Оценка влияния особенностей состава газо-аэрозольного облака на спектр фонового излучения открытой атмосферы

Рассмотрено облако, содержащее газовый компонент, который необходимо идентифицировать спектрорадиометрическим методом, и аэрозоль, выступающий в качестве мешающего фактора. Разработана модель контроля загрязненности атмосферы, в которой рассматривается упругое рассеяние падающего света аэрозолем и его резонансное поглощение газовым компонентом. В рамках предложенной модели получено уравнение для определения минимальной концентрации идентифицируемого газового компонента при заданном отношении сигнал/шум спектрорадиометра. Получено аналитическое решение для частного случая, когда сечение поглощения на максимуме и минимуме интенсивности поглощения излучения в пределах рассматриваемой резонансной линии отличается в 2 раза. Показано, что уменьшение дисперсности аэрозольных частиц резко снижает возможность идентификации газового компонента. Согласно проведенным оценкам, если обеспечиваемое отношение сигнал/шум равно 10, то идентификация газообразной примеси невозможна уже при концентрации аэрозоля около 20 г/м2 при размере частиц 10мкм.

Литература

[1] Ахобадзе Г.Н. О загрязнении атмосферы и методах контроля ее состояния // Экология производства. 2010. № 1. С. 35-41.

[2] Molles M.C. Ecology: concepts and applications. 4th ed. NY: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2008. 604 p.

[3] Короленко Л.И., Синицына О.Р. Методы измерения концентрации загрязнений в промышленных выбросах // Экология производства. 2011. № 11. С. 50-53.

[4] Боровлев А.Э., Кунгурцев С.А. Лидарный аппаратно-программный комплекс как элемент геоинформационной системы г. Белгорода // Экологические приборы и системы. 2008. № 11. С. 56-59.

[5] Фокин М.В., Беспалов М.С., Оселедец Е.Ю., Успенская Т.М. Контроль качества атмосферного воздуха на границе расчетной СЗЗ // Экология производства. 2010. № 4. С. 50-52.

[6] Snyde A.P., Jensen J.O., Maswadeh W.M. et al. AIRIS remote detection for chemical vapor clouds: System design and detection algorithm // Lasers and ElectroOptics, 2007. Baltimore (Md.), 2007. P. 1-2. INSPEC Accession Number: 9851863, DOI: 10.1109/ CLEO 2007.4453375.

[7] Зуев В.Е., Зуев В.В. Современные проблемы атмосферной оптики. Т. 8.: Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 232 с.

[8] Bianchini G., Cortesi U., Palchetti L. Emission Fourier transform spectroscopy for the remote sensing of the atvosphere // Optics and Lasers in Engineering. 2002. Vol. 37. P. 187-202.

[9] Проблемы аналитической химии. Т. 13: Внелабораторный химический анализ; под ред. Ю.А. Золотова. М.: Наука, 2010. 504 с.

[10] Глаголев К.В., Морозов А.Н., Назаренко Б.П. и др. Мониторинг открытой атмосферы с помощью фурье-спектрометра // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2005. № 3 (18). С. 9-25.

[11] Shimoto A., Kobayashi H., Kadokura S. Radiometric calibration for the airborne interferometric monitor for greenhouse gases simulator//Appl. Optics. 1999. Vol. 38. P. 571-576.

[12] Beil A., Daum R., Matz G. Remote sensing of atmospheric pollutants by passive FTIR spectrometry // Proc. of SPIE. 1998. Vol. 3493. P. 32-43.

[13] Heland J., Schaffer K. Analysis of aircraft exhaust with Fourier-transform infrared emission spectroscopy//Appl. Optics. 1997. Vol. 36. P. 4922-4931.

[14] Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии. М.: Наука, 2006. 275 с.

[15] Hoffland L., Piffath R., Bouk J.Spectral signature of chemical agents and simulants // Optical Engineering. 1985. Vol. 24. No 6. P. 982-984.

[16] Кочиков И.В., Морозов А.Н., Светличный С.И., Фуфурин И.Л. Распознавание веществ в открытой атмосфере по единичной интерферограмме фурье-спектрорадиометра // Оптика и спектроскопия. 2009. Т. 106. № 5. С. 743-749.

[17] Дворук С.К., Корниенко В.Н., Кочиков И.В. и др. Обработка двусторонних интерферограмм с учетом собственного фонового излучения фурье-спектрорадиометра // Оптика и спектроскопия. 2002. Т. 93. № 5. С. 884-889.

[18] Замай С.С., Якубайлик О.Э. Модели оценки и прогноза загрязнения атмосферы промышленными выбросами в информационно-аналитической системе природоохранных служб крупного города. Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. ун-та, 1998. 109 с.

[19] Якуш С.Е. Гидродинамика и горение газовых и двухфазных выбросов в открытой атмосфере: дис. ... д-ра физ.-мат. наук. М., 2000. 336 с.

[20] Борн М., Вольф Э. Основы оптики / пер. с англ.; под ред. Г.П. Мотулевич. М.: Наука, 1973. 720 с.

[21] Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. 928 с.

[22] Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений / пер. с англ.; под ред. Ю.А. Пентина. М.: Мир, 1991. 536 с.