Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Деформации ионной, аэрозольной и газовой компонент тропосферы при повышенном уровне ионизации

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Деформации ионной, аэрозольной и газовой компонент тропосферы при повышенном уровне ионизации"

к , \

" ' ¿ЗДКРАЛЬКЛН СЛУЖБА ГСССШ ПО ГИОХЯВДЕОЮЮШ

И ¡ffiHílu) РИНГУ ОКРУЖЩЗП СРЕД!

ГЛаШДЯ FEOФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ имени Воейкопя Л.И.

На прярлх рукописи

СМ'ТНОВ ЕОДШР ВЛАДИМИРОВИЧ

¿'ДО ■ 551.594+021.3?

ддагмлпмн ИОННОЙ, АЭРОЗОЛЬНОЙ И ГАЗОЕОЙ ЧОМЮНРН? трогосфад! ïTFEi гогашюи урониЕ ионязл^л

Сп«;вадьность 04.00.22 - Геофизика,

ABÎOPSÎEPAT

/жсеертлпии на соискание ученой степени диктора физикс-натематических ноук

Санкт-Петербург ГУ93

Работа выполнена в ¡'института экспериментальной метеоролог Ш1) "ТаПфун" Росгидромета

Официальные оппонент: доктор физико-математических наук профессор Л.С.Иалев доктор физико-математических наук профессор Г.Г.Щукин

^доктор физико-матсмачичрских наук лрофэссор ЛЛ'.Ыатвеев

Ведущая организация Институт физики атмосфера РАЛ

Защита состоится 159 гг. в часов

нн ¡¡аседании Специализированного совета Д 024.06.01 при Главной геофизической обсерватории им. А.VI.Воейкова

Отзывы в двух акз., заверенные печатью,'просим направлял но адресу: 19401«, Санкт-Петербург, ул.Карбышева, д.?

мвт.ореферау разослан .£/_ /£. 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

доктор географических наук,профессор Н.В.Кобышева

оыущ ХАР/йСТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность щюблемч. Наблюдаемые и позмопше антрспоген-ые воздействия на ионизационное состояние тропосфера, осущестп-яемнз в результате выбросов топли?о-эн«фгетических ;*. химических роизводств, аварий АХ, ядерных испытаний vi конфликтов, мвссозътх ожррос и др. требуют изучения деформаций основных компонент зозду-

a, прекде всего ионной, аэрозольной и гэзорой.

Целью работы является решение научной проблемы построения шико-датстатической модели, изменений ионной, аэрозольной н азовой составляющих тропосферы при повышенном уровне ионизвими, такке оценки путей нейтрализации их вредных последствий. Оснорнне за иг ¡и исследования

1.Разработать ¡летодики и отдельные прмборй для измерения спск'"гг. ;одаихностеЙ аэроиснов и размеров аэрозолей, а также концентго'Н':: |элчх газ отче составляющих пои повышенных инте.чсжюстях ионопб-¡азования воздуха ( до 5.10 см-3.с" ) в условиях изменения <ыо емперятуру от 250 до 350 К, относительной влажности от 5 до 95 ;ересьвдения от 0,01 до 10 давления от 1000 до 100 кбар

2. Получать экспериментальные зависимости концентрации и спектре

эроиснов подвижностью.. А = Ю-4... 5 сн^/В.с от интенсивности

\ "ТО-з -I

¡онообразования в интервале v и 10...I0 с»», .с , содержания

сдельных примесных газов, напряженности электрического поля и

ада других факторов.

Исследовать кинетику формирования тяжелых ионов ( s

см^/В.с' как функцию интенсивности «онообразования, физиго-

ишчсского состава аэрозольных частиц, скорости и направления

азовых переводов.

4. Получить сведения о скорости конверсии "газ-частица" для нтервала часиц размерами от 0,005 до 10 мкм по диаметру как ункции времени и дозы облучения воздуха альфа, а также рентганоп-ким и фотоионизируащим источниками.

b. Зкспериментально оценить характер и степень деформаций ионно-о, аэрозольного к газового состава приземного лоя атмосферы при адиоактивном загрязнении почая на примере 30-км района аварии ернобыльской АХ.

6. Изучить особенности распространения приема о?ектродагнит-ого . излучения видимого, ПК и оадиодкапазонов при наличии в трос-

посфере участков повышенной биполярной и униполярной ионизации, г. тпюке оценить возможности снижения уровня помех.

На защиту выносятся:

I. Полуэмпирическоя физико-математическая модель, количествен» описывающая изменения характеристик ионной (подвижности ачроионов 10"^...5 аэрозольной (размеры частиц 0,005-10 мкм) и

газовой ( , и др.) компонент воздуха при изменении ин-

тенсивности ценообразования от 10^ до £>.10 ® с? -с~^ >.

Z. Новые данные о кинетике средних г тяжелых аэроионов для «ре К'?н интенсивного альфа-облучения от I до Ь.103с.

3. Подуомпирическая модель формирования нейтральных аэрозольнк 'матиц размерами от 0.001 до I мкм п биполярно ионизированном поз духе при поглощенной дозе излучения 10-10 эЕ.см-3.

4. Результаты обобщения диффузионной теории, ионной зарядки аэрозолей но сдучяй ¡ос различного физико-химического состояния, в том числе при фаэоаюс переходах зила конденсация-испарение.

Б. Новые данные о помеховом дойстчии униполярно и биполярно ионизированних образовании в тропосфере на распространение и прие электромагнитных излучений п отдельних участках длин волн,, а таю* предпотения по его нейтрализации.

6. Методики и аппаратура для моделирования воздэйстьий высоки ¿'ровней радиации на характеристики вэроионов подвижностью с;/"/В.с и аэрозолей размерами 0,00Ь-10 ыкм по диаметру.

Научная, новизна ряботы. Впервые-получены количественные як-сперккемтальные донные об изменениях характер мк ионной, а»рсь-зольноЯ и ря,-.'- газовых компонент воздухл г.г,\ ионизации воздуха, характеры* для еварий АЭС, ядерных взрывов и других локальных антропогенных воздействий. Нд этой основе предложены модели кинетики аэроионов и аьрозолей в .условиях поешснной ионизации воздухе.

Бпепвыз рассмотрено помеховое воздействие сильноиониэирован-ных образований в тропссфоре на распространение и прием радио и оптических излучений, р текло новче г,ути нейтрализации поздейств! Ссстпйтстнухгцие технические предложения занижены пятью авторским! сгидетельствлыи нг изобретения.

Практическая ценность. Реализация результатов данного исследования имела место:

1. При разработке технических предложений на ИКР и ОлР по результатам выполнения тем плана Росгидромета "Мичман", "Заволочье", "Инструмент'' [5*1-57] .

2. При планировании комплексных натурных экспериментов и тропосфере я рамках задач изучения распространения ЗМИ при наличии локально ионизированньк зон [6-10,61] .

3. При комплексной оценке деформаций физических полей в рай -не аварии Чернобыльской АЗС, а т.-кже при анализе экологической обстановки в районе Ново-Воронежской АсС [59,ДО,69-71] .

4. Г.ри изучении последствий ядерной войны (тепа "Посладствио-УО" а др.) [72] .

Достоверность результатов. Предлагаемые автором теоретические формули сопоставлены, с результатами экспериментов. Осноеные точностные параметры новых приборов обсуждались по тексту .адаптации, а также в публикациях [П, 13,52,58,71,72] .

Для обеспечения сравнительно высокого разрешения по спектру аяроиоиов и аэрозолей разработан ряд нових устройств к способов измерения, калибровки и (лет( олог/и, на которые автором подучено В авторских свидетельсг', [30,4Ь, Л6,52,Ьз]и др.

Публикации и литый зклад автора

При подготовке диссертант«. испольэочмш преимущественно материалы автора, в том числе >1 монографии, 15 статей, одубликованн:а во Всесоюзных изданиях, 6 - в зарубежных, более 20 - в трудах НИИ, 14 изобретений, 27 докладов на конференциях. Основополагающие результаты исследований получены и изложены лично авторог. В совместных работах по теме диссертации автору принадлежав, как правило, постановка задачи, схема эксперимента и анализ основных результатов.

Апробация отцгл'аишс результатов работы происходила на Ьск сооэних конференциях по аярезолям (Ереван 1977, Ереван I512,■Юрмала 1937), Всесоюзных совещаниях по распространению лазерного излучения в дисперсной среде .Обнинск 197в, Обнинск 19Ь2), Есесспан.когф. цо, актуальна ропросм аэрозолей в н/х (Одосса 1972, Одесса 1989), Всесопэн. конференции по физике облаков и активном воздействиям (Обнинск 1979, Кальчкк ЮсЗ), Всвсоюэн. симпозиум по распространенно

лазерного излучения в г.тмосфере (Томск 1979, ТоускЮЬО, Томск 19о1 Томск.1920), 'Всесоюзн. лонф. по поверхностным явлениям с жидкосп (Ленинград 1373), Мекдународн. конф. по физике облаков (Лондон 197; У.еядунмро.ян, симпозиуме по загрязнению воздуха Цен ид град 1577), »'.¡еждунагодн. конф. по активным воздействиям (Ташкент 1974), Мэмду-наподн. конф. по атмосферным аэрозолям и ядрам конденсации ¿Галвей 1977, Будапешт 19с34, Цюрмх 1990), Меядунарсдн. конф. по лазерам (Орландо 1901) Бсесоюзн. конф* по атмосферы, эл-ву (Тарту 19иБ, Нальчик. 1990), Первых научных чтениях им. академика Федорова Е.К.. Обнинск 1590) Международн. конференции Лктиниды-90 (Ташкент 19й9), и такте на меяпедомственных совещаниях по проблемам активных ьоз-дойствял на процессы в атмосфере и проблемам азроэапей, на Мезду-шчродных конференциях по физике облаков и осадков (Монреаль 1952) I авро'золнм и ядрам конденсации (Солт-Лейк-Сити 1992), на Российской аэрозольной конференции (Москва 1993).

КРАТКОu содержание РАБОТЫ

Ео Введении обсуждаются попроси комплексной оценки антропогенна воздействий на ионную компоненту тропосферн^ормулируется меоб-одимач для их реиения научная проблема. Кратко анализируются имо-досся результаты по физике ионизации воздуха, связсннкв с гоюнодк .Лантевснн, Н.Френкеля, С. Полл ока, А.Чижевского, Н.ПЫкина, М.Дчпт-иевв, Ю.РаПзера, Р.Стзничя, Х.Тамыета, Н.Кзрлона, Б.Смирнела, .дуэртаса, Б.Моонена, Й.Ерикаря, Я.Спльма и др. Обосноанппютсл сновнке завдаемне положения, аргументируются научная иорирпп н ряктичоская значимость работы, а '»"пкяе личный вклад автора.

i. кинетика спектра вдшюстгси атшсхерикх. жшг.

пр!'. хкусстбышоп к естественной ю!иш5;п

Анализ публикаций показывает, что пока нет единого-мления о еханкзус формирования спектра подвйяностоЯ атао сферных who г, при аличии излучений различной природы и интенсивности, Тзкоз поле---не могло объяснило, • прежде всего, отсутствием необходимо? sr.n:;pr>.--урк и, соответственно, экспериментально сбоснок-'.кньк деннкх о спект-е подвишсстей (или касс) частиц в характерном для практики сирсг.о'.: нтервале значений.интенсивности «онообрэзозалия ^ = 10.,.iO1 ow"V* рп вариациях температуры, влажности, давления .воздуха, содержания римесных газов в пределах, характерных для условий тропосферы.

В; Главах I и 2, являющихся физическим стержнем исследования; первые рассматриваются ккнетйчз спектра положительна к отркиатель-ых пороконов в интервале подвютостеЯ от 5 до 10"^ см'"/В.с как ункпия интенсивности пон-образуищих процессов при вариации от 10 о 10 см"0.с"1, времени облучения от I до 5.103с и дозы облучения т I0"5 до 10 ¡{л/кг.

Для измерения концентрации и спектра ионов использовались опи-акний в ij и в интегральный спектрометр с плоско-параллель-ыми отклоняю-",юш резетками и адсорбцио—-ннкм фильтром на выходе при его создании использоаанч идеи Н.11.Комарова) и ди}фсреицклль-ыЯ анализатор лолпихноегк УТ-^415, рязработанн"П в Тар туес ком ■о'суниэерсктете. Последний был модифицирован автором для измерений ■енее поштакх ионов. В большое ионизационных 'камерах использовалась :ибо подложки кзотогл плутониЯ-239 на токи до 10" мА, либо рентге-ювекий издучатепь УРПЛ, (энергия квантов до 150 либо фотоиони-

- ь -

bufirr;;;.! источник на осноле ртутнс-кварпевмх ламп. Для измерения cnerijv ра&неров гэрозольтле частиц d интерпале 0,005-40 мкм ис-17Р*к;очг-лксь созданные при участии автора »локтростатические i.13, 45) , лазерные фотоэлектрические [ll,30,52,5d] и телевизионный анализаторы.

¡in пне. I предетявлепи характерные спектры подьилностей ааро-ионоя при тсигвратуре воздуха ма входе п анализатор Г.ВЗК, давлении 100-0 иб, относительно!) влажности № -4 Анализировались пробы нчрукнэго зоздухн в Обнинске (на уровне 1,5 м от поверхности немли! и обеелмлшшк'е ггосбы этого до воздуха после сблученил альфа-источ-

* / л

ниг.ом в к? хре объемом Й.10 см . 3,/Гсь ке для сопоставления приводен оЛоСченнчй спектр ионов для сельских районов Европейской территории России, Моурреьный тек же комплексом.

Образует вникание, что спектр ионов в ионизированном воздухе имеет хорошо определенную полосовую структуру. Мо.гно глентифиии-ровпть полосы легки:: (0,5-5 см /й.с), Средних (видны две линии t интервале I0"2-5.I0_I с://В.о) и тяжелые ионы (Ю"2-10~4 см2/В.с н менее). Б феноикх и лабораторных спектрах аэроионов линии средних ионов отсутствуют.

Легкие пли коучлекепче иони формируются после присоединения одной или нескольких дипольных полегал,например Иг 0 , НС' к ыо-л<*куля£ным ионпу Л^ , 0г , и др. Связь в комплексах

осуществляется г.а счет индукционных сил. В течение времени порядка единиц секунд и обычном воздухе (данные Н.Сялы/а и др., 19Б7) и долей секунд в умеренно ионизированном сссдухе (данг-.'О автора) н.-.чвльиие легкие коня старятся. Б качестве пгм-тгялыкде ионов более предпочтительна ионы, обладающие силы:' /сдством >: элект-jону или протону. В качестве отрицртельпого состаренного иона ¡неимущественно фигурирует ион '^¿^'i/i,(■ » положительного -

,73h r(h\i?,L,,> й :-ягря?ненном во?духе вид иснев определяется содс>; яг-ы-с« ряде ион-рхтипнкх пркксссй.

Г ; г д."'.'.г ил ;' клттернмл ионч формируются в зауотнис количест-г-пх .-¡'.'иь при строго определенных авторам условиях по интенсивности но.-'себраеоплпия i и времени обручения t, , а так^; по содсрчпшго отдельна г.рииесннх газов. ¡¡сдвиг»,-¡¡ость их ле.чит в ин-о,5...0.01 oA'D.c. Согласно ноу им представлениям,средние и.4,'.« 3-е рег-улвтрт ассоциации состгреннкх хегю<х ясноя и обраэо-г'ппп нейтрального клр^тог-!-.,например типа присоеди-

.■vt'Hi'.s к wvy третьего легкого иена. Енут;енние связи в подр-бнпу.

«v er »«-v

кластерах подобны связям кохду ионами, в электролите.

Тя*Блые или слоение. ионы в обычном воздухе образуются по известной схеме после присоединения легких ионов к' частицам лши. В последующих главах будет впервые показано, что слокние ионы могут формироваться ч в обеспыленном ионизированном воздухе. Вероятный канал их появления - ассоциация нейтральных кластеров друг с другом, а также с легкими и средними с.эроионами. Однако,при ■) = 10 с«»Г°.с~^ и ^ г. 10 с дентри полос и форма спектра в полосе тяжелых ионов становятся консервативными к виду (природе) и интенсивности биполярно ионизирующего излучения, содержание основ! газовых составляющих воздуха и, чг-ттично, к метеофакторам. Амплит; ды полос является сло-кныш функциями этих характеристик, определенными количественно в главах 6 и 7.

В условиях искусственной ионизации в лабораторных и натурных условиях, п том числе в 30-кн зоне аварии ЧА5С, средние значения подвижнос-гей отрицательных ( ¡¡¡_ = 1,72 см^/В.с) и положительных ( ~ 1,35 см^/В.с) легких аароиоков более близки к данным, полученным группой Х.Таммет» (Тартусокий ун-т), чем к имеющимся та( личным данном ( р. - 2 см^/В.с, = 1,4 см'УВ.с). Показано

на,основе сравнения с экспериментами, что расчеты основных лараме' ров легких и средних аороионс- (подвижность, тепловая скорость, константы рекомбинации и Д1ф*>уьии и др.) можно вс-сти в приближсии: твердых микросфер. ,,

2. ИССЛЕДОВАНИЯ Ш ФИЗИКЕ НЕЙТРАЛЬНЫХ К ЗАРЯЖЕННЫХ КЛАСТЕРОВ В ЕОЗДУХЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Экспериментальные данные, приведенные в главе, позволяют оакл: чить, что при удельных энерговкладах в облучаемый объем воздуха, близких порядка С} - 10 -10^ эВ/см3, содержание средних ионов достигает максимума и далее начинает уменьшаться. Для легких ионо соответствующий порог близок ¿з - 10 оВ/см '£. В рамках имеющихся теорий объяснить подобные эффекты невозможно.

На рис. 2 приведены характерные экспериментальные и расчетные . как Функции времени

концен-трации легких, средних и тяжелых ионой^ри ос лучении возд

ха вльфа-иони-эирующим излучением'изотопа Ри-239.

Теоретический прогноз, вытекающий из решения классического ур нения баланса легких ионов

Рис.2." Временно!! хоп, концентрации легких (1,4,7,8), средн'гх и тяжелых '.3,6) аэроионоа в обеспыленном вопдухе

пои поглощенной' внеогик альфе-излучсния 3-10^ эВ/ем^ (1-7) и я призедаом слое лтыоофегы0(Яодмоекоа ье, 1976-15ВЗгг), 1-3,6 - эксперимент автор«, 4-6 - расчет по модели автора, 7 - по классической «одели (2).

ап„ к

ссп+п. , (1)

сИ

ц^ет быстрый прирост их концентрации до равновесного значения

{ } ехр 2 ? - /

где

(К) - /0 с

Эксперимент дает существенно иную картицу. При экспозиционной дозе более 10 ъЪ/сХ концентрация легких ионов,достигнув равновесного значения, начинает, однако, постепенно снижаться. Для времен обручения 10-100 с отличие в концентрации по сравнении со значением, рассчитанным по (2), достигает 4-5 порядков. , В рамйЬ^Й8Ь1,§Й°?ьи!Сняо концентрации легких ионов объясняется рождением в облучаемом воздухе аэросольных частиц в результате ион-новедеиноЗ конверсии гаэ-част-.тца. Отсюда вытекает паяный випод, что в обдем случае при произвольных уровнях ионизации воздушных сред, классические уравнения баланса легких ионов типа (1) не имеят места.

И гларе рассмотрены аргумент;: в пользу предложенной автором в[14,10,72] концепции нейтральных иокных ассоциатов, являющихся продуктами ассоциации разчополярных состарепнчх легких V. средних пэроиочоп, и предложены оиеночнке соотношения. В случае легких ионов образуются ионные пары (дублеты) характерным размером 10~^си г.о диаметру, средней массой ЗЛО'^г. Концентрация дублетов в обычное гоздухе I } = 5-1& см'"3.с-'1) теоретически не может пре-гшать значения ЗЛО3 см-3, о в интенсивно монтированном ( ) =

КУМ.")13 с»Гэ.с-1)-Я/*«Р= 10 "1оЬ сн"3'

После адсорбции искнкмк парами третьего иона образуются эаря-чсе:к;кс кластеры (триплеты) средней подчичностьв 0,2 см /В.с, ле--чг.г.г? г. полоса средних исков (см.рис Л). Концентрация средних но^оз ч обкч(.ог воздухе г-е кочет превысить гнвченип порядка Г.''" су"* (расчет по формуле, полученной в главе б), однако для « отжил необходим пополнение следупдих впервые ус^гнов-

лриг'.иипиплшк-.х условий:

Условие I: биполярная ионизация воздуха. При униполярной hc;í:¡~ зацни не могут обрагюваться необходимые нейтральные ассоциатц.

Условий 2: умеренно низкие содержания аэрозольных частиц. Б противном случае легкие чонц адсорбируются аэрозольными часчи-пами. не успевая ассоциировать в кластера.

Условие 3: отсутствие г системе электрических и других г.ольй, способствующих.«' удалению ионов какого-либо одного знака.

Условие 4; сравнительно низкие уровни содержания некоторых при— месньс: газов (галогены, предельные углеводороды и др.), тлеюгцт: значительное сродстоо я злектрону или протону. Количественно ато условие сводится к виду Nr *{)/<¿t )1ÍI , где t'r - концентрация молекул меагающего газа. В противнем случае образованные кластеры оказываются химически не--связанними и бистро разрушаются после рекомбинации зарядов как в классической схеме кинетики ионов ь плазме.

3. ИОНИЗЛЩЮННИЕ ПРиЦШСЫ Í1FS1 НАЛИЧИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Полученные в главах I и 2 результаты использованы здесь для уточнения качественной и разработки полуколкчественной модели ионизационных процессов в униполярно коронирущих промежутках "острие-плоскость". Р связи с этим имеются интересные практически^ приложения, в частности, когда в пограничном слое атмосферы появляются искусственные и естественные униполярно ионизированные облака.

В отличие от имеющихся, предлагаемая схема эволюции плазменных.' очагоз в межэлектродном пространстве учитывает, что биполярно ионизированная плазма в воздухе атмосферного давления диссипмрует за времена, много меньгаие длительности разрядных импульсов ( 10" ^с.) униполярной короны. Поэтому процессами запирания и отпирания ксрокирующего злектрода (катода) управляют периодически формируемое облака легких ионов той же полярности, что и ялектрод. Получение соотношение для оценки характеристик ионных облаков в коронирую-щем промежутке длиной Н имеют вид [?2] :

-2

¡r

(3)

Г1в - усиление поля вблизи электрода, V - его потенциал, М( - средняя скорость электронных лавин;

для срсонего заряда ионного облака

где с1( - длине пробега электронной лавины у электрода для приемного слоя (¿г = 10~4 м), и0 - порог короны;

частоты повторения генерируемых облаков и имцульсоэ Тричеля з отрицательной короне а

и

(5)

где Ср = 3...5, »1,4 (учет конкретной геометрии), й -средняя подвижность отрицательного кона 5

электрического тока, текущего через разрядный промежуток,

IV,), (6)

1'Да ¿>} - 2...3 (учет конкретной гзометрии электрода).

Эти соотношения апробированы при анализе экспериментальных данных автора и литературных данных в интервале напряженности ьлектрического поля от 50 до Ю4 Ь/см, радиусов острия от 5.10~й до Ю~а м, длин разрядных промежутков от 10 до I м, скоростей воздуха до 350 м/с. В главе 4 они будут использоваться для описания эволюции многокомпонентных ионизированных сред и ч главе В для оценки путей нейтрализации вредных последствий ионизации воя-духа.

4. элементарные и коллективные взшюдействш;

в многокомпонентных ионизированных средах.

в четвертой и пятой главах анализируется характер взаимодействий между арроионаш разных подэижностей и между ионами и другими составляющими воздушной среды: аэрозоль, электрическое поле, ветер, турбулентность. С разной степенью полноты рассмотрены следующие ¡эффекты:

Адсорбция вьпопонев аэрозольными частицами и появление на них электрического заряда. Сопоставление опытных и теоретических данных приводит к выводу, что с точностью, достаточной для практики,для " описания униполярной зарядки аэрозолей размерами 0,01-1 мкм можно • использовать аналитические решения Арендта-Кальыана. Рассмотрена

задача об основных факторах устойчивости в тропосфере униполярно ионизированных образований, н частности, на основе тяжелых ионов подвижность* - НЛО-"—4.Ю-3 см^/Б.с. Предложены аналитические соотношения для опенки значений электрического поля, которое создается в окрестности модных струй тягелих ионов протяженностью порядка I км. & правомочность подтверждает эксперимент, поставленный нами с использованием ЭГД-генератора на токи ьгаоса до 200 мкА [12,23,55-5?] .

Нейтрализация зарядод в униполярной отоуе. распространителя в приземном слое атмосферы.

Б частности, экспериментально покезано, что снижения напряженности электрического поля до безопасных значений в окрестности струг тяжелых ионов прч- токе выноса до 200-300 мкА возмогло достичь с помощь«) пучков рентгеновского излучения. Требуемая интенсивность ионообразоваиия ^ оценивается с помощью соотношения [21,22,72]

^ > Ъ / ,

где и* - средняя скорость ветра на уровне струи, - характерная длина пробега квантов ионизирующего излучения.

Возмущение электрической структуры атмосферы в окрестности униполярно заря^енньа струй. Е экспериментах [12]" обнаружено, в . частности, что значительные возмущения имеют место на расстояниях порядка нескольких ра.п<усов струи (при токе выноса около 10"%). Они проявляются в резком падении объемного заряда О. и'полярных проводимостей-воздуха Л» , что обусловлено дрейфом фонопых азро-ионов в поле струи на аэрозольные частицы и почву. Предложены аналитические выражения, которые удовлетворительно описывают временной ход р* л Д»' при движении струи тяжелых ионов в слабоустойчизом приземном слое.

Эти и другие результата используются в главе 8 для разработки рекомендаций г.з техническим и методическим путям регулирования по-меховой обстановки в тропосфере.

Ь. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ИЮГСКОМЮНЕН'ПШХ ИОНИЗИГОБАННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ПРИ СА303ЫХ ГЕРЕХОДАХ

В главе 5 продолжается анализ эволюции системы "азрозоль-аароконы- электрическое поле", в условиях, характерных для тропосферы как при искусственной, так и при естественной ионизации, и

О

делается попытка обобщения имеющихся моделей па случай фазовых переходов тина "испарение-конденсация''. Противоречивость иметаих-cíi теоретических построений предопределила основной дуть решения задачи - физическое моделирование системы при варьировании направления и скорости фазовых переходов, а также физико-химическом состава ядер конденсации. Здесь целесообразно выделить три па*нмс результата. -

1). Впервые установлено, что знак и величина зарядов тяжелых конов, образующихся при эволюции смеси "нейтральные аэрозольные частицы размерами от Ю-*" до 10 мкм + легкие ионы обоих знаков", а тьк?.е соотношение равновеекьтх концентраций кошчехеных ионов определяются не только подвютсстямн ионов и размерами ядер конденсации, но и концентрацией и подвижность» ионов в конденсате, температурой воздуха и конденсата, направлением и скорость» фазовых переходов .

2). С учетом того или иного преобладающего рекима адсорбции аорсионов на ядра конденсации, последние целесообразно классифицировать следукцим образом;

Неряс-твот'-.-е ядро . Специфичность поверхности к аэрононам того или иного знака заряда вызвана структурированием тонких слоев "диполь но го" конденсата. Преимущественно адсорбируется ионы, полярность которых противоположна полярности выступающих концов дялольных молекул;

>T-*tíyi. гопег-ущпие тоногенние ялектролити» Знак и величина заряда ядер завися? от соотношения кодвк^лсстСЙ ионов в растворягдекся при конденсации ядре. Преимущественна адсорб^р^й'.сл езроирнн, полярность которых противоположна полярности ионе , вкзедаих на погерхность кок.-;с,чсата. При большой концентрации электролита специфичность к пзроионак но проявляется и г.озыожно использование диффузионных приближений Н.Сукса и Р.Гаине.

Ищ'а. сор.о?хя!яис • диполнкуе неэлектролиту» Если дилольный момент молекул примесей в конденсате превьзшет 1,5-2 дебаев, то ядро при-об,-стает сродство к тем аэроионак, полярность которых такая же как и у ркступавдих концов 'дкпольнгос молекул. .Для анализа кинети.;?-: элект-I кческого заряда ядра целесообразно использование ди^фузиоь --одсорб-гиомчой »»одели Борзкло?а-Седунора-Степанова с поправками на характеристики'hcvscb роздуха и раствора Юавчепкс-Свиркунов).

Количественно степень влияния, сорта яде о кои сенсации и величин« ¡¡ерееьцешш (недэсицздии) по еод>шсму пару ис объемный еаряд гк-'с-лих ионов; тоЕннкаяш.нх при биполярной ионизации воздуха, иллысгрн-руст рис. 2.

Рис. 3. Плотность объемного заряда у^ тяжелых ионов как функция относительного пересыщения 5 но водяному пару и сор:а ядер конденсации в биполярно ионизированном воздухе. 1-3 - эксперимент автора, 4,5 - расчета по формулам (7)-(9) для нерастворимых (1,2,4) и ионогенных (3,5) ядер конденсации

3). Показано, что в задачах специфической адсорбции аэроиснов целесообразно обобщенно учитывать не только свойства поверхности, •но и аэроионов. В предлагаемой схеме резения задачи постулируется, . что после контакта ядра конденсации и аэроиона в зависимости от состояния какдого партнера образовываются либо нестабильные, либо стабильные ассоциаты (сольватнмй комплекс с обобщенными лигандами, ионная лара_и т.п.). Для смеси "биполярные ионы + ядро конденсации" выражение для равновесного заряда тяжелого иона принимает вид [&] :

п s - [п --- , (7)

í . ¡Ln\l-w{-b/kT)J ■

где - энергия связи аороиона зарядом ^ и подвижностью с поверхностью, ла - радиус ядра, к - постоянная Еольцмана, ■

Т - температура, концентрация авроиснои разных снаков.

/'(ля нерастворимых ядер, поверхность которых обладает ориэнтирукедм действием по отпошенм к молекулам водяного пера,например, //а-£7 , СлС0} , Аа ¡^ , кремнеземы и др., энергия связи находи'/ся в пределах

л - 0,0?... 9,15,5 .

* " (С)

При конденсации водяного пара на ионогенные ядра ;

'

где ^ - дебаевский радиус экранировки ионов в растворе, -

их коэффициент диффузии, - коэффициент диМузии ионом в г»оз-духе. Как видно из рис. 3,согласование результатов расчетов по (7)-(9) и экспериментов удовлетворительное.

В главе рассматривается ряд новых способов и реагеьтов для изменения электрического состояния аэрозольных сред [4?] , ионизированных каналов [ы] и устойчивых ионизированных облаков [ 10,27,32] .

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЭЙЕНТОВ БИПОЛЯРНОЙ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА: ЭЙЕКТ КОНВЕРСИИ "ГАЗ -ЧАСТИЦА"

При йнерговкладах в зону ионизации порядка и более С3 * Ю** аЕ/см"5 в воздухе, даже ранее очищенном о* пыли, возникают, как бчдно и.'!, рис. I и 2, тяжелые ионы. В приближении однократно заря-ченных ионов нетрудно подсчитать, что речь идет о частицах характер-Ш!м размером 0,005-0,1 мкм и вше.'

Эффект аарозолеобразования при облучении воздуха наблвдался в лабораторных экспериментах давно и неоднократно. Однако, именно отсутствие опытных данных для широкого интервала С}- )t|)£¿ , не позволяло на наш взгляд, сформулировать непротиворечивую модель преобразования ионной компоненты в лэрезольну» и выявить геофизическую -значимость аффекта. В шестой главе впервые экспериментально показано, что интенсивные ионизирующие излучения самой раз. личной природы (альфа, рентгеновское, фото) могут быть не менее аффективными в приземном слое тропосферы, «ем природные источники с'^разования аэрозоля. Опыты проводились в раоличних регионах (Подмосковье, Украина, Прибалтика, Таддикистан и др,)и при различных

погодных .условиях. Результаты этих опытов [17,72] и обобщенные и главах 1-3 средения о кинетика спектра анройоноэ при ионизации позволили в [2,7,14| сформулировать основные положения о генезисе "норого" аэрозоля:

а) в незапнле;шо!д биполнрноиопизированном чоэдухе в начальный период происходит синтез нейтральных ионных ассоциатор (клас- • теров) типа НО" {Н3С)а *Н}0*(Н»0)п эффективней массой = ¿Ц и (2...5).10"^ г. и появление полийонных ядер конденсации.

Е воздухе, содержащем ядра конденсации, наработка вещества происходит в результате прямого осуждения состаренных ионов и нейтраль--шх кластеров на имеящизся ядра;

б) ансамбль кластеров и ядер конденсации, образующихся э зоне яонизецки, съолчцйонир.уеа' преимущественно как ансамбль химически реагируя?,их частиц.

Характерные экспериментальные данные об изменении счетной '.онцентрации частиц различного размера при длительном облучении зчищенного от пыли воздух., источником Ри-239 приведены на рис. 4. ¡нтрнсирность новообразования в объеме 400 см3 составляла ) - 10^

Результат теоретического расчета кинетики кенцентра-1ия ядер диаметром 0,014 мкм, как видно, согласуется с эксперимен-

- ic -

в) поскольку каксишлькая скорость наработки аа^оаолеойрззую-щего вещества согласно экспериментам близка значению ¡mx í , где tnt - масса легкого иона, то зффективнесть конверсии достигай' 5-10 молецул на 100 оБ поглощенней анергии. Зто реализуется, если

¿í = 10 ___i0i4 с.В/сы3. в оптимальных условиях такие реализует

ся линейна,« функция шкода конденсата, и поглощенного излучения М£ e2m£)tg . 'Отклонения связали с аффектами задержки старания легких ионов из-за начального дефицита молег^ул M0t «ли присутствием некоторых "мекающих" газов и паров (предельные углеводороды, галогены), а также отклонением относительной влажности' воздуха от оптимальной 50 - 20

Предлагаемая в главе количественная модель кинетики заряженных и нейтральных продуктов биполярной ионизации воздух? рассматривает следующие последовательные стадии конверсии:

- ионизация молекул воздуха, образование положительных ( Л^ ,

0¡ и др.) и отрицательных ( D~¡ , í¡k и др.) ыолиоков, их

гвдпатация спустя Ю-3 с в легкие начальные аэроиони 0г (Mt0)ñ ?

0/М*. • H¡W* « др.;

- оптимизация (старение) легких ионоз с участием кон-активных малих газовых примесей. Спустя определеннее время оти примеси могу нарабатцваться в самом ионизаторе. При ) = 10"* см~°.с~* стадия старения .длится не более 10 с;

- ассоциация разноцолярных ионов в устойчизые заряженные и нейт ральнче кластеры;

- броуновская и электрическая коагуляция кластеров друг с други и с легкими .ионами, что приводит к образованию аэрозольных частиц и (или) к увеличению массы имеющихся (фоневнх) ядер конденсации.

Уравнения состояния для основных компонент ионизированного-газа имеют вид:

для молекулярных (негидратированных) ионов

jf= 5 - лл-ра 4 v7 nJ ; (i°)

j.i

для начальных легких ионоз

!' d ; / Г1 \

. ^ н

для состаренных легких ионов _

dnc

~df

fcf¡.%n± - ¿A-LA • (I2)

4 ¡.г J

для нейтральных кластеров

^ K:\U--rY, Г» "А ; (13)

№

для заряженных кнастеров (средник ¡.оков)

■ (14)

Индекс м относится к молсцулярнь'к ионам, ± ч с к 1ачалььым к "состаренным" легким илрнам, нх и «и к нейтральным I заряженным кластерам, 4 - к диполоным молекулам, ср - к мо-юкулам с' максимальном сродством к электрод или протону, у -с ядрам кокденспкик рагкер?ми выше размера нейтраль;<о/'о кластер?' финимаемого за„ед-<«шцу ( j - 2,4,6,7...). Индекс Я; для кон-¡ентроции ионов, А' - для конченгрзции нейтральных частиц, & - длл ¡екомбкнацик ионов. .

Система (10)-(14) дополняется уравнениями для броуновской коа-улпцки кластеров и аэрозолей и для кинетики малых газозь-х соотап-доцпх, нарабатываемых при ионизации, которые не «лисиц! ¡ж

'ромоздкостн. В диссертации приводятся схемы расчета и данные о янстантах реакций. При анализе реакций старения ионов кспользо-аны расчетные данное Сэлъма-Лутса 1Тартусский ун-т).

В общем случае система уравнений решалась численно. Для случал.

¿1.10*й зВ/см3 и •> I с, когда времена старения ^^(/ср'^ср) ' > сссциации г !'-с У* и коагуляции 'Тмк соотносятся

эк Тс 4 Тнк . , получзны аналитические реясния. Они удоплот-орителыю описывают'конкретный эксперимент с источником альфа-злучения Ри-239 (рис. 5). Для нахоаденкя равновесней концектра-ии озона и двуокиси азота*, а такие текущего конкретного спектра азмеров частиц использованы малинные расчеты.

О^Щмуг/Н*

Рис. 5. Экспериментальная (еллоижые линии) и теоретические (пунктир) оценки спектра массовой концентрации продуктов облучение, обычного обеспыленного воздуха. Штриховка -среднее содержание продукта в прииемном слое атмосфсги г< Подмосковье. Источник излучения - альфа-изотоп Плуг.-<-'.й-2; Погг.аценнаг доза - оЕ/см'4. I - ггзк.-; 2- легкие ионы; 3- нейтральные кластеры; 4 - средние коны; аэрозольные частицы

V. /¡ЕЙОРМАЦИЯ ИОННОГО, ГА30ЮГ0 И АЭРОЗОЛЬНОГО СОСТАВА ЬОЗДУХА ПРИ ЕГО РлДДОЛКТИШОМ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Б седьмой главе выполнен анализ изменений компонентов создухп > ситуация::, когда источником попиленной ионизации являются радио-истивьые продукты на почве, что характерно для аварий АХ, ядерное конфликтов и т.п. Экспериментально и теоретически показгно (см. также [59,69,70,72]), что сравнительно высокие уровни иони-мрующих излучений в приземном слое атмосфера стимулируют увеличение юлярных олстропроьодиуостей воздуха, содержания ряда малм< газонах составляющих , , Аи др., а такхе мельчайлих .эрозольных частиц ( диаметром Ю~3..Л0~^ мкм). Последние, по ,энным химического анализа, представляют собой преимущественно вод-ые растворы азотной кислоты. В ионизированном воздухе, загряанен-ом также газами $9Х , НС1 , ^ЬО^ , аерозолъныэ частицы бчетре бог-даатся хлоридами и сульфатами.

Соответствующие экспериментальные и расчетные оценки обобщает аблиис, где наряду г. характерными данными для района аварии ЧА2С, нтенсивно загрязненного г_ду?онием-ЯЗУ, и модельного эксперимента, риведены данные для Подмосковья Сг.Обнинск).

С учетом данных таблицы, а также результатов друг;« исследо-аний в 30-км зоне авгрии Чернобыльской АЭС [15,59] ,в главе формируется ряд практических важных рекомендаций, позволязщих снизить екоторые радиоэкологические последствия тяжелых аварий АЭС. риводим дев рекомендации [70,72] . "

При дозах облучения на местности выше I к-Р/ч, следует уделять ншмание контролю концентрации и спектра атмосферных ионов, отдель-яс газовых примесей ( Л^ ,. 05 , ММ03 ), а также химического дисперсного состава аэрозолей, поскольку содержание вредных икгре-аентов могут превышать предельно допустимые значения для населен!'ид /нктов.

При определении, размеров зоны отчуждения вокруг зон г.варии АЗС глесообраэен учет возможного переноса воздушный потоками токсич-.IX продуктов ионизации воздуха в населенные пункта вне зоны.

Таблица

Характерные значения факторов загрязнения окружающей среды в 30-км зоне ЧА&З, в Подмосковье и в испытательной камере,содержащей Ки изотопа Ри-239

Параметр

ЧАЭС-87

ЧАЗС-90

Обнинск, 67-90гг|

Камера, 6 м3

Экспозиционная доза Р ккР/ч Расчет по данным счетчика ионов Электрическое поле, 8/ы Расчет }

по (ЮМ12),см"8.с']

Элек*

ропроводноеть воздуха Ом^.см^ЛО"16

К X.

Концентрация ввроионов

см

легкие

средние

тяжелые

Концентрация мрозслей размером менее Ю-*" мкм, см'

Концентрация оксидантов, ыкг/м3

(3±1).10Е (6*2)Л03 0-400 (3±1)Л03

(60^20) (83^15)

(3±1).К4

0±Ю00 ЗЛО4

ю4-ю6

30-120

720±150 340^30 . 10-200 170-200

7*1,2

10-20 7-13 30-100 4-8

0,232^0,205 0,237^,2

<6,1±1,5)Л02 100-400

О ¿200 (4±1,5)Л0®

ю4-ю5

10-50

0-50

(3±2)Л04

0-30

50-80 100

не измер.

53 (К10 у плг "тин)

•не измер. не игмер.

7Л03(Ю9)

103-ю4сю5) 102-Юга0~)

1Й6-Ю5

10-0-200

I

ю I

6. ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРОВАННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В ТРОПОСЗЕРЕ НА УСЛОВИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ Э№аТ<ШЛП1И?НЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Сведения об особенностях поведения ионной, аэрозольной и азовой компонент тропосферы при повышении уровней ионизации сздуха используются в главе 8 для опенок изменения ряда вгорич-мх геофизических факторов, влияющих на распростркнение и прием лектромагнитных излучений, r¡ частности:

- изменение диэлектрической проницаемости локальных участков оптированной тропосферы [55,5Gj ;

- увеличение замутнемня интенсивно ионизированной атмосферы оптических диапазонах ЭМИ, приводящее к нарушения условий рас-

ространения лагдркых пучков [9,^2] ;

- увеличение "поглоцательной" способности ионизированной атмо-феру з УФ и ИК участках ЭМИ вследствие увеличения содержания мо-екул озона, окислов азота и др.:

- увеличение б окрестности облаков униполярных тяжелых ионоп апрякэнности электрического поля до значений, вызывай?,их микро-азряды и ухудшение г.омеховей обстановки э диапазонах ,ЛВ»СВ,1СГ- и КБ [6,54,61] -.............

В главе анализируются сочременные технические и тохколотчес-ие возко.глости намеренного и непреднамеренного воздействия па онное состояние тропосферы, а также возможности их нейтрализации.

ЗАКЛЮЧЕНИИ

Совокупность изложенных в диссертации результатов, натурных и абораторнкх экспериментов, а такде рясчетно-теоретических схем, оставляют ресение научной проблемы построения физико-математичес-сй модели изменений характеристик ионной, аэрозольной и газовой * оетавляот.их тропосферы при повышенных уровнях ионизации. Эти ре-ультэты использованы при изучении радиоэкологической обстановки в айоне аварии Чернобыльской АХ, а таете в моделях функционирования яда технических средств с?язи и локации в условиях сложной радио-иенной обстановки.

Оснокны* результаты работы

I. Созданы оригинальные аппаратура и методики диагностики нейтральных и заряженных частиц, возникающих в тропосферных слабо-иончзирозанных образованиях, а также для изучения хора<<тера их взаимодействий с ?Ш в отдельных участках длин волн. С их помощыс впервые получены данные о динамике спектра аэроионоа в интервале псдтгакостей от С до 5.1с"4 см^В.с при интенсивности новообразования, изменяемой от 10 до бЛО1^ см~3.с~*. Оригинальными являйте полученные азтором сведения о взаимосвязях в приземном слое хараи теристик аэрсионов,аэрозоля ( в интервате размеров 0,0075-Ю мкм) газового состава и отдельных метеофпкторов. '¿. Впервые установлено, что основными факторами формирования спектра аэроионов в интервале подвккностей 5..Л0~^ см^/В.с явля ся интенсивность новообразования, время действия ионизирующей радиации и содержание ря^а газовых примесей. Существенным может бьл влияние дисперсного и физико-химического состава аэрозольной ком." центы. Основной вклад ч поглощение легких аэропонов в приземном слое атмосферы дают частицы аэоозоля размером 0,05-0,5 мкм.

При не очець больиих интенсизностях ионообразования 1 = Ю4-] см"3.с-1 в спектре аэроионов выделяются три ярко выраженные полос 5...0,5; 0,5..Л0"2; КГ'ч.ЛО ем2/В.с. За первую полосу ответе ценны гздратированныо легкие иоНы, за вторую - стабильные продукт ассоциации трех и пя"и легких исков определенного сорта, за греть» - полиионные продукты ассоциации легких ионов с кластерам» с фоновыми аэрозольными частицами.

3. 5 интенсивно ионигирсванном воздухе ( } = 10®.. ЛО** см~г за счет ион-стиыулированной конверсии "газ-частица" могут формирс ваться аэрозольные частицы преимущественно «г '. "зпе водного раст ра азотной кислоты. Удельная скорость нарабс вещества в нормам них атмосферных условиях не превышает оценки 2т,3) , где

^ - масса молекулы води, Г т координационное число легкогс иона. Выход гещества достигает Ь-10 молекул/100 оВ поглощенной эь гии. Оани газовые примеси, преимущественно пары отдельных высших леподоропов и гглогенов, ысут практически полностью подавить прс кессу гэрэзолесбрэорания, другие-пари азотной, серной и. ряда ^с кч'С-лот - интенсифицировать его.

Игтуртми *нелерименте»ш в раашх регионах страны {Подмосковье, У крапп 1, Таджикистан, Прибалтика и др.) установлено, что интенсивная ионизация воздуха рентгеновски:, альфа и У£-излучепиями, а также радиоактивными продуктами аварии Чернобыльской АЗС, мо?сет приводить к превышениям санитарных норм по концентрациям легких ::зро -ионов, содержаний ряда газовых составляющих ( 0} , Н0Х , И"0} л др.), а таю.«; аэрозольных частиц, содержащих азотную кислоту. В районах, подвергнутых интенсивному (окспозицисннце дезы виню I м.Р/ч) радиоиктивнецу заражении, необходим регулярный контроль ионной, газовой и асрозольной компонент воздуха.

4. Предложена физико-математическая модель спектра частиц

в зоне ионизации, которая позволяет, используя найденные эмпирические константы, описывать эволюцию молекулярных, легких и средних попов, а также некоторых малых газов ( // , 0 , ) в зоне

биполярной ионизации, получены аналитические решения для скорости наработки отдельных нейтральных и заряженных компонент, удовлетя' • рительно описывающие эксперимент. Полуколичествениое теоретическое описание зволюции микроструктуры формирующегося радиолитичес-кого аэрозоля получено на основе модели броуновской коагуляции в химически реагирующих системах.

5. Фактором изменчивости компонент биполярно ионизированной тропосферной плазмы являются также локальные температура и относительная влажность. Скорость . наработки конденсата минимальна при температуре' 293-10!' и максимальна при относительной влажности 50-70% , а также резко зозрастаот после достижения значений 90 и. Частицы аэрозоля, появляющиеся после ионизации обычного воз,духа, являются активными облачными ядрами конденсации. При обычных атмосферных условиях эти частицы устойчивы, по крайней мере, для времен наблюдения порядка нескольких часов.

6. Впервые экспериментально установлено, что знак и величина заряда тяхелых ионов, образующихся в биполярно ионизированной тропосфере, определяются не только спектром размеров фоновых аэрозольных частиц, но и химическим составом и состоянием их поверхности, направлением и скоростью фазовых переходов в системе. Экспериментально верифицирована и уточнена количественная модель енкеля д^я ионной-зарядки аэрозольных частиц в интервале пересыщений 0,01-10 X. Предложена схема учета эффекта Низкотемпературной эмиссии ионов на исногенних растворов, удовлетворительно описывающая эксперименты с бинарными электролитами.

В результате целенаправленного поиска вещества, селективно по-гло^ающих или десорбируоцих ионы того или иного слакс, предложены новые способы и реагенты для изменения электрического состояния аэрозольных систем, в том числе облачных, формирования ионизированных каналов в тропосфере.

7. В результате экспериментального и теоретического рассмотрен;» взаимодействия между компонента:.',и тропосферной плазмы найдено, что:

а) распространение в приземном слое атмосферы униполярно ионизированных облаков и струй при токах выноса вше 50мкА сопровождается деформациями ее ионной структуры на удалениях порядка 10 радгусов сч

б) аффективное снижение напряженности поля в окрестности струй

и облакоь униполярного объемного заряда имеет место при интенссаносч рентгеновского излучения ^ г Л^И^ ¿^/¿у?* ) , гце ^ - характерная. длина пробега квантов излучения, - средняя скорость ветра и ос^ средцие подвижность и коэффициент рекомбинации легких ионов в тропосфере;

в) пространственно-временной ход напряженности электрического поля в окрестности облаков и струй из униполярных тяжелых ионов при токах выноса рп 200 ыкА в приземном слое атмосферы, удается достато». но корректно описать в приближениях, что основными факторами диссилг зарядов ести турбулентные движения и фоновая атмосферная ионизация. Предложенная модель эволюции униполярно -ионизированной струн хорошо описывает натурный эксперимент на трассах 1-2 км.

6. Рассмотрена структура помеховых сигналов, возникающих при иш ировании микроразрядов в окрестности ионизированных облакоз. Дани рекомендации по увеличению или снижению их помехового действия в,интервале частот от 10 до 10 Гц. Выявлены физические и энергетичесю возможности нейтрализации помехового действия как биполярных, так и униполярных ионизированных образований на распространение и прием ЭМ.1 в практически интересных интервалах длин волн.

ОСШБШЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

I* Смирноэ'З.В. Атмосферные ионы. /В сб."Вопросы атмосферного элект]

чества", Труды ИЭМ, 1980, вып. 24(Ь9), 3-20. 2. Смирнов В.Б. Микроструктура аэрозолей, полученных при радиолизе

аоздуха /Физика аэродисперсных систем, 19Ъ2, вып. 22, 7-11. о. Смирнов В.В. Некоторое закономерности осаждения аэрозоля на заря генный коллектор в области чисел Рейнояьдса 1С-Ю0.-Журнал прикл механики и техн.физики, 1976, 3, 190-133.

Смирнов B.B. Зоновая изменчивость аэросольного и нонногс состава призэмного слоя гоэдуха /В сб."Мониторинг' фонового загряаненпл природной среды" под ред. Ю.Л.Ипраэлл, Л. :Гидрометеоиздат, IÍ'C2, 137-147.

Смирнов Ь.В. О физической природе эфЗе 'та сеяектиг,ного взаимодействия руроионсв и аэрозолей.- Кзв. АН СССР, сер.'Гизика атмосферы и океана, 1900, 26, 6, 622-626.

Смирнов В.Р;., Прокофьев ¡i.A. Гонкая структура спектра ращено;-•»опникаодах при коронном разряде в электркчеокю: поли;: высокой напрятоиности /Тезисы докд 1У Осесо«эн. сикп. по .тжосф. гл- у, 1990, Нальчик, IbO-IÜI.

Смирнов Р.В, Теория формирования спектра аэроионов в .слг"5с!.:л'!;г.-," ровгнном воздух-. /Там че,205-26.

Савченко A.B., Смирнов Б.В., Уваров Л.Л- Модель дымового иле' содержащего заряненны" частицы /там ко, 202, Ззхарченко С.В., ftopwimo В.И., Смирнов Е.Б. Распространен:::.-интенсивного лгзгчного иэлуония черев ктошг.г;оэтадыс yrrr;--;* гогд1';<» /Тозисн дс:;л. Уй Есессэсн. конф. по пйакмодейегтпа ег.тг,'!, излучения с 'сцеством, 1900, Л., 254.

Савченко A.B., С'-нриоо В.и. Нсвь'е методы изменения электрического состояния ;;юсфоры /В сб."Вопросы активных воодейстркй", Груды КйМ, I9SÖ, вш.Б\14о), 80-9$.

Келомиец С.М., Мшунеккоя Н.И., Смирнов Б.В. Лазерный анализатор "Дельта" для контроля чистотк воздуха.-Оптико-мехзн. проы-ть, lvb9, 12, 21-24.

Сачченю А.З., Смирнов З.Б., Уваров А.Д. Динамика шлейфа эдрятег«::с: аэрозольных частиц в лрпгвкнотл слое втмосферы. Б сб."Пограничный слоП гтмосферн", Труд-.. ИЭМ, 1990, вип. 51(142), 69-77. Смирнов В.В. Приборы для электростатического анализа размеров и подвичшосте!) атмосферных аэрозолей /Тезисы ХУ Ееесоюзн. конф. "Актуальные вопросы физики дисперсных систем", Одесса, ÍSo9, £27. Смирнов В.В. Модель кинетики аэрс^олеобгэзояпния з биполярно ионизированном воздуха /там 126.

Смирнов В.В. Исследование ионного состава возд"хп при ззгрязне-ыи почвы продуктами авгрии ЧАХ /Катер. ¡>!очдународн.кон$. •Актииидм-ьУ", Та-вкент, 79чЮ.

toj-нкенко Б.И., Сккрноз В.й. Электрические й аэрозольные характеристики воздуха при наличии иснизмрутдих излучений /Ь сб. 'Атмосферное электричество", А., Гидро.^етеоиздьт, I&Ub, 7о-7с. •

XV. ¡v,);:;;eehi;o В.И., Смирнов P.B. Исследование стимулированной конверсии газ-частица п гтмосфэре /В сб. "Пограничный слои атмосферы" Tri-ян 1530, вып. &KI42), 21-31.

îo, Ст'рпов В.В. Экспериментальное исследование формироейния ионных кластеров в воздухе /Тезисы У Всссоузы. конф. "Аэрозоли и их применен,ig в и/к", lab?, Срмала-&юкла., Т.2, II.

1?. гионпуу J.K., Смирнов B.B. Получение и свойства униполярно заряженных аэрозольных плейфов /там яо, ы;-Ь9.

23. Корниенко В.П., Смирнов В.В. Количественная модель аэрозолеобра-ьования при радиолиье воздуха /Е сб."Экспериментальные исследовени: по физике облаков" Труд.«: Кс?М, 19b9, пыл. 4оЦЗВ), 3-15.

21. Савченко А.Е., Смирнов В.З. Эволюция напряженности поля униполяр-ноз заряженного водного тумана в биполярно ионизованной атмо-сфере/"Б сб."Вопросы атмосф. эл-ва", Труды ИЗМ, I9u7, вып.44(1Ь4), i»4-So.

£2. Смирнов 3.3. Эволюция аэрозолей ь больших разрядных промежутка. f / там ке, 82-Во.

23. гиснацуу L.D., Смирной В.В. Исследование систем "газовый поток-униполярные ионы - аэрозольные частицы" /там ~е, 55-62.

24. Си-'нгноя В.В. механизм и закономерности радиохимической конверсии "воздух-аэрозоль" /Тезиса докл. МУ Ьсесодан. кокф. "Актуальные вопросы физики ьэродислерснух систем", 1Кб, Одесса, т.1, II—12-

2Г/. Савченко Л.Б.,'Смирнов З.В. Ионная зарядка твердых аэрозольных частиц в полях переменной плч*ности /там se, 29.

26. Cvitf.HOn L.B., :i др. (9 соавторов). Способ воздействия на "бл-г-ка и туманы /A.c. СССР 1220X51, ) не публ.).

'Л. Савченко A.B., Смирнов В.В, Способ получения облака заряяеннкх частиц /А.с СССР ^ I254SI6, Ш36, (не цу?д,>. Смир.ов Б.В. Исследования импли?удно-'jac¿.;:ктеристик коренного разряда в неодноредмих пр суржу-; чах /Тезисы докл.3-го ВсССООЗН. С ¡«Я. ПО ОТМОСф. ЗЛ-ву, ii'ÖÖ, ïc-рту, 146.

2v. Cv иг H оз Г:.В., Увгрсн А.Д. Последсеание флуктуаций микроструктуры .-^■осфернчх аэрозолей /В сб."Вопрос- физики облаков", Л.:Гадро-о-теои'.-чв?, l'.'oü, 205-210.

':."). A&r.zvi-cn C.D., Смирнов В.В. Оптико-элохтрсннкЯ способ и устройство гг.л V.: рсгонил ¡-ч'^грев и конийнтр.т.ин црвшемнкх частиц /Д.с.СССР s , U, IïkAJ, $ 3?. I«..

Л Cvnjbo? P.P. и др. Uk, abtujob) - /A.c. СССР У 2I30i;5, IStS

V r.t- n}6.-.).

32. Коровин В Л., Смирнов В.В., itfsupen JO.ti. /A.c. СССР 'А 20514^ 1Чо5, (не публ.).

33. Смирнов B.D. и др.' (4 соавтора). Способ определения скорости диссипации турбулентной энергии в атмосфере /u.c. СССР IQ4ГУМ. БИ, I9ü3, № 34.

34. Алексеев В, Смирнов В.В., Уварое А.Д. Закономерности обраг.-оз::-ння аэрозоля вблизи поверхности раздела "нагреваемой полимер-газ".-Коллоида. журнал, 1984, № о, 1059-1063.

35. Смирнов В.В. и др. (Ü соавторов). Злектрогазодинамический гено-ратор /A.c. СССР № II0336S, БИ, I9b4, № 26.

36. Савченко A.B., Смирнов В.В. Ионный механизм обмена примесями между гидросферой и атмосферой. - Изв. /Л СССР, сер. 5AQ, 21, iï 1, 32-41.

3?. Савченко A.B., Смирнов В.В. Ионная зарядка а&рскслдоидов при испарении. - Коллоида, т^урнал, Т9ЬЗ, № 6, 1205-1208.

30. Савченко А.В.,Смирнов В.В. Ионная зарядка аэрозоля при кондс -сации. - Коллоидн. журнал, I9B4, № I, I4Ü-I5I.

39. Липская O.A., Смирнов В.В. Микроструктура континентального аэрозоля и ее влияние на ослабление излучений 0,4-15 мкм. -"Метеорология и гидрология", 19Ь2, № 7, 37-44.

40. Иванов В.Н., Смирнов В.В. и др. Способ введения реагента в атмосферу /A.c. СССР 926784 (не публ. ).

41. Смирнов В.В., Соловьев А.Д. Получение и свойства частиц с развитой поверхностью /В сб. "Исследования по физике сблвксв и яктип-иым воздействиям". Труды ИЗМ, 1973, вып. 1(33), 24-39.

42. Смирнов В.В. Электрические факторц "истсты воздуха /В сб."Вопрос!, атмосф. эл-ва". Труды ЙЭМ, 1983, вып. 30(104), 64-106.

43. Смирнов В.В. О воздействии на облака с помощью харяженных частиц /В сб."Физика облаков и активных воздействий".Труди ЙиМ, вып.2(36), 3-32.

44. Смирнов В.В. Экспериментальное исследование коагуляционного рос?« заряженных сфер в среде водного аэрозоля. Авторефер. диссертации на соискание степени к.ф.-м.н., 1973, Обнинск, ИЗМ, Ъ\ с.

45. Смирнов Е.В. Прибор для определения величины л знака заряда аэрозолей /A.c. СССР, № 508724, 1976, БИ, » 12.

46. Смирнов В.В., Яскевич Г.Ф. Способ дисперсного анализа честит. /A.c. СССР № 545174, 1976 (не цубл.5.

•te. Ьорзи.опч H.a., Савченко A.B., Смирнов Ii.В., Степаноь A.C. Способ изменения погодных условий /A.c. СССР № 532314, 1976, (не публ.).

: .. Сгмченко A.b., Смирнов В.Ь. Современные метод» искусственной ионизации атмосферы /В сб."Экспериментальные исследования по фн-пце облаков". Труды ИЗ!.!, 1976, вып. 14(59), 1-22.

•¡у. cfsv'iunco A.b., Свиркунрв П.Л., Смирноз В.В. Эмиссия i;jhob при л;.зер'ч>.ч нагреве капель электролитов.-Квантовая электроника, IV, 4, К' 10, 2190-2196.

¡•и. С::гченко A.B., Смирнов В.В Десорбция ионов, из водных растворов слг.'ктролнточ /Ъ сб."Сопбцш и хроматография", Ы.: Наука, 1979, 1^-61.

П. С'зьченко A.B., Свиркунон П.Н., Смирнов В.В. Способ изменения электрического состояния облачной среды /A.c. СССР, I97U, №6222 ( не цубл.).

■ 2. 1'ел1ей С.П., Пики|юроьа Н.К., Смирноз В.В., Щелчком Г.И.

Оптико-электронные методы изучения аэрозоле", М.:Эчергия, 19BI, 232 с.

1,3. Смирнов В.В. Фо1^элсктри"еский счетчик дисперс1шх частиц /A.c. СССР, 15* ЬЬ7612, БИ, I9tíl, № 31.

1/1. Пианов В.Н., Смирнов В.В, и др Способ и устройство создания ротиоотражаицих образований "A.c.GCCF № 24Ü735, 29Ь7 (не 1.убл.

í.b. Отчет 1Ш ло теме ."Инерция" (научн.рук.Смирнов В.В. ).Инв.К» 400' ISüO, Обнинск, 220 л.

tö. Отчет по НИР "Мичман" (научн.рук.Смирнов В.В. ).Ина.)<° Т-5356, Т-5322, I9U5, Обнинск, 230 л.

57. Отчет по НИ? "Инструмент" (научи.рук.Смирнов Р.В.).Инв.№ T-6I¡ 1967, Обнинск, 176 л.

Кайро B.C., Смирнов В.В. Лазерный анализатор дисперсности aspo золей.- Порошковая металлургия, I960, № 10, 93-96.

1л». Смирнов В.Ь. /^формация ионного, газового и аэрозольного соста воздуха при его радиоактивном загрязнении /В сб."Эколого-гео-физичзские аспекты мониторинга АХ". Труды ИЭЦ, 1991, вып. 19(1 40-59.

60, Савченко A.B., Смирнов В.В. Особенности конденсационных процес сов в гермообьемах при наличии ионизирующего излучения /Тезисi М-.ицународн. семинара "Теплофизика-90" (сеит. 25-2U, 1990), Обнинск, 199J, 83.

61. Srair.iov V.V. The cpeotrun of radio noiea generated ia coronc. discharge on model antennae /Acta Univ. Tartu, 1990, vol.SCO, p.25-32.

62. Yolkovitskii 0.A. , 3mirnov 7. V. The poeaibillty of U3«_ng cliar,-od bublles on cloud nodification /Proceed. VMO/IAMAP sci.conf.on wether nodif., Geneva, 1974, ГС"0-399, p.295-30^.

63. Srcimov V.V. Electrostatic collootion of ceronol particles on

a sphere at intermediate Reynolds nunber.-Aerosol science, 19:'<";, vol. 7, p.473-477.

64., 3avchenko A., Smirnov V., S\irk'onov P. Evaporation of ii.p'jrity ion from solutions into the air.-Air, water and soil pollut., 1979, vol.12, p.407-415-

C5. Savchenko A. V., 3mirnov V.V. A generalised r.odol of асгояо! ion charging at phase tranaitiona /Proc.European aar eol cOnf (1-5 October 1990) Zurich, 1990, p.">25.

66. Sillotte D.А.,Сопев 1., Smirnov V.V. A generalized acdel on

spectrum of urid aerosol / In "Husleatlon and atmospheric i.ero-aol" (Ed. IT.Pukuto, Г'.E.Tiafiner). Deepak Publ. .Haupton, U3A. 1992, p.461-464.

6Snimov V.V. et a3 (4 coauthors). Genesis of Arcti-з l'og evaporation /Proc. 13 th Intern. Conf. on clouda and precipit. (17-£1 м-'я-1992), Elsevier aci." publ. Toronto-Я.У.' 1992, p.1159-1162.

68. Snirnov V.V. DietineuiiJXng characteristics of the range of particl-dinertaiona for arid aerosol /In "Joi'it Co^iet-Araer. exper. on nr; 5" beroool" (Ed.Go) itayn 0.), St.Petersburg, Hydronoteoisdat, 19УЗ,

p.28-35.

69. Смирнов!?.В. Изменения ионного, аэрозольного и газовую состава воздушной среды при ее радиоактивном заражении.-Изв.PAIWulmik^ атмосферы и океана", 19У2, 2ti, № 9 , 62-69.

70. Смирнов Б.В. Деформации характеристик атмосферы в районах гяар;:;-; атомных электрострний /Б сб."Эколого-геофизкческие репектн яаер-hvix ячприй", СНЕ.Гидромеч'еоиэдат,19Э2, 117-130.

71. Сапченко Л.В., Смирноч В.В. Аппаратурной комплекс для оператигно-to мониторинга опгеного состояния чозд, той сред-! /Реф.докл. сими."Радиоэкологические проблемы ядерной анергетих«" (Обг'инсн, И1нь 1993), 1993, T.I, 41.

72. Смирноч Ь.В. Иони?ёния а тропосфере. СПБ.Тидромстеоиздот",1993, 310 с.

/0. // ?5