Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Образование и свойства аэрозольных продуктов пиролиза горючих материалов

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Образование и свойства аэрозольных продуктов пиролиза горючих материалов"

На правах рукописи

УВАРОВ АЛЕКСЕИ ДМИТРИЕВИЧ

ОБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА АЭРОЗОЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальности 25.00.29-физика атмосферы и гидросферы, 03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Обнинск-2004

Работа выполнена в Государственном учреждении Научно - производственное объединение «ТАЙФУН» (ГУ НПО «Тайфун»).

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук, доцент Газиев Яктель Искакович.

Официальные оппоненты:.

доктор физико-математических наук, доцент Ким Николай Сергеевич; кандидат физико-математических наук, доцент Патин Евгений Афанасьевич.

Ведущая организация — Научно исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова (НИФХИ им. Л.Я. Карпова).

Защит а состоится 15 ноября 2004 г. в 14-00 на заседании диссертационного совета

К327 009.01 при ГУ НПО «Тайфун» по адрес>: 249038. г. Обнинск, Калужской обл., просп. Ленина. 82.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НПО «Тайфун».

Автореферат разослан октября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

4БЧЪ0 з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Известно, что пожары являются мощными источниками атмосферного аэрозоля. На территории РФ происходят ежегодно десятки тысяч пожаров. При этом в атмосферу с продуктами пожаров поступают миллионы тонн различных веществ. Значительная часть аэрозольных частиц обладает высокими конденсационными и льдообразующими свойствами. В результате дымовые аэрозоли могут влиять на микро- и мезо-метеорологические процессы в атмосфере. Известно также, что в природных пожарах примерно половина горючего материала разлагается в реакциях беспламенного режима горения (низкотемпературного пиролиза, тления) (НТП). При этом коэффициенты генерации частиц дымового аэрозоля при НТП значительно превосходят соответствующие коэффициенты при пламенном горении. То есть, основная масса аэрозольных частиц образуется при пиролизе горючих материалов. Очевидно, что образование дымовых частиц во многом зависит от процессов образования летучих продуктов при термическом разложении горючих материалов под воздействием тепла от сгорающих материалов. Однако, в открытой печати практически нет работ, где исследуются процессы образования дымовых частиц в

зависимости от выхода летучих продуктов при пиролизе горючих материалов. Это

важно для оценки влияния характеристик пожара (вида горючих веществ, темпов

нагрева, температуры пиролиза, влияния окислительных процессов и т.д.) на

образование дымовых аэрозолей. Кроме того, более полное исследование процессов

образования этих частиц и их свойств при пиролизе широко распространенных

полимерных и растительных материалов важно также для разработки более

качественных аэрозольных пожарных Из сказанного

библиотека

вытекает актуальность исследований влияния различных внешних факторов и характеристик горючих веществ на коэффициенты образования и дисперсные характеристики дымового аэрозоля, а также конденсационные и льдообразующие свойства этих аэрозолей.

Пожары также являются мощным источником поступления в атмосферу разнообразных токсичных веществ. Особую важность представляют исследования выноса радиотоксичных продуктов пожаров с поверхности земли в зонах радиоактивного загрязнения местности, в частности, в Чернобыльской зоне загрязнения. В результате пожаров в приземной атмосфере могут появиться токсичные вещества (в том числе радиоактивные) в опасных для человека концентрациях. Это указывает на актуальность исследований токсичных свойств дымового аэрозоля при пиролизе горючих материалов.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ являются уточнение физико-математических моделей процессов образования аэродисперсных систем -продуктов пиролиза горючих материалов в аэрозольных камерах и натурных условиях во время лесных и городских пожаров; оценка их влияния на геофизические процессы и экологическое состояние окружающей среды.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

1. Проанализировать и выбрать методы экспериментальных исследований низкотемпературного пиролиза широко распространенных полимерных и растительных горючих материалов и провести такие исследования в аэрозольных камерах ИЭМ и натурных условиях.

2. Проанализировать особенности горения этих материалов и определить коэффициенты дымообразования и функции распределения дымового аэрозоля по размерам частиц при различных условиях их пиролиза.

3. Исследовать конденсационные и льдообразующие характеристики дымовых частиц.

4. Исследовать токсичные свойства дымовых частиц, образующихся при пожарах.

5. Оценить коэффициенты выноса радиоцезия с поверхности земли в приземный слой атмосферы с летучими продуктами пожаров на загрязненных чернобыльскими радионуклидами территориях.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. В работе впервые получены:

- коэффициенты дымообразования и функции распределения дымового аэрозоля в диапазоне размеров дымовых частиц от 0.01 мкм до 30 мкм, образующихся при пиролизе широко распространенных полимерных и растительных материалов для различных характеристик горения и окружающей воздушной среды;

- конденсационные характеристики дымового аэрозоля в широких пределах относительной влажности воздуха (от 30% до 110%) для полимерных и растительных материалов и «городской смеси (60% древесины, 20% бумаги, 15% ткани и 5% полимеров);

- зависимости льдообразующей активности дымового аэрозоля для указанных выше веществ от температуры окружающей среды в диапазоне от -5 до - 20°С;

- коэффициенты генерации токсичных полициклических ароматических углеводородов, образующихся при пиролизе полимерных и растительных материалов и «городской смеси»;

- коэффициенты выноса радионуклидов с подстилающей поверхности в атмосферу с дымовыми продуктами пожаров в широких пределах степени радиоактивного загрязнения земной поверхности.

Личный вклад автора.

Основные научные результаты диссертации получены автором лично и при его непосредственном участии. Автором лично проведены анализ и интерпретация всех результатов, вошедших в диссертационную работу, получены физические выводы и дано их обоснование.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Полученные в работе данные по коэффициентам дымообразования. функциям распределения по размерам, конденсационной и льдообразующей активностям дымовых частиц могут быть использованы для оценки влияния конкретных пожаров на процессы тумано- и осадкообразования.

Полученные данные, по образованию при пиролизе и ресуспензии с подстилающей поверхности токсичных веществ позволяют оценивать влияние дымовых продуктов на здоровье населения, проживающего или находящегося в зонах пожаров. Ранжирование продуктов пожаров по степени их токсичности позволяет выбирать оптимальные средства защиты для населения, проживающего в зонах влияния пожаров, и людей, занятых в тушении и локализации пожаров. Полученные данные по поступлению в приземную атмосферу токсичных веществ с летучими

продуктами пожаров являются системообразующими параметрами для оценок риска для населения, проживающего/находящегося в зоне влияния пожара.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на 7 национальных и международных совещаниях и симпозиумах.

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований опубликованы в 17 научных работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 133 страницы машинописного текста, в том числе 38 рисунков и 20 таблиц. Список литературы содержит 145 наименований.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Функция распределения частиц дымового аэрозоля по размерам в значительной степени зависит от вида горючего материала.

2. Коэффициенты дымообразования при НТП для широко распространенных полимерных и растительных горючих материалов имеют линейную зависимость от температуры пиролиза.

3. Расчетные формулы температурной зависимости массовой концентрации образующегося дымового аэрозоля от выхода летучих продуктов при пиролизе растительных и полимерных материалов.

4. Данные о концентрациях ядер конденсации растительных и полимерных материалов и «городской смеси» в диапазоне относительной влажности окружающего воздуха 30-105%.

5. Активация образующихся при пиролизе льдообразующих ядер происходит при температуре около -10 °С.

6. Коэффициент выноса цезия-137 с дымовыми частицами для растительных материалов зависит от вида материала и изменяется в пределах 15-60% от содержания в исходном горючем. Удельная активность цезия-137 в золе при сгорании хвойной подстилки, древесины и торфа от трех до десяти раз превышает егоудсльную активность в исходных материалах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Во введении отражена актуальность исследований дымовых аэрозолей. Подчеркнута новизна и практическая ценность работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ литературных источников по теме исследований. Приведены основные характеристики приборов и оборудования, необходимых для изучения процессов образования и свойств дымового аэрозоля.

В разделе 1.1 показано, что пожары являются значимыми источниками аэрозольных частиц, содержащих конденсационные и льдообразующие ядра, что определяет, их важность для геофизических исследований. Вместе с тем при пожарах образуется и выносится в атмосферу с подстилающей поверхности большое количество токсичных веществ. Этим обуславливается необходимость исследований процессов, происходящих при пожарах, в целях оценки воздействия токсичных веществ на здоровье населения, находящегося/проживающего в зонах влияния пожаров. Исследование этих процессов стало особенно актуальным после чернобыльской аварии, когда большие территории оказались загрязненными радионуклидами. Однако из-за сложности и многообразия происходящих при

горении процессов закономерности образования и свойства дымовых частиц исследованы далеко не полностью. Описанные в литературе исследования носили, в основном, фрагментарный характер, нацеленный на конкретную частную характеристику дымовых частиц. Недостаточно исследованы конденсационные характеристики дымового аэрозоля в широких пределах влажности окружающего воздуха. Практически не изучены температурные характеристики льдообразующей активности дымовых частиц. Не исследовано влияние окружающей среды на дисперсность образующихся дымовых частиц. Оценка вредного воздействия токсичных продуктов пожаров на человека производилась не комплексно, а с учетом только конкретного вещества или группы веществ. Это определяет актуальность дополнительных более комплексных исследований, основные результаты которых представлены в разделах 2-4.

В разделе 1.2 анализируются и выбираются методики исследования отдельных характеристик дымового аэрозоля. В частности, из-за широкой функции распределения дымовых частиц по размерам (сотые доли - десятки мкм) использование какого-либо одного известного метода измерения этих размеров не представляется возможным. Поэтому для исследования дымовых аэрозолей были использованы два различных метода: электростатический, основанный на принципе зарядки аэрозольных частиц и последующего анализа частиц по подвижностям в электростатическом поле, и фотоэлектрический, в соответствии с которым измеряется интенсивность излучения, рассеянного аэрозольной частицей. Кроме того, приборы, работающие по указанным выше принципам, способны работать в реальном режиме времени. Для обеспечения надежности получаемых экспериментальных данных были проведены лабораторные и полевые эксперименты по сверке использованной автором

при измерениях дымового аэрозоля аэрозольной аппаратуры с часто применяемыми при атмосферных измерениях аэрозольными счетчиками. Сверка проводилась с использованием аэрозоля, полученного искусственным путем, и атмосферного аэрозоля. Эксперименты с искусственным аэрозолем (дымовой аэрозоль при сжигании полиэтилена и аэрозоль, полученный возгонкой карбамида) проводились в большой аэрозольной камере ИЭМ (БЛК) объемом 3200 м3. Время изменения концентрации аэрозоля в 2 раза в результате осаждения на стенки камеры составляло около 15 часов. Поэтому данную камеру удобно было использовать для качественной сверки аэрозольных приборов и исследования отдельных характеристик дымового аэрозоля. Дымовые частицы, образующиеся при пиролизе различных горючих материалов, имеют разную химическую природу, а значит, и различный коэффициент преломления и диэлектрическу ю проницаемость, что сказывается на работе датчиков аэрозоля. Для исследования влияния этих факторов была проведена сверка различных аэрозольных датчиков в условиях реальной атмосферы с меняющейся относительной влажностью. Результаты сверок показали, что выбранный комплекс аппаратуры может успешно использоваться для определения основных характеристик дымового аэрозоля. Достоверность полученных данных подтверждается применением апробированных физических и статистических методов исследований, обработки, обобщения и анализа данных. Кроме того, отдельные эксперименты по исследованиям функций распределения дымовых частиц по размерам и коэффициентам генерации дымового аэрозоля, образующегося при низкотемпературном пиролизе, полученные в камерных условиях, дублировались экспериментами в натурных условиях и показали идентичность результатов.

Во второй главе описаны методы и результаты исследований дисперсных, конденсационных и льдообразующих свойств дымового аэрозоля.

В разделе 2.1 представлены результаты проведенных экспериментальных исследований процессов образования дымовых частиц, а также их дисперсных свойств. Для этих целей были проведены циклы экспериментов по влиянию на образование дымового аэрозоля состава окружающей среды, вида горючего материала, темпов нагрева, скорости обдува горючего материала. Одновременно с измерением концентрации и массы образующегося дымового аэрозоля регистрировалось изменение веса горючего материала при его пиролизе. Экспериментально показано, что каждому полимерному материалу присущи свои функции распределения частиц по размерам образующегося аэрозоля. В частности, по возрастанию дисперсии функции распределения аэрозольных частиц по размерам можно сформировать следующий ряд веществ: ПТФЭ, дерево, ПММК, ПЭ, резина, ПВХ. Следует отметить, что спектры образующегося при беспламенном низкотемпературном пиролизе (НТП) аэрозоля для большинства естественных полимерных материалов, таких как древесина березы, осины, липы, дуба, хвои сосны, ели и т.д., лежат между спектрами для мха и ели. Имеется тесная связь характеристик дисперсности аэрозольных продуктов с продуктами терморазложения полимерных материалов. Экспериментально показано, что температурные зависимости скоростей образования дымового аэрозоля при различных темпах нагрева образцов полимерных материалов пропорциональны скоростям убыли массы полимеров при сходных условиях. Эксперименты также показали, что образование исходных аэрозольных частиц происходит в зоне вблизи поверхности полимера. Величина этой зоны естественно будет зависеть от скорости воздушного потока, обдуваемого образец

полимерного материала и, как следствие, скорость обдува будет влиять на образование дымовых частиц. Анализ проведенных лабораторных экспериментов показал, что увеличение скорости потока воздуха приводит к почти линейному уменьшению концентрации аэрозольных частиц, но их спектр меняется мало. Причем скорость уменьшения концентрации дымовых частиц при увеличении скорости обдува (скорости ветра вблизи уровня горения) мало отличается для различных исследуемых материалов. Увеличение скорости обдува внешним потоком воздуха горючих веществ приводит к уменьшению концентрации образующихся частиц. Отношение концентраций дымовых частиц при скорости обдува, равной v, к концентрации при штилевых условиях равно сеД, где коэффициент сскО.1 м/с.

При изменении скорости ветра, как следствие, меняется скорость горения (прохождения фронта пламени), то есть изменяются и темпы нагрева горючего вещества в предпламенной зоне. Поэтому были проведены специальные эксперименты по выявлению закономерностей влияния темпов нагрева на образование дымового аэрозоля. На основе полученных экспериментальных данных была построена модель образования дымовых частиц при беспламенном режиме горения. Модель основаыа на связи образующегося дымового аэрозоля с изменением при пиролизе массы горючего материала. Сравнение расчетных и полученных экспериментальных данных по характеристикам дисперсности дымового аэрозоля показало удовлетворительное согласие. Кроме функции распределения дымовых частиц по размерам на практике часто необходимо знать диапазон изменения этого распределения. В силу естественных причин (различная подвижность частиц разных размеров, различные стоксовские скорости частиц и т.д.) изменения концентрации для разных частей функции распределения аэрозолей по размерам различна. Поэтому

для расчета влияния функции распределения дымового аэрозоля по размерам на

процессы его переноса в приземной атмосфере, расчета его ингаллируемости и т. д.

спектр дымового аэрозоля можно представить следующим образом: N(D)=Ncp (D)±o(D)=Ncp (D)(l±a(D)/Ncp (D))=Ncp (D)( 1 +f(D)),

где Ncp(D) — усредненная функция распределения дымового аэрозоля по размерам, -функция среднеквадратичного отклонения, - функция

изменчивости.

Для определения зависимости функции изменчивости дымового аэрозоля от размера частиц была проведена серия экспериментальных исследований. Были исследованы изменения концентраций дымового аэрозоля при низовом лесном пожаре, горении штабеля древесины, горении лесной подстилки и мха.

Эксперименты показали, что вид функции изменчивости для различных типов дымовых аэрозолей имеет тот же самый вид, что и для приземного аэрозоля, ранее исследованного автором, а именно:

^тах" максимальное значение функции изменчивости, О и О -диаметр соответствующий минимуму функции изменчивости и текущий диаметр частиц, о -среднеквадратичное отклонение функции изменчивости. Анализ экспериментальных данных показал, что параметр для дымового аэрозоля примерно такое же, как и для континентального аэрозоля 0.1 - 0.15 мкм, Гтах меняется в пределах 0.6-1.5. Гта, и зависят от метеоусловий и условий горения.

В разделе 2.2 представлены рез>льтаты экспериментальных исследований, конденсационных и льдообразующих свойств дымовых частиц. Эксперименты показали, что доля кондснсационно-активных дымовых частиц зависит от вида горючего материала и пересыщения. Так для значений пересыщений 0.25 и 1 % получаем, что доля кондснсационно-активных дымовых частиц при лесных пожарах составляет соответственно »1 и 6% от общей концентрации образ\ ющихся дымовых частиц. Минимальная влажность, при которой начинается обводнение дымовых для лесных и городских пожаров, составляет около 80—90%. Экспериментальные исследования по зависимости льдообраз) ющей активности дымовых частиц от температуры окружающей среды показали, что для различных видов горючего материала эти зависимости хорошо аппроксимир>ются экспоненциальными кривыми (типа Флетчера). При температуре выше 12 °С происходит резкое падение концентрации льдообраз\ющих ядер. При сгорании 1кг растительного вещества при температуре окружающей среды (—12°С) — (-20°С) в атмосферу выбрасывается соответственно примерно ядер кристаллизации.

Необходимо также отметить, что при пламенном горении льдообразующая активность дымовых частиц оказывается примерно на порядок ниже.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований концентраций образующихся токсичных веществ при пожарах, а также коэффициентов ресуспензии радионуклидов с земной поверхности в приземный слой воздуха.

В разделе 3.1 представлены результаты экспериментальных определений коэффициентов образования при городских и лесных пожарах одних из наиболее важных (с экологической точки зрения) химических продуктов горения -

полициклических ароматических углеводородов (ПЛУ). Показано, что при пиролизе лесных горючих материалов (ЛГМ) образуются ПЛУ мутагенного характера, такие как беи терилен и пирен в количестве от исходной массы горючего

вещества. При пиролизе поливинилхлорида, полиэтилена и резины образуются ПАУ как мутагенного (антрацен, флуорантен, пирен), так и канцерогенного (бензпирен, бензантрацен) характера в количестве от веса исходного материала.

Заметим также, что в пробах аэрозолей, полученных при пиролизе смеси полимерных материалов (характерной для условий города), обнаруживаются канцерогенные и мутагенные ПЛУ в общей концентрации от массы сгоревшего вещества.

В разделе 3.2 представлены исследования по выносу токсичных веществ с поверхности земли. Исследовалась доля выносимого радионуклида с дымовым аэрозолем. Исследования по выносу одного из основных чернобыльских радион) клидов - радиоцезия проводились при удельных активностях в

растительных материалах от КГ5 до 100 Бк/г. Анализ полученных экспериментальных данных показал, что усредненные коэффициенты выноса (отношение массы

на летучих продуктах горения к массе сгорающего материала) при горении хвойной и лиственной подстилок, а также при горении древесины и торфа будут,

соответственно: 50± 15, 18±5, 30±8 и 42± 10 %. Основная доля выноса цезия приходится на дымовые частицы. Отметим, что коэффициент концентрирования в зольных продуктах горения (отношение концентрации шCs в золе к концентрации в исходных горючих материалах) для подстилки, древесины и торфа по экспериментальным оценкам изменяется соответственно в пределах от трех до десяти раз. То есть зольные продукты пожаров концентрируют радионуклиды и могут являться даже для территорий России, загрязненных чернобыльскими

радионуклидами, продуктами среднеактивными. Интересно отметить, что интенсивная ионизация воздуха (интенсивность ионообразования может приводить к появлению аэрозольных частиц. Кроме того адсорбция, образующихся при радиолизе воздуха веществ и кластеров на поверхности частиц аэрозоля приводит к изменению химических свойств частиц-коллекторов. Этот эффект может сказываться на их конденсационных свойствах. Для исследования этих процессов были проведены серии специальных экспериментов. Эксперименты показали, что концентрация образующихся при радиолизе воздуха аэрозольных частиц зависит от концентрации летучих продуктов пиролиза. Причем для отдельных полимерных материалов, таких как лесные горючие вещества и полиметилметакрилат, наличие газообразных продуктов пиролиза заметно уменьшает количество образующегося при радиолизе аэрозоля. Кроме того, конденсационная активность дымовых частиц увеличивается при интенсивной ионизации воздуха.

В четвертой главе приведены примеры оценок концентраций токсичных веществ в дымовых прод>ктах пожаров с низкими тепловыми источниками (тлеющих, торфяных) и оценки концентраций ядер конденсации, кристаллизации и токсичных веществ в зависимости от расстояния от источника и метеоусловий. Показано, что концентрация токсичных веществ в приземном слое воздуха на порядки величины превышает фоновые значения даже на расстояниях от кромки пожара, значительно больших, чем его характерные размеры. Представлена модель распространения заряженного аэрозоля, имитирующего выбросы с ТЭЦ. Расчеты по этой модели удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, что подробно рассмотрено в диссертации.

В разделе 4.1 приведены примеры расчета (с учетом полученных в предыдущих разделах коэффициентов дымообразовамия, конденсационной и льдообразующей активности дымовых частиц) концентраций, конденсационных и льдообразуюших характеристик дымового аэрозоля для площадных пожаров и различных метеоусловий. Показано, что даже на удалениях 10км и более от пожара приземная концентрация дымового аэрозоля многократно превышает фоновые значения. Площади местности, где концентрация дымового аэрозоля превышает фоновые значения, многократно превышают площади пожаров. Например, для модельного пожара с размерами 5км х5 км эта площадь составляет около 1000км2. Учитывая, что при горении естественных полимерных материалов образуется значительное количество водяного пара, были проведены оценки концентрации водяного пара в дымовой струе в зависимости от расстояния от кромки пожара. Показано, что на значительных расстояниях от кромки пожара (несколько км) при относительной влажности окружающего воздуха 80% в дымовой струе относительная влажность водяного пара близка к 100%. То есть при исследовании процессов переноса дымовых образований необходимо учитывать конденсационное изменение функции дымового аэрозоля по размерам. Концентрации образующихся ядер конденсации многократно превышают фоновые значения на площади порядка 1000км2 для рассмотренного пожара с размерами 5000мх5000м. Отметим также, что, так как состав городской смеси (см. главу 2) в основном состоит из целлюлозосодержащих компонентов, сказанное выше можно отнести и к пожарам на городских свалках. Анализ проведенных расчетов с учетом представленных в главе 2 данных по образованию при пиролизе льдообразующих ядер показал, что для пожаров удельный источник льдообразующих ядер составляет порядка 250 -4000 Как показывают

оценки, концентрация льдообразующих ядер в дымовом аэрозоле растительных пожаров даже на расстояниях в десятки километров на порядки величины превышает фоновые значения.

В разделе 4.2 представлена комплексная оценка концентраций токсичных веществ в приземном слое воздуха в зоне влияния низового растительного пожара. Показано, что образующиеся при пожаре токсичные вещества воздействуют, в первую очередь, через дыхательную систему человека. Для оценки экологического воздействия дымовых образований при пожарах необходимо учитывать совместное действие всех токсичных веществ. При наличии в атмосферном воздухе нескольких вредных химических веществ с концентрациями учитывается их

суммарное воздействие:

где ПДК - предельно допустимая концентрация. Так как обычно временные рамки пожаров лежат в пределах суток или нескольких суток, в качестве ПДК необходимо использовать их среднесуточное значение

На практике часто необходимо знать относительный вклад различных

токсичных веществ по степени их влияния на экологическую ситуацию в зоне влияния пожара. Эту величину (О) можно характеризовать следующим отношением:

С,/ПДК, + с2/ПДК2 + ... +с„/ПДК„ < 1,

(1)

(2)

Расчет по (2). где в качестве элементов с индексом ] использовалось значение для аэрозольной фракции продуктов горения, представлен в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Относительный вклад различных продуктов пожара в загрязненность воздуха в зоне влияния лесного пожара

Токсичные продукты растительных пожаров Относительный вклад продуктов пожара, %

Аэрозольные частицы 100

Углерода оксид 10

Кадмий и его соединения (в пересчете на кадмий) 0.05

Мышьяк и его соединения (в пересчете на мышьяк) 0.3

Ртуть и ее соединения (в пересчете на ртуть) 1.6

Свинец и его соединения (в пересчете на свинец) 4

Таблица 2. Относительный вклад различных продуктов пожара в загрязненность воздуха в зоне влияния городского пожара

Токсичные продукты городских пожаров Относительный вклад продуктов пожара, %

Аэрозольные частицы 100

Углерода оксид 10

3,4-бензпирен 11

Кадмий и его соединения (в пересчете на кадмий) 0.6

Мышьяк и его соединения (в пересчете на мышьяк) 0.4

Ртуть и ее соединения (в пересчете на ртуть) 7.8

Свинец и его соединения (в пересчете на свинец) 50

Как видно из таблиц, наиболее значимыми с экологической точки зрения продуктами лесных пожаров являются аэрозольные частицы, оксид углерода и

свинец. Для городских пожаров становится существенным влияние СО и ПАУ и соединений свинца.

Необходимо отметить, что в существующих нормах радиационной безопасности (НРБ-99) отсутствует понятие предельной допустимой концентрации для радиоактивного загрязнения воздушной среды. Для сравнения эффектов от химического загрязнения и радиоактивного. по-видимом\, требуется перейти к сравнению соответствующих рисков, что не является предметом представляемой работы.

Необходимо также отметить, что расчет дозовых нагрузок при поступлении радиоактивных аэрозолей в легочную систему человека в НРБ-99 выводится, исходя из логнормального распределения частиц по размерам с медианным диаметром мкм и стандартным геометрическим отклонением Однако дисперсность

дымового аэрозоля значительно отличается от такого распределения. Поэтому были проведены оценки влияния дисперсности дымового аэрозоля на его эффективность осаждения в легочной системе.

Для аэрозолей с распределением по размерам относительное изменение эффективности осаждения в легочной системе человека по сравнению с указанным логнормальным распределением приближенно можно найти по следующему соотношению:

где ^(О) -логнормальное распределение, Б - диаметр частиц, к(О) - эффективный коэффициент осаждения аэрозольных частиц с размерами Б в легочной системе человека (см. МКРЗ 66).

Анализ полученных данных показал, что эффективность осаждения дымового аэрозоля в легочной системе человека при растительных пожарах с учетом изменчивости функции его распределения по размсрам (см. раздел 2) раза

выше, чем для аэрозоля, используемого для расчетов (с1т=1мкм, Р8=2.5) в НРБ-99. То есть значения допустимых активностей радионуклидов для дымового аэрозоля необходимо снижать в среднем в 1.5 раза.

Заключение.

1. Проведенные экспериментальные исследования процессов образования дымовых частиц показали, что основная доля дымовых частиц образуется при пиролизе растительных и полимерных материалов из продуктов термодеструкции этих материалов.

2. Концентрация дымовых частиц и функция распределения их по размерам зависят от вида горючего материала.

3. Увеличение темпа нагрева и/или скорости обдува внешним потоком воздуха горючих веществ приводит к уменьшению количества образующихся частиц.

4. Для практических оценок температурные зависимости коэффициентов дымообразования при пиролизе горючих материалов можно считать линейными.

5. Предложены расчетные формулы для температурных зависимостей массовой концентрации образующегося дымового аэрозоля, которые удовлетворительно описывают экспериментальные данные. Исследования показали, что функция изменчивости дымового аэрозоля имеет минимум в районе размеров 0.1 мкм и увеличивается к крыльям функции. Представлены аппроксимационные формулы

для этой функции, расчеты по которым удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

6. Проведенные исследования конденсационных характеристик дымовых аэрозолей при относительных влажностях от 30% - 105% показали, что дымовые аэрозоли начинают обводняться при относительной влажности около 80%. Для пересыщений 0.5 и 1% при растительных пожарах конденсациоино-активными являются соответственно I и 6% от общего количества дымовых частиц.

7. Проведенные исследования показали, что температурный ход льдообразующей активности дымовых частиц хорошо аппроксимируется экспоненциальными кривыми типа Флетчера. При сгорании 1 кг растительного вещества в атмосферу выбрасывается около 107-109 ядер кристаллизации, активных при температурах от -12 до-20°С.

8. Экспериментально исследован вынос цезия-137 с поверхности земли в приземный слой атмосферы с продуктами пожаров на территориях с загрязнениями 0.1 - 100 Бк/г. Коэффициенты выноса для хвойной и лиственной подстилки, древесины и торфа составляют соответственно 50± 15. 18±5, 30±8 и 42± 10%. Удельная активность цезия-137 в золе превышает в 3-10 раз его удельную активность в исходных материалах.

9. Выполнены расчеты экологически значимого вклада различных токсичных продуктов горения в загрязнение воздуха в зоне влияния пожаров.

Таким образом, совокупность выполненных исследований представляет собой решение поставленной научной задачи, имеющей важное значение для физики атмосферных аэрозолей и переноса в системе «атмосфера - подстилающая поверхность» токсичных продуктов лесных и городских пожаров.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

ПУБЛИКАЦИЯХ.

1. Алексеев В.А., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Закономерности образования аэрозоля вблизи поверхности раздела нагреваемый полимер - газ. //Коллоидный журна. - 1984. - т. ХЬУ1, № 6. - С. 1059-1064.

2. Алексеев В.А., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Кинетика образования аэрозолей при термической деструкции полимеров. //1 Всесоюзный симпозиум по макроскопической кинетике и химической газодинамике: Тез. докл. - Алма-Ата, 1984.-т. 1.-С. 41.

3. Смирнов В.В.. Уваров А.Д. Исследование флуктуации микроструктуры атмосферных аэрозолей. //В кн. «Вопросы физики облаков». - Л.: Гидрометеоиздат. - 1986. - С. 205-210.

4. Алексеев В.А., Уваров А.Д. Исследование влияния окружающей среды на дисперсность образующегося при термодеструкции аэрозоля. //XIV Всесоюзная конференция «Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем»: Тез. докладов. - Одесса, 1986, т. 2. - С. 197.

5. , Савченко А.В., Уваров А.Д. Исследование аэрозольных, электрических и

ионных характеристик приземного слоя тропосферы и их связи с метеопараметрами. //Труды ИЭМ, - 1987. - Вып. 44(134). - С. 9-24.

6. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Микроструктура приземного аэрозоля и её физическое моделирование. //Тр. ИЭМ. - 1989. - Вып. 48 (138). -С. 3-15.

7. Савченко А.В.. Уваров А.Д. Моделирование влияния выбросов ТЭЦ на электрическое состояние атмосферы. //В кн. «Атмосферное электричество». -Л. Гидрометеоиздат. - 1988. - С. 69-70..

8. Уваров А.Д. Исследование аэрозолеобразования при термодеструкции полимеров. //Тр. ИЭМ. - 1989. - Вып. 48(138). - С. 78-85.

9. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Динамика шлейфа заряженных аэрозольных частиц в приземном слое атмосферы. //Тр. ИЭМ. - 1990. - Вып. 51(142).-С. 69-78.

10. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Модель дымового шлейфа, содержащего заряженные частицы. //IV Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству: Тез. докл. - Пальчик, 1990. - С. 56.

11. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Натурные исследования микроструктуры аэрозолей, пол) чаемых от промышленных генераторов. //Тр. ИЭМ. - 1990. - Вып. 6. - С. 140-145.

12. Vaneeva L.V., Pomeshchikov V.D., Savchenko A.V., Smirnov V.V., Uvarov A.D. Synthesis of toxic hydrocarbons in aerosol products of polymer materials combustion. Hi. Aerosol Sci. - 1991. - v. 22:S 1. - P. S489--S492,

13. Smirnov V.V., Savchenko A.V., Uvarov A.D. On conditions of toxic aerosol products formation during forest fires. Siberian haze-//2. international symposium, worksshop: Proceed. - Novosibirsk, Rassia, 1994. - P. 21.

14. Savchenko A.V., Smirnov V.V., Uvarov A.D. The air pollution by aerosol products during urban fires and the combustion of consumer wastes. //Second internat. Sympos. On Environmental contamination in Central and Eastern Europe: Proceed. -Budapest. Hungary, 1994. P.43.

15. Savchcnko A.V., Smirnov V.V., Uvarov A.D., Formation and transher of toxic gas aerosol products during forest fires. //European aerosol conf.: Proceed. - Blois, France, 1994.-P. 71

16. Уваров А.Д., Газиев Я.и., Алонцев Н.А. Исследования по проблеме загрязнения окружающей среды радиоактивными продуктами радиационных аварий при лесных пожарах. //II Всероссийский симпозиум «Современные проблемы радиоэкологии. Экологическая химия. Радио экологи чески й мониторинг. Метеорология и прогнозирование распространения загрязнений»: Тез. докл. - Обнинск, 1996. - С. 168-169.

17. Смирнов В.В., Уваров А.Д., Савченко А.В., Зайцев С.Н. Эволюция аэрозолей в больших гермообъемах. //Инженерно-физический журнал. - Минск, Беларусь, 2000. - т.73, № 4. - С. 844 - 850.

№187 13

РНБ Русский фонд

2005-4 15430

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Уваров, Алексей Дмитриевич

Введение

Глава 1 Обзор литературы и выбор аппаратуры для исследования дымового аэрозоля. 8 1.1.Обзор литературы по имеющимся исследованиям характеристик пожаров и свойствам образующихся продуктов горения. 8 1.2. Методы измерения физических, физико-химических и химических характеристик дымового аэрозоля.

Глава 2. Дисперсные, конденсационные и льдообразующие свойства дымового аэрозоля

2.1 Механизмы образования и дисперсность дымового аэрозоля.

2.2. Конденсационные и льдообразующие свойства дымовых частиц.

Глава 3. Токсичные вещества при пожарах.

3.1. Образование токсичных веществ при горении.

3.2. Вынос цезия-137 с дымовыми продуктами пожаров

3.3. Влияние летучих продуктов пожаров на образование аэрозольных частиц при радиолизе воздуха

Глава 4. Оценка концентраций различных типов аэрозольных продуктов НТП, распространяющихся в приземном слое атмосферы

4.1. Геофизические характеристики пожаров 108 4.1.1. Конденсационные и льдообразующие характеристики пожаров

4.2. Комплексная оценка концентрации токсичных веществ в приземном слое воздуха в зоне влияния пожара

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Образование и свойства аэрозольных продуктов пиролиза горючих материалов"

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Известно, что пожары являются мощными источниками атмосферного аэрозоля. На территории РФ происходят ежегодно десятки тысяч пожаров. При этом в атмосферу с продуктами пожаров поступают миллионы тонн различных веществ. Значительная часть аэрозольных частиц обладает высокими конденсационными и льдообразующими свойствами. В результате дымовые аэрозоли могут влиять на микро- и мезо-метеорологические процессы в атмосфере. Известно также, что в природных пожарах примерно половина горючего материала разлагается в реакциях беспламенного режима горения (низкотемпературного пиролиза, тления) (НТП). При этом коэффициенты генерации частиц дымового аэрозоля при НТП значительно превосходят соответствующие коэффициенты при пламенном горении. То есть, основная масса аэрозольных частиц образуется при пиролизе горючих материалов. Очевидно, что образование аэрозольных дымовых частиц во многом зависит от процессов образования летучих продуктов при термическом разложении горючих материалов под воздействием тепла от сгорающих материалов. Однако в открытой печати практически нет работ, где исследуются процессы образования дымовых частиц в зависимости от выхода летучих продуктов при пиролизе горючих материалов. Это важно для оценки влияния характеристик пожара (вида горючих веществ, темпов нагрева, температуры пиролиза, влияния окислительных процессов и т.д.) на образование дымовых аэрозолей. Кроме того, более полное исследование процессов образования этих частиц и их свойств при пиролизе широко распространенных полимерных и растительных материалов важно также для разработки более качественных аэрозольных пожарных датчиков и средств защиты. Из сказанного вытекает актуальность исследований влияния различных внешних факторов и характеристик горючих веществ на коэффициенты образования и дисперсные характеристики дымового аэрозоля, а также конденсационные и льдообразующие свойства этих аэрозолей.

Пожары также являются мощным источником поступления в атмосферу разнообразных токсичных веществ. Особую важность представляют исследования выноса радиотоксичных продуктов пожаров с поверхности земли в зонах радиоактивного загрязнения местности, в частности, в Чернобыльской зоне загрязнения. В результате пожаров в приземной атмосфере могут появиться токсичные вещества (в том числе радиоактивные) в опасных для человека концентрациях. Это указывает на актуальность исследований токсичных свойств дымового аэрозоля при пиролизе горючих материалов.

Целью работы является уточнение физико-математических моделей процессов образования аэродисперсных систем - продуктов пиролиза горючих материалов в аэрозольных камерах и натурных условиях во время лесных и городских пожаров; оценка их влияния на геофизические процессы и экологическое состояние окружающей среды.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

1. Проанализировать и выбрать методы экспериментальных исследований низкотемпературного пиролиза широко распространенных искусственных и растительных горючих материалов и провести такие исследования в аэрозольных камерах ИЭМ и натурных условиях.

2. Проанализировать особенности горения этих материалов и определить коэффициенты дымообразования и функции распределения дымового аэрозоля по размерам частиц при различных условиях их пиролиза.

3. Исследовать конденсационные и льдообразующие характеристики дымовых частиц.

4. Исследовать токсичные свойства дымовых частиц, образующихся при пиролизе горючих веществ.

5. Оценить коэффициенты выноса радиоцезия с поверхности земли в приземный слой атмосферы с летучими продуктами пожаров на загрязненных чернобыльскими радионуклидами территориях.

Методы исследования. В работе для решения конкретных задач использовались современные методы физико-математического моделирования и экспериментальных исследований дымовых продуктов горения.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. В работе впервые получены:

- коэффициенты дымообразования и функции распределения дымового аэрозоля в диапазоне размеров частиц от 0.01 мкм до 30 мкм, образующихся при пиролизе широко распространенных полимерных и растительных материалов для различных характеристик горения и окружающей воздушной среды;

- конденсационные характеристики дымового аэрозоля в широких пределах относительной влажности воздуха (от 30% до 105%) для полимерных и растительных материалов и «городской смеси» (60% древесины, 20% бумаги, 15% ткани и 5% полимерных материалов);

- зависимости льдообразующей активности дымового аэрозоля для указанных выше веществ от температуры окружающей среды в диапазоне от -5 до - 20°С;

- коэффициенты генерации токсичных полициклических ароматических углеводородов, образующихся при пиролизе полимерных и растительных материалов и «городской смеси»;

- коэффициенты выноса радионуклидов с подстилающей поверхности в атмосферу с дымовыми продуктами пожаров в широких пределах степени радиоактивного загрязнения земной поверхности.

Личный вклад автора.

Основные научные результаты диссертации получены автором лично и при его непосредственном участии. Автором лично проведены анализ и интерпретация всех результатов, вошедших в диссертационную работу, получены физические выводы и дано их обоснование.

Достоверность результатов, полученных в работе, определяется калибровкой и сверкой аппаратуры, применяемой для экспериментальных исследований, повторяемостью полученных экспериментальных результатов и согласуемостью этих результатов с экспериментальными данными, полученными другими авторами.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Полученные в работе данные по коэффициентам дымообразования, функциям распределения по размерам, конденсационной и льдообразующей активностям дымовых частиц могут быть использованы для оценки влияния конкретных пожаров на процессы облако- и осадкообразования.

Полученные данные по образованию при пиролизе и ресуспензии с подстилающей поверхности токсичных веществ позволяют оценивать влияние дымовых продуктов на здоровье населения, проживающего или находящегося в зонах пожаров. Ранжирование продуктов пожаров по степени их токсичности позволяет выбирать оптимальные средства защиты для населения, проживающего в зонах влияния пожаров, и людей, занятых в тушении и локализации пожаров. Полученные данные по поступлению в приземную атмосферу токсичных веществ с летучими продуктами пожаров являются системообразующими параметрами для оценок риска для населения, проживающего/находящегося в зоне влияния пожара.

На защиту выносятся:

1. Функции распределения частиц дымового аэрозоля по размерам в значительной степени зависят от вида горючего материала.

2. Коэффициенты дымообразования при НТП для наиболее широко распространенных естественных и искусственных горючих материалов и их «городской смеси» имеют линейную зависимость от температуры пиролиза.

3. Расчетные формулы температурной зависимости массовой концентрации образующегося дымового аэрозоля от выхода летучих продуктов при пиролизе растительных и полимерных материалов.

4. Данные о концентрациях ядер конденсации растительных и полимерных материалов и «городской смеси» в диапазоне относительной влажности окружающего воздуха 30-105%.

5. Активация образующихся при НТП льдообразующих ядер происходит при температуре около -10 °С.

6. Коэффициент выноса цезия-137 с дымовыми частицами для растительных материалов зависит от вида материала и изменяется в пределах 15-60% от содержания в исходном горючем. Удельная активность цезия-137 в золе при сгорании хвойной подстилки, древесины и торфа от трех до десяти раз превышает его удельную активность в исходных материалах.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на 7 национальных и международных совещаниях и симпозиумах. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 133 страницы машинописного текста, в том числе 38 рисунков и 20 таблиц. Список литературы содержит 145 наименований. Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Уваров, Алексей Дмитриевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенные экспериментальные исследования процессов образования дымовых частиц показали, что основная доля дымовых частиц образуются при пиролиза растительных и полимерных материалов из продуктов термодеструкции этих материалов.

2. Концентрация дымовых частиц и функция распределения их по размерам сильно зависят от вида горючего материала.

3. Увеличение темпа нагрева и/или скорости обдува внешним потоком воздуха горючих веществ приводит к уменьшению количества образующихся частиц.

4. Для практических оценок температурные зависимости коэффициентов дымообразования при пиролизе горючих материалов можно считать линейными.

5. Предложены расчетные формулы для температурных зависимостей массовой концентрации образующегося дымового аэрозоля, которые удовлетворительно описывают экспериментальные данные. Исследования показали, что функция изменчивости дымового аэрозоля имеет минимум в районе размеров 0.1 мкм и увеличивается к крыльям функции. Представлены аппроксимационные формулы для этой функции, расчеты по которым удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

6. Проведенные исследования конденсационных характеристик дымовых аэрозолей при относительных влажностях от 30% - 105% показали, что дымовые аэрозоли начинают обводняться при относительной влажности около 80%. Для пересыщений 0.5 и 1% при растительных пожарах конденсационно-активными являются соответственно 1 и 6% от общего количества дымовых частиц.

7. Проведенные исследования показали, что температурный ход льдообразующей активности дымовых частиц хорошо аппроксимируется экспоненциальными кривыми типа Флетчера. При сгорании 1 кг

7 9 растительного вещества в атмосферу выбрасывается около 10 -10 ядер кристаллизации активных при температурах от -12 до -20°С.

8. Экспериментально исследован вынос цезия-137 с поверхности земли в приземный слой атмосферы с продуктами пожаров на территориях с загрязнениями 0.1 - 100 Бк/г. Коэффициенты выноса для хвойной и лиственной подстилки, древесины и торфа составляют соответственно 50±15, 18+5, 30±8 и 42+10%. Удельная активность цезия-137 в золе превышает в 3 -10 раз его удельную активность в исходных материалах.

9. Выполнены расчеты экологически значимого вклада различных токсичных продуктов горения в загрязнение воздуха в зоне влияния пожаров.

Таким образом, совокупность выполненных исследований представляет собой решение поставленной научной задачи, имеющей важное значение для физики атмосферных аэрозолей и переноса в системе «атмосфера - подстилающая поверхность» токсичных продуктов лесных и городских пожаров.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Уваров, Алексей Дмитриевич, Обнинск

1. Конев Э.В. Физические основы горения растительных материалов. Новосибирск : Наука, 1977. - 237с.

2. Будыка А.К., Огородников Б.И. Радиоактивные аэрозоли при пожарах на территориях, загрязненных продуктами Чернобыльской аварии. // Радиационная биология. Радиоэкология. 1995. -Т. 35. - Вып. 1. - С. 102-112.

3. Азаров С.И. Методика расчета переноса радионуклтдов в результате пожаров в Чернобыльской зоне. // Радиационная биология. Радиоэкология. 1998. - Т. 38. -Вып.1. - С. 102-109.

4. Однолько А.А. Исследование вторичной радиационной опасности при пожарах объектов с повышенным загрязнением радионуклидами. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. М., 1995.-27 с.

5. Атмосфера. Справочник. / Под ред. Ю.С. Седунова, С.И. Авдюшина, Е.П. Борисенкова, О. А. Волковицкого, Н.Н. Петрова, Р.Г. Рейтенбаха, В.И. Смирнова и А.А. Черникова. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991 г. - 509 с.

6. Renderson D. Et al. Atmospheric science and power production. // T.J.C. US Dept. of Energy. - 1984. - 980 p.

7. Stern A. Air pollution. 3d ed. - Acad. Press. V.4, 1976, - 800 p.

8. Остромогильский A.X. и др. Свинец, кадмий, мышьяк, ртуть в окружающей среде. Моделирование глобального круговорота. / Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л. : Гидрометеоиздат, 1987. - Вып. 4. - 46 с.

9. Осромогильский А.Х. и др. Микроэлементы в атмосфере фоновых районов суши и океана. Обнинск: ВНИИГМИ МЦД, 1981. Вып. 2. - 41 с.

10. Питток Б., Акерман Т., Крутцен П. и др. Последствия ядерной войны: Физические и атмосферные эффекты. М. : Мир, 198. - 392 с.

11. Hegg Dean A., Radke L.F., Hobbs P.V., Rasmussen R.A., Riggan P.J. Emissions of some trace gases from biomass fires. // J. Geophys. Res. D. 1990. - V. 95. - № 5. - Pp. 5669-5675.

12. McMahon C.K., Tsoukalas S.N. Polynuclear aromatic hydrocarbons in forest fire smoke, // Polynuclear Aromatic Hydrocarbons. / Ed. Jones P.W., Freudenthal R.I -Raven Press: New York, 1978 -Pp. 23-28.

13. Ричардсон М. Промышленные полимерные и композиционные материалы: Пер. с англ. М.: Химия, 1980. - 472 с.

14. Semenoff N. Zur Theorie des Verbrennungsprozesses. // Zeischrift fur Physik, 1928. -Bd 48. -S. 571-582.

15. Голицын Г.С., Шукуров A.X., Гинсбург A.C., Сутугин А.Г., Андронова А.В. Комплексное исследование микрофизических и оптических свойств дымового аэрозоля. // Физика Атмосферы и океана. 1988. - Т. 24. - № 3. - С. 227-234.

16. Курбатский Н.П. Терминология лесной пирологии. // В кн.: Вопросы лесной пирологии. - Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1972. - С. 171231.

17. Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов. // В кн.: Вопросы лесной пирологии. Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1972. С. 5-58.

18. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров. М.: Гослесбумиздат, 1962. - 153 с.

19. Митрофанов Д.П. Сравнение пирологических свойств некоторых лесных горючих материалов. // В кн.: Вопросы лесной пирологии. Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1972. - С. 77-102.

20. Харуэлл М., Хатчинсон Т. Последствия ядерной войны. Воздействие на экологию и сельское хозяйство: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988. 551с.

21. ГОСТ Р 22.1.09-99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров. М.: Изд-во стандартов. 11с.

22. Fernandez-Pello A., Wiliams F.A. // Combustion and Flame. 1977. - V. 28. - Pp. 251259.28. 28Лалаян B.M., Халтуринский H.A., Берлин А.А. // Высокомолекулярные соединения, 1979. Т.21. - Сер.А. - №4. - С. 825-831.

23. Нестеров В.Г. Как бороться с лесными пожарами. М.: Гослестехиздат, 1943. - 16 с.

24. Андышкин С.П. Противопожарная охрана леса. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1957. -185 с.

25. Основы практической теории горения. Под ред. В.В. Померанцева, Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 312с.

26. Конев Э.В. Анализ процесса распространения лесных пожаров и пала. Теплофизика лесных пожаров. // Сб. трудов под ред. В.Е. Накорякова. -Новосибирск, 1984 . С. 99 - 126.

27. Баратов А.Н., Корольченко А .Я., Кравчук Г.Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справ, изд. в 2 книгах. М.: Химия, 1990. -496 с.

28. Баратов А.Н., Иванов И.В., Корольченко А.Я. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ, изд. М.: Химия, 1987. - 272 с.

29. ГОСТ 12.1.044- 84. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Показатели и методы их определения. М.: Изд-во стандартов, 1984. 16 с.

30. Амосов Г.А. Некоторые особенности горения при лесных пожарах. Д.: ЛенНИИЛХ., 1958. - 30 с.

31. Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли. М.: Химия, 1986.-216 с.

32. Венский С.М. Интенсивность огня лесных низовых пожаров. Л.: ЛенНИИЛХ, 1957. - 52 с.

33. Шешуков М.А. Теплотворная способность некоторых лесных горючих материалов на Дальнем Востоке. // Сб. трудов ДальНИИЛХ, Хабаровск. 1969. -Вып. 9. - С. 439- 442.

34. Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения. Под ред. Тростянской Е.Б. М.: Химия, 1980. - 240 с.

35. Kishore К., Nagarajan R. Polymer combustion : a review. // J. Polimer Eng. 1987. -V.7. -№4. - Pp. 319-347.

36. Dobkowski Z. // Polymetry, 1977. V 22/ - № 10/ - Pp. 351-357.

37. Булгаков В.К., Кодолов В.И., Липанов A.M. Моделирование горения полимерных материалов. М.: Химия, 1990. - 240 с

38. Асеева P.M., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981. -280 с.

39. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров. Томск: Изд-во Томского университета, 1981. 277 с.

40. Экспериментальное определение эффективных значений теплофизических и термокинетических характеристик проводников горения при лесных пожарах: Отчёт о НИР ч.1 (закл.) / Кызым: Кызымский гос. пед. ин-т. № ГР 79071548. -М.: ВНТИЦ, 1979. -96 с.

41. Мадорский С. Термическое разложение органических полимеров. М.: Мир, 1967. - 328 с.

42. Гордиец Б.Ф., Шеленин JI.A., Шмоткин Ю.С. Кинетика изотермических процессов гомогенной конденсации. // Тр. Физ. ин-та АН СССР, 1984. № 145. -С. 189-219.

43. Бахиров Ф.Г., Захаров В.М., Полшцук И.З., Шайхутдинов З.Г. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив. М.: Машиностроение, 1989. - 128 с.

44. Теснер П.А. Образование углерода из углеводорода газовой фазы. М.: Химия, 1971. - 146 с.

45. Helble J., Neville N., Sarofim A.F. Aggregate formation from vaporized ash during pulverized coal combustion. //21 st Int. Symp. Combust.: Abstr. Symp.Pap. and Abstr. Poster. Sess. Present. Pittsburg. Munich, Aug. 3-8,1986. - Pa, s.a., 13.

46. Самхон И.И., Селяков В.И. Кинетика образования аэрозоля углерода при взрыве и при неполном горении ацетилена. // Физика аэродисперсных систем, 1976. -Вып. 14. С. 114-115.

47. Магарил Р.З. Образование углерода при термических превращениях индивидуальных углеводородов и нефтепродуктов. // Коллоидный журнал, 1973. -Т. 42. Вып. 3. - С. 589-596.

48. Fumiharu S. Smoke generation from building materials. // 15th Internal Sympos. Combust Tokyo, 1974. Pittsburg, pp. 269-278, Discuss., pp. 278-279 (Э.И. "Пожарная охрана". M., № 19, 1976. С. 16-20.

49. Козлов B.C. Экспериментальные исследования оптико-микрофизических свойств дымовых аэрозолей. Автореферат диссертации канд. физ.-мат. н. Томск, 1985. -26 с.

50. Андронова А.В., Костина Е.М., Кутов А.С. и др. Оптические и микрофизические свойства аэрозолей, полученных при горении различных материалов. // Изв. АН СССР ФАО. 1988. - т. 24. - № 3. - С. 235-243.

51. Козлов B.C., Фадеев В .Я. Исследования оптических и микрофизических свойств дымовых аэрозолей. // 6-ой Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере.Тез. докладов. Томск, 1981. - Часть 1. - С. 7881.

52. Козлов B.C., Панин В.Ф., Рапопорт Г.А., Фадеев В.Я. Исследование оптических и микроструктурных характеристик дымовых аэрозолей. // В кн. "Рассеяние и рефракция оптических волн в атмосфере". Томск: ИОА СО АН СССР, 1976. - С. 78-95.

53. Muhebaier-Dasch J. Particulate and gaseous emission from wood-burning fireplaces. // Environ. Sci. Technol., 1982. V. 16. - P. 639-645.

54. Hilado C.J., Machado A.M. Smoke studies with the Arapahoe chamber. // J. Fire Flammability, 1978. V. 9. - P. 240-244.

55. Bankston C.P., Zinn B.T., Browner P.F., Powell E.A. Aspekts of the mechanisms of smoke generation by burning materials. // Combustion Flame, 1981. -№41. P. 273292.

56. Day Т., Mackay D., Nudean S., Thurier R. Emissions from in-situ burning of crude oil in the Arctic. Water. // Air and Soil Pollut., 1979. V. 11. - P. 139-152.

57. Tewarson A., Lee J.L., Pion R.F. The influence of oxygen concentration on fuel parameters. // Proceeding 18th Int. Symp. on Combustion. Pittsburg: Pensylvania, 1981. - P. 563-580.

58. Кулев Д.Х. Структурные особенности и дымообразующая способность полимеров. // Пласт, массы, 1986. № 4. - С. 53-55.

59. Takashi Handa, Kyo Suda, Toshiaki Nagashima et all. Size determination of submicron particulates by optical counter using laser and characteristics of smoke from polymerized materials. // Fire Reseurch, 1977. V. 1. - № 4/5. - P. 255-263.

60. Stith J.S., Radke L.F., Hobbs P.V. Particle emissions and the production of ozone and nitrogen oxides from the burning of forest slash. // Atmospheric Environment, 1981. -V. 15.- P. 73-82.

61. Рапапорт Г.А., Панин В.Ф. Исследование микроструктуры и массовой концентрации дымового аэрозоля при горении конструкций из древесины. М., 1978. Деп. в ВИНИТИ 25.0.7.1978, № 1742. - 35 с.

62. Mulholland G.W. Smoke production and properties. In: DiNenno, P.J., et al., Editors, SEPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd Edition, Chapter 15, Section 2. P. 2/217-2/227.

63. Беляев С.П., Никифорова Н.К., Смирнов В.В., Щелчков Г.И. Оптико-электронные методы изучения аэрозолей. М. : Энергоиздат, 1981. - 232 с.

64. Liu B.Y.H., Whitby К.Т., Piu D.Y.H. A portable electrical analyzer for size distribution measurement of submicron aerosols. // J. Air Pollut. Cont. Assoc., 1974. V. 24. - №11. -P. 1067-1072.

65. Madelain G. Metrologie des Aerosols. // Pollut. Atmos., 1990. V. 32. - №125. - P. 1420.

66. Eagan R.C., Hobbs P.V., Radke L.F. Measurments of cloud condensation nuclei and cloud droplet size distributions in the vicinity of forest fires. // J. Appl. Meteorol., 1974. -V. 13. P. 553-557.

67. Hobbs P.V., Stith J.L., Rudke L.F. Cloud-active nuclei from coal-fired electric power plants and their interaction with clouds, // J. of Applied Meteorology, 1980. V. 19. - P. 439-451.

68. Hallet J., Oraltay R.G. Soot particle scavenging by growing ice crystals. // Lect. Notes Phys., 1988. V. 309. - P. 303-306.

69. Cofer W. R., Levine J.l S., Sebacher D. I. Et al. Trace gas emission from chaparral and boreal forest fire. // J. Geophys. Res. D., 1989. V. 94. - № 2. - P. 2255-2259.

70. Cofer W. R., Levine J.l S., Winstead E. L., Stocks B. J. Gaseous emissions from Canadian boreal forest fires. // Atmospheric Environment, 1990. V. 24A. - № 7. - P. 1653-1659.

71. Hegg D. A., Radke L.F., Hobbs P.V., Rasmussen R.A., Riggan P.J. Emissions of some trace gases from biomass fires. // J. Geophys. Res. D., 1990. V. 95. - № 5. - P. 56695675.

72. McMahon C.K., Tsoukalas S.N. Polynuclear aromatic hydrocarbons in forest fire smoke, in: Jones P.W., Freudenthal R.I. Polynuclear Aromatic Hydrocarbons. Raven Press, New York, 1978. 132 p.

73. Toqan M., Farmayan W.F., Beer J.M., Howard J.B., Teare J.D. Pah and soot formation in fuel-rich turbulent coal liquid and natural gas diffusion flames. // 20 Int. Symp. Combust., Ann Arbor, Mich., Aug. 12-17, 1984. Pittsburgh. Pa, 1984. - P. 1075-1081.

74. Dragoescu C., Friedlander S. Dynamics of the aerosol products of incomplete combustion in urban atmospheres. // Aerosol Sci. and Technol., 1989. V. 10. - № 2. -P. 249-257.

75. McDow S.R. and Giger W. Polycyclic aromatic hydrocarbons and combustion aerosol photoemission. //Atmospheric Environment. 1990. V. 24A. - № 12. - P. 2911-2916.

76. Кашин В.К., Иванов Г.М. Особенности накопления свинца в растениях бассейна озера Байкал. // Экология. 1998. - № 4. - С. 316 - 318.

77. Lenard .S, Mcphee Е., Kingston L. The pattern of metall deposition to wordland ecosystem as revealed by bryophyte analysis. // Environmental Monitoring and Assessment. 1990. - № 15. - P. 131 - 141.

78. Ковнацкий Е.Ф., Сурнин B.A., Волошин A.E., Казачевский И.К. Загрязнение растений в техногенном ландшафте и использование их в качестве индикаторов состояния природной среды. // Бюл. Почвенного института. 1989. - № 49. - С. 10 - 16.

79. Boerner R.E.J. Fire and nutrient cycling in temperature ecosistems. // Bio-Science. -1982. -V. 32. P. 187-192.

80. Debano L.F., Conrad C.E. Effect of fire on nutrients in a chaparral ecosistem. // Ecology. 1978. - V. 59. - P.489-497.

81. Liu B.Y.H., Pui D.Y.H., Kapadia A. // Aerosol Measurement. Gainesville. 1979. P. 341-383.

82. Коломиец Г.А., Коломиец C.M., Мишуненков Н.И., Смирнов В.В. Фотоэлектричесий счетчик аэрозолей "Дельта". // VI Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде: Тез. докладов. -Барнаул, 1988. С. 265.

83. Аэрозольный измерительный комплекс ФОН. М.: Гидрометеоиздат, 1988. - 4 с.

84. Savchenko A.V., Smirnov V.V., Pronin А.А. // J. Aerosol Sci. 1998. Vol. 29.Suppl.l. -P. S875-S876.

85. Смирнов В.В., Уваров А.Д., Савченко А.В., Зайцев С.Н. Эволюция аэрозолей в больших гермообъемах. // Инженерно-физический журнал. Беларусь. 2000. - Т. 73. -№4. - С. 844- 850.

86. Кикас Ю.Э., Коломиец C.M., Корниенко В.И. и др. Комплексное измерение характеристик аэрозоля и аэроионов в приземном слое атмосферы. // Тр. ИЭМ, 1990. Вып. 51 (142). - С. 109-117.

87. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Микроструктура приземного аэрозоля и её физическое моделирование. // Тр. ИЭМ, 1989. Вып. 48 (138). - С. 3-15.

88. Электростатический сепаратор аэрозольных частиц UT-8302. Техническое описание и инструкция по эсплуатации. Тарту, Эстония, 1984. - 27 с.

89. Кикас Ю.С., Мирме А.А., Пейль И.А., Тамм Э.И. Об электростатической сепарации аэрозольных части. // Межвузовский сборник «Методы и приборы контроля параметров биосферы». JL, 1984. - С. 36 - 42.

90. Пейль И.А., Тамм Э.И. О получении монодисперсного аэрозоля методом электростатического сепарирования. // Учен. зап. Тарт. ун-та, 1984. Вып. 669. -С. 44 - 52.

91. Ким Н.С. Искусственная кристаллизация в переохлажденных облачных средах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Санкт-Петербург: Главная геофизическая обсерватория. -2000. - 44 с.

92. Wade D.D. An attempt to correlate smoke from Everglades fires with urban South Florida air quality. // Proceeding 6-th Conf. on Fire and Forest Meteorology. Seatle, Wathington, 1980,-P. 156-162.

93. Алексеев B.A., Смирнов B.B., Уваров А.Д. Закономерности образования аэрозоля вблизи поверхности раздела нагреваемый полимер газ. // Коллоидный журнал, 1984. - Т. XLVI. - № 6. - С. 1059-1064.

94. Уваров А. Д. Исследование аэрозолеобразования при термо деструкции полимеров. // Тр. ИЭМ, 1989. Вып. 48(138. -, С. 78-85.

95. Schneider H.F. Survey and critique of thermo-analystical methods and results. // Degradat. and Stab. Polym. Amsterdam 1983. V. 16. - P. 506-553.

96. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия, 1984. - 284 с.

97. Stivala S.S., Kimura J., Gabbay S.M. Thermal, degradation and oxidative processes. // Degrad. and Stab. Polyolefms. New York, 1983. - P. 160-185.

98. Абдикаримов M.H. Исследование механизма горения и линейного пиролиза винильных полимеров. // Труды конференции молодых ученых ин-та хим. наук АН Казахской ССР,- Алма-Ата, 1984. С. 26-32.

99. Zinn В.Т., Powell Е.А., Cassanova R.A., Bankston С.Р. Investigation of smoke particulates generated during the thermal degradation of natural and synthetic materials. // Fire Research. 1977. - V. 1. - № 1. - p. 23-36.

100. Минскер К.С., Федосеева Г.Т. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. -М.: Химия, 1979.-272 с.

101. Гладышев Г.П., Ершов Ю.А., Шустова О. А. Стабилизация термостойких полимеров. М.: Химия, 1979. - 272 с.

102. Смирнов В.В., Уваров А.Д. Исследование флуктуаций микроструктуры атмосферных аэрозолей. // Вопросы физики облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -С. 205-210.

103. Волощук В.М. Кинетическая теория коагуляции. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. -284 с.

104. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Натурные исследования микроструктуры аэрозолей, получаемых от промышленных генераторов. // Труды ин-та / Институт экспериментальной метеорологии. 1990. - Вып. 6. - С. 140 -145.

105. Marggrauder Е., Flothmann D. Dry exposition of particles: Comparison of experimental results with modal predictions. // Pros, of colloq. Deposition of atmospheric pollutants. Dordrecht, 1982. P. 23-30.

106. Савченко A.B., Уваров А.Д. Исследование аэрозольных, электрических и ионных характеристик приземного слоя тропосферы и их связи с метеопараметрами. // Труды ин-та / Институт экспериментальной метеорологии.1987. Вып. 44(134). - С. 9-24.

107. Кайро B.C., Дубровин М.А. Исследование аэрозольных и электрических характеристик приземного слоя атмосферы в Восточном секторе Советской Арктики. // Труды ин-та / Институт экспериментальной метеорологии. 1987. -Вып. 44(134). - С. 24-30.

108. Лактионов А.Г. Равновесная гетерогенная конденсация. JL: Гидрометеоиздат,1988. 160 с.

109. Седунов Ю.С. Физика образования жидкокапельной фазы в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 207 с.

110. Kamens R.M., Fulcher J.N., Zhishi G. Effect of temperature on wood soot pah decay in atmospheres with sunlight and low N02. // Atmos. Environ. 1986. - V. 20. - № 8. -P. 1579-1581.

111. Вредные вещества в промышленности. Справочник. Т.1. Органические вещества. / Под ред. Н.В. Лазарева и Э.Н., Левиной. Л.: Химия, 1976. - 592 с.

112. Vaneeva L.V., Pomeshchikov V.D., Savchenko A.V., Smirnov V.V., Uvarov A.D. Synthesis of toxic hydrocarbons in aerosol products of polymer materials combustion. // J. Aerosol Sci. 1991. - V. 22:S1. - P. S489--S492.

113. Smirnov V.V., Savchenko A.V., Uvarov A.D. On conditions of toxic aerosol products formation during forest fires. Siberian haze-2. // Proceed. Of international symposium, worksshop. Novosibirsk, Rossia, 1994. p. 21.

114. Смирнов В.В. Ионизация в атмосфере. Санкт-Петербург. Гидрометеоиздат, 1992.-312 с.

115. Кашин В.А., Савченко А.В. Ионная зарядка капель водных растворов при конденсации. // Труды ин-та / Институт экспериментальной метеорологии. 1983 г. - Вып. 30 (104). - С. 33 - 49.

116. Сборник законодательных нормативных и методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 320 с.

117. Savchenko A.V., Smirnov V.V., Uvarov A.D., Formation and transher of toxic gas aerosol products during forest fires. // Proced. On European aerosol conf. Blois, France, 1994. - p. 71

118. Вызова H.JI., Гаргер E.K., Иванов B.H. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси. Л.:Гидрометеоиздат,1991. - 278 с.

119. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 444 с.

120. Вызова Н.Л. Методическое пособие по расчету расчету рассеяния примесей в пограничном слое атмосферы по метеорологическим данным. М.: Гидрометеоиздат, 1973. - 46 с.

121. Techniques and decision making in the assessment of off-site consequences of an accident in nuclear facility. // Safety series N 85, International Atomic Energy Agency. Vienne, 1987. - 136 p.

122. Учет дисперсионных параметров атмосферы при выборе площадок для атомных электростанций. Руководство по безопасности АЭС: Утв. Международным агентством по атомной энергии. Вена, 1980. - 106 с.

123. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Динамика шлейфа заряженных аэрозольных частиц в приземном слое атмосферы. 1// Труды ин-та / Институт экспериментальной метеорологии. 1990. - Вып. 51 (142). - С. 69-78.

124. Савченко А.В., Смирнов В.В., Уваров А.Д. Модель дымового шлейфа, содержащего заряженные частицы. // IV Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству: Тез. докладов. Нальчик, 1990. - С. 56.

125. Савченко А.В. Уваров А.Д. Моделирование влияния выбросов ТЭЦ на электрическое состояние атмосферы. // В кн. «Атмосферное электричество». JI.: Гидрометеоиздат, 1988. - С. 69-70.

126. Абрамович Г.Е. теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960 - 632 с.

127. Виснапуу Л.Ю., Смирнов В.В. Исследование систем газовый поток -униполярные ионы аэрозольные частицы. // Труды ин-та / Институт экспериментальной метеорологии. - 1987. - Вып. 44 (134). - С. 56-82.

128. Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З. ,.Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М. : Энергия, 1974. - 138 с.

129. Возженников О.И., Бурков А.И. Моделирование загрязнения приземного слоя атмосферы поверхностно распределенными источниками примеси. // Труды инта / Институт экспериментальной метеорологии. - 1994. - Вып. 57(159). - С. 75 -85.

130. Sato S. Thermodinamic properties of water. // J Phys. Chem. Ref. Data. 1988. - V. 17. -№4. - P. 1455-1540.

131. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Гигиенические нормативы СП2.6.1.758-99. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. - 115 с

132. Human Respiratory Tract Model for Radiation Protection. ICRP Publication 66. // Annals of the ICRP. -1994. V. 24. - № 1 - 3. - 482 p.