Оптико-микрофизические и физико-химические характеристики дымов горения сибирских биомасс: эксперименты в аэрозольной камере
О.Б. ПОПОВИЧЕВА1, В.С. КОЗЛОВ2, Р.Ф. РАХИМОВ2, В.П. ШМАРГУНОВ2, Е.Д. КИРЕЕВА1, Н.М. ПЕРСИАНЦЕВА1, М.А. ТИМОФЕЕВ1, G. ENGLING3, K. ELEPHTERIADIS4, L. DIAPOULI4, М.В. ПАНЧЕНКО2, R. ZIMMERMANN5,6,7, J. SCHNELLE-KREIS6,7
1НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 119415, г. Москва, Ленинские Горы, 1, Россия
olga.popovicheva@gmail.com
2Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия
vkozlov@iao.ru
3National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan
guenter@gate.sinica.edu.tw
4Institute of Nuclear and Radiological Science & Technology, 15341 Ag. Paraskevi, Attiki, Greece
elefther@ipta.demokritos.gr
5Joint Mass Spectrometry Center, 85764 Neuherberg, Ingolstaedter Landstr. 1, Germany
ralf.zimmermann@uni-rostock.de
6Institute of Chemistry University of Rostock, Dr.-Lorenz-Weg 1, 18059 Rostock, Germany
juergen.schnelle@helmholtz-muenchen.de
7Helmholtz Virtual Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health, Germany
Ключевые слова: тление, открытое горение, смешанное горение, сибирские биомассы, Большая аэрозольная камера, дымы, характеристики дымовых частиц, smoldering, open burning, mixing burning, Siberian biomasses, Large Aerosol Chamber, smokes, smoke particle’s characteristics
Страницы: 323-331
Подраздел: ОПТИКА КЛАСТЕРОВ, АЭРОЗОЛЕЙ И ГИДРОЗОЛЕЙ
Аннотация
В Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН проведен цикл экспериментов по изучению влияния режимов сгорания типичных сибирских биомасс на оптико-микрофизические и физико-химические свойства дымовых аэрозолей. Комплексный анализ данных продемонстрировал определяющее воздействие температурного режима сгорания биомассы сосны сибирской и хвойного лесного опада на формирование и временную динамику всех характеристик дымов. Из поляризационных спектронефелометрических исследований светорассеяния определены распределения по размерам и показатели поглощения частиц в диапазонах микро-, среднедисперсной и крупной фракций частиц и показано, что в дымах тления все частицы являются слабопоглощающими, однако смешанные дымы содержат сильнопоглощающую микродисперсную компоненту частиц, обусловленную генерацией сажи в режиме открытого горения. Исследованы микроструктурные характеристики аэрозолей, на основе анализа морфологии и элементного состава группы сажи и органических частиц определены как микромаркеры эмиссий в режимах открытого горения и тления. Содержание органического и элементного углерода, природа и концентрация химических соединений и водорастворимой фракции ионов проявляют сильную зависимость от режима сгорания. Ангидрид сахаров (левоглюкозан) определен в дымах тления как стабильный молекулярный маркер горения сибирской сосны. Среди химических соединений идентифицирован ряд специфичных маркеров горения хвойной древесины. При старении дымов происходят конденсация органических и неорганических соединений, трансформация химии поверхности и формирование группы частиц, богатых калием, демонстрирующие комплексность и изменчивость химического состава и микроструктуры аэрозольных загрязнений атмосферы во время лесных пожаров Сибири.
DOI: 10.15372/AOO20160410 |
