Практическое занятие № 8 Тема: Необходимость создания системы дистанционного зондирования выбросов загрязняющих веществ от сэу Продолжительность 2 час

19 мая 2005 г. вступило в силу Приложение VI к Конвенции МАРПОЛ 73/78 – «Правила предотвращения загрязнения атмосферы с судов». В приложении выдвинуты требования по ограничению выбросов: озоноразрушающих веществ, оксидов азота (NOx) судовых дизелей, оксидов серы (SOx), летучих органических соединений с танкеров. Резолюция Комитета ИМО по защите морской среды МЕРС.176(58), принятая 10.10.2008 г. значительно ужесточает требования к выбросам в атмосферу с судов начиная с 1 января 2011 года. Так, ограничения по выбросам диоксида азота от судовых дизелей в зависимости от числа оборотов следующие:

- Tier I: с 01.01.2000 по 01.01.2011 – от 9,8 до 17,0 г/(кВт·ч);

- Tier II: с 01.01.2011 по 01.01.2016 – от 7,7 до 14,4 г/(кВт·ч);

- Tier III: после 01.01.2016 года – от 2,0 до 3,4 г/(кВт·ч).

За период с 2011 по 2016 годы концентрация диоксида азота, выбрасываемого в атмосферу от судовых дизелей, должна быть уменьшена в 5 раз. Следовательно, администрации портов должны иметь информацию о качестве выбросов в атмосферу от судов, находящихся на рейде и у причалов.

Ведущийся в настоящее время эпизодический контроль загрязнения атмосферы непосредственно в устье источника выброса, а так­же контроль воздуха рабочей и санитарно-защитной зон не дает полной картины загрязнения. Для выработки эффективных и своевремен­ных мероприятий по снижению вредного воздей­ствия на природу необходимо обладать объектив­ной качественной и количественной информаци­ей о текущем состоянии окружающей среды и динамике его изменения. Такую информацию мо­гут дать дистанционные методы контроля и осо­бенно метод лазерного зондирования [77, 78].

Высокая чувствительность лидаров при обнаружении малых аэрозольных и газовых примесей в атмосфере, дистанционность и большая оперативность получения данных дают реальную основу их использования для контроля распространения загрязнений в атмосфере [79].

Практическая потребность в лазерной системе обусловлена ее преимуществами по сравнению с традиционными химическими методами. Это воз­можность проведения непрерывного дистанцион­ного анализа, большой радиус действия, оператив­ность получения результатов измерений, с их выводом на монитор или принтер, меньшая трудоемкость измере­ний.

Лидар, внешний вид которого показан на рисунке 4.1, состоит из следующих частей: лазера, передающей оптики, приемного телескопа, спектроанализатора, фотоприемника и электрон­ной измерительной системы. Импульс лазерного излучения, сформированный передающей оптикой, направляется в мишень.

Излучение, рассеянное мишенью назад, собирается приемным телескопом и через спектроанализатор направляется на фотоприемник. Электрический сигнал с фотоприемника обрабатывается измерительной системой по заданному алгоритму.

Способность лидаров проводить в реальном масштабе времени дистанционный анализ дает возможность для мгновенного обнаружения любых избыточных концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

В настоящее время лидары применяются для решения следующих задач [79]:

- получения карт параметров рассеяния шлейфами выбросов и их эволюции во времени;

- порогового обнаружения некоторых параметров загрязнения, как правило, контроль аварийных ситуаций;

- измерения концентраций как основных, так и малых составляющих атмосферы (контроль загрязнений).

Рисунок 4.1 – Внешний вид лидара дифференциального зондирования

Эти наблюдения можно проводить дистанционно с наземных платформ или судов, самолетов или спутников, с получением большого пространственного и временного разрешения.

По результатам выполненных исследований различных типов лидаров (см. главу 3), предназначенных для зондирования загрязняющих веществ в газовых потоках или чистой атмосферы, установлено, что для обнаружения концентраций ЗВ порядка 10¹⁵ см^-3 и ниже в атмосфере наиболее предпочтительным будет использование систем дифференциального поглощения.