика.
- •6. 1. Задачи тепловой диагностики.
- •6. 2. Физические основы и элементная база тепловой диагностики.
- •6. 3. Средства контроля температуры.
- •6. 4. Технология проведения тепловой диагностики.
- •6. 5. Применение тепловой экодиагностики.
- •6.5. 1. Тепловая диагностика атмосферы.
- •6. 5. 2. Тепловая диагностика гидросферы.
- •Часть 7. Химико-аналитический экологический мониторинг.
- •7. 1. Влияние химических продуктов на окружающую среду.
- •7. 2. Химико – аналитическая экологическая диагностика (хаэд).
- •7. 3. Универсальные комплексы хаэд.
- •Часть 8. Экологическое прогнозирование.
- •8. 1. Экологическое моделирование.
- •Экологическое моделирование глобального типа.
5. 1. 3. Нефелометрические и трассовые методы диагностик аэрозолей.
Нефелометрическая диагностика аэрозолей. Она основана на методе спектральной прозрачности (МСП), который использует ослабление интенсивности проходящего света через исследуемый объем среды. На практике для технической реализации МСП используются измерения либо прозрачности, либо коэффициента рассеяния. Во втором случае применяются специальные приборы – нефелометры, которые регистрируют свет, рассеянный некоторым исследуемым объемом среды.
Трассовые методы измерений. Основные принципы трассовых методов измерений прозрачности атмосферы, дальности видимости, коэффициентов ослабления излучения и аэрозольной концентрации основаны на измерении мощности потока оптического излучения, прошедшего через эту трассу. Различают два вида схем построения трассовых измерителей коэффициентов ослабления:
1) с излучателем и приемником, разнесенными на определенное расстояние L;
2) с выносным отражателем.
Наибольшее распространение получили трассовые измерители с выносным отражателем, так как в этом случае вся оптико – электронная часть прибора располагается в одном месте и делается в виде единого блока.
5. 1. 4. Оптические счетчики аэрозолей.
Все они основаны на измерении светорассеивающих свойств отдельных аэрозольных частиц. Посредством установленных связей производится переход к основным характеристикам аэрозолей (концентрации, функции распределения по размерам, средним размерам и т. д.). Приборы, использующие этот принцип, называются фотоэлектрическими спектрометрами аэрозолей или фотоэлектрическими счетчиками (ФЭС). В целом серийно выпускаемые и особенно лабораторные образцы счетчиков, которые выпускаются в России, США и Германии, могут использоваться для решения конкретных задач, например, для оценки степени запыленности воздуха, измерения спектра размеров частиц известного химического состава и простых форм и др.
5. 1. 5. Методы диагностики газообразных соединений.
Носителем информации о качественном и количественном составе загрязняющих атмосферу веществ при дистанционном мониторинге являются спектры электромагнитного излучения, поступающего из объема атмосферы, находящегося под наблюдением. По отсутствию или наличию пространственного разрешения оптические методы контроля газообразных загрязнений подразделяют на интегральные и дифференциальные.
Интегральными (трассовыми) методами измеряется общее содержание загрязняющей примеси на всей трассе взаимодействующего со средой излучения.
В дифференциальных дистанционных методах пространственное разрешение достигается либо методическим путем за счет варьирования условий измерения интегрального содержания примеси, либо инструментальными средствами за счет использования импульсного источника излучения.
В мировой практике хорошо известны: корреляционные масс – спектрометры «COS – PEC», газофильтровый радиометр «GASPEC», разработанные фирмой Barringer Research, Ltd (Канада), приборы типа «Tecneco» (Италия), недесперсионные корреляционные радиометры модели RAMS фирмы Ecorol (Франция), Российские корреляционные радиометры ФГТ 03 – 2, ДКГ и др.