Применение комбинационных лидаров для исследования атмосферы и ее загрязнений

При исследовании с помощью комбинационного лидара паров воды (l = 347,1 нм) спектральным прибором является двойной монохроматор. найдено распределение паров воды в атмосфере на высоте до 2 км. Тенденция к возбуждению спектров коротковолновым излучением получила дальнейшее развитие. Так, с помощью лидара на второй гармоники излучения рубинового лазера с пространственным разрешением около 100 м измерено распределение водяных паров в атмосфере.

Использование для возбуждения четвертой гармоники лазера на неодимовом стекле или на кристалле иттрий-алюминиевого гранита (l = 266,0 нм) позволяет применить резонансные методики, так как излучение с такой l не очень сильно поглощается низкими слоями атмосферы и попадает в спектральную область с ничтожно малой светимостью неба. Поэтому становятся доступными круглосуточные наблюдения, что чрезвычайно важно на практике. Создана соответствующая аппаратура, пороговая концентрационная чувствительность которой на высоте 2, 3 км равна 0,005 и 0,05 млн-1 соответственно, что определяется почти резонансными условиями возбуждения спектров. Наибольшего успеха удалось достичь в индикации O2 и SO2. Однако лидар оказался гораздо менее чувствительным по отношению к другим компонентам (таким, как пары воды и углекислота).

Исследовала проблема качественной и количественной диагностики загрязнений в атмосфере. Ряд экспериментов проведен и условиях, моделирующих реальные, что позволило осуществить практический вариант лидара, предназначенного для индикации продуктов сгорания топлива. Установка была оснащена рубиновым лазером с удвоителем частоты.

В дальнейшем источниками возбуждения служили излучение с азотного лазера и второй гармоники лазера на кристалле Nd3+YAG (l = 532,0 нм). Последняя система положена в основу промышленного образца прибора. Разработанные лидары были использованы для проведения физических исследований атмосферы и, в частности, для измерения концентрации посторонних веществ. Удалось отождествить в дыму и выхлопных газах автомобиля повышенное содержание СО2, и СО (0,11 и 0,43 %), а также SО2, С2Н4, Н2СО, NО, Н2, С3Н4, СН4, паров воды (рис. 9).

Рис. 9. Спектры СКР чистой атмосферы (а), дыма, образующегося при сгорании масла (б), и выхлопных газов автомобиля (в): lвозб = 337 нм.

Исследована проблема дистанционного определения загрязняющих веществ в атмосфере. Изучено около 200 веществ в жидком и газообразном состояниях с целью получения отправных данных, необходимых для конструирования полевого экземпляра аппаратуры. Объекты исследования выносились на расстояние примерно от 100 м до 1 км. Свет собирался небольшим конденсором. В некоторых случаях вещества распылялись в атмосфере в виде облака. Весь комплекс предварительных исследований положен в основу разработки варианта лидара для проведения дистанционных измерений в дневное время в чистой и загрязненной атмосфере в условиях хорошей видимости и в тумане. Измерялось содержание в атмосфере Н2О, СО2, SO2 и паров углеводородов на высоте до 800 метров (разрешение 10 м), время накопления 50 с. Для первых трех компонент концентрационная чувствительность равна 300 млн-1, а для паров углеводородов — 17 млн-1. Комбинационный лидар по чувствительности превосходит приборы такого назначения более чем на 2 порядка.

Перейти на страницу: 1 2

Публикации по єкологии

Озоновые дыры
Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни. Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разруше ...

Методы очистки отходящих газов и выбросов при производстве кормовых дрожжей
Научно-техническая революция и бурный рост промышленного производства в ХХ - веке способствовали не только росту благосостояния человека, но и отрицательно сказались на состоянии окружающей среды в ряде регионов нашей планеты. Ухудшение состояния окружающей природной среды обусловлено, ...

Разделы