рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ - раздел Экология, Методические указания к лабораторным работам и практикуму по курсу «Основы современной экологии» 1. Цель Работы – Определение Основных Параметров Приземного Слоя Атмос...

1. Цель работы – определение основных параметров приземного слоя атмосферы для оценки его ассимиляционной способности к антропогенным загрязнениям с помощью простейших метеоприборов.

 

2. Общие сведения.

Основные параметры атмосферы, определяющие её способность рассеивать загрязняющие вещества до безопасных концентраций (предельно допустимые концентрации – ПДК) это: температура, относительная влажность и скорость ветра. Процесс рассеивания загрязняющих веществ в специальной литературе называется ассимиляцией (от латинского assimilation – уподобление себе, усвоение). В данном случае подразумевается возвращение веществ в естественный биотический круговорот. Ассимиляционная способность воздушной массы во многом определяет общую ассимиляционную способность любой экосистемы. Не ассимилированные атмосферным воздухом загрязняющие вещества могут быть перенесены воздушными массами на значительные расстояния и, выпадая на земную поверхность с атмосферными осадками, будут вызвать вторичные загрязнения воды, почвы, наносить ущерб здоровью людей, животных, растений и даже вызывать их гибель.

В связи с этим обстоятельством во всём мире в настоящее время проводится контроль выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и мониторинг состояния приземного слоя атмосферы – нижней тропосферы.

В тропосфере постоянно проходят сложные погодообразующие процессы, называемые метеорологическими. Наблюдения за ними ведут специальные синоптические службы, имеющие наблюдательную сеть по всему миру. Они обеспечивают население и заинтересованные организации синоптическими прогнозами и рекомендациями для решения вопросов от того, как одеться, выходя на улицу, до экологической оптимизации режимов работы промышленных предприятий, транспорта и связи. Очень часто неблагоприятные погодные условия вынуждают приостанавливать промышленные предприятия и транспорт и переводить на особый режим службы связи и МЧС.

Однако обсерватории, станции и наблюдательные посты наземной сети гидрометеорологических наблюдения дают только общую картину погодообразующих процессов и рассеивания выбросов в атмосфере. Поскольку ответственность за экологический ущерб несёт виновник выброса, превысившего ассимиляционные возможности экосистемы, на предприятиях для соблюдения установленных предельно допустимых выбросов (ПДВ) организуются свои экологические службы, обеспечивающие, в частности, и проведение самых необходимых локальных метеорологических наблюдений с целью самоконтроля за динамикой своих факелов выброса. В состав этих наблюдений, кроме контроля объёма и скорости выброса загрязняющих веществ, входят постоянные измерения таких основных параметров как: температура и относительная влажность воздуха, скорость ветра и атмосферное давление. Все эти показатели могут в городах и промышленных центрах значительно отличаться, как от полученных на метеорологических площадках метеослужбы, характеризующих состояние «свободной атмосферы» лишённой специфического, локального влияния промышленных объектов и городской инфраструктуры, так и, от полученных на территории двух предприятий или городских микрорайонов. Так в Москве, в районе Балчуга и в Измайловском парке, температура воздуха порой может отличаться на целых 10 °С.

Одна из основных задач экологический службы промышленного предприятия – обеспечивать своё руководство рекомендациями по экологически безопасным режимам работы каждой технологической линии и всего производства в целом и, делается это на основе собственных наблюдениях и синоптических данных гидрометеорологической службы.

С подписанием нашей страной «Киотского протокола» –международного соглашения, предусматривающего для каждого государства квоты на выбросы, такая служба приобретает новое эколого-экономическое значение.

Нормы ПДВ лимитируют общий объём за определённый срок, обычно за год. Однако это количество выбрасываемого загрязняющего вещества не может выбрасываться в атмосферу равномерно и независимо от характера погоды. Существуют благоприятные и неблагоприятные погодные условия ассимиляции. Причём, эти неблагоприятные условия часто могут быть очень локальными и, даже для соседних предприятий в одно и тоже время приемлемые для экосистемы выбросы будут существенно отличаться. Это зависит от рельефа местности, направления и силы ветра, вертикального распределения температуры воздуха и относительной влажности. Так, при высокой относительной влажности, выбросы могут провоцировать конденсацию и выпадение загрязнённых осадков.

Зависимость рассеивания выбросов от стратификации атмосферы.

По вертикальному градиенту температур выделяют три вида стратификации: конвекция, инверсия и изотермия.

Конвекцией называют такое состояние атмосферы, при котором температура воздуха монотонно убывает с высотой. Происходит это по известному закону физики в связи с падением с высотой давления. Средний градиент температур – минус 6 °С на каждые 1000 м высоты над земной поверхностью. В приземном слое этот градиент может быть несколько иным за счёт теплообмена с подстилающей земной поверхностью и адиабатических процессов. В наших широтах он обычно составляет один градус на 100 м.

При конвекционной стратификации температур и слабом ветре (не более 5 м/с) нагретые у подстилающей поверхности воздушные массы начинают подниматься до тех пор, пока их температура, за счёт падения давления и теплообмена, не сравняется с температурой воздуха на высотах. При этом в восходящих потоках воздух почти всегда содержит довольно значительное количество водяных паров. С подъёмом давление и температура падают и на определённой высоте начинается бурная конденсация водяных паров. При этом в восходящих потоках образуются характерные только для конвекции малоподвижные кучевые облака с плоской подошвой. Они могут то увеличиваться в размерах, то уменьшаться, но оставаться на одном месте как привязанные, т.к. держатся на стационарных восходящих потоках. Такие облака служат верным признаком конвекции а, следовательно, и благоприятной для ассимиляции выбросов погоды, при которой выбросы, подхваченные восходящими потоками, легко рассеиваются на больших высотах.

Рис. 1. Факел выбросов при конвекции

Инверсией (от латинского inversio - переворачивание) называют такое состояние атмосферы, когда монотонное убывание температуры воздуха с высотой нарушается тёплыми прослойками инверсионного задерживающего слоя. При этом монотонное убывание температуры нарушается, и слои более тёплого воздуха задерживают восходящие потоки. Под этими задерживающими инверсионными слоями тоже образуется облачность, но совсем иного характера. Здесь конденсация водяных паров происходит за счёт их скопления (концентрации) под задерживающим слоем воздуха, при этом образуются слоистые облака, часто с рваным неровным нижним краем и гладкой, слегка волнистой верхней поверхностью.

В случае низкой инверсии в приземном слое атмосферы могут создаваться крайне неблагоприятные условия для ассимиляции загрязняющих веществ. Концентрация вредных примесей в приземном слое может в этих условиях возрасти очень быстро до показателей, многократно превышающих ПДК.

 

Рис. 2 Факел выбросов при инверсии

Изотермией (от греч. изо…+ therme – теплота – «равнотёплый») называется такое состояние определённого слоя атмосферы, в котором температура воздуха не меняется с высотой. При этом вертикальная циркуляция не приостанавливается, а только несколько затрудняется, главным образом за счёт интенсивных горизонтальных потоков воздуха. В таких условиях формируется горизонтально вытянутый факел выброса и, при недостаточно высоких дымовых трубах и пересечённой местности, возникает опасность задымления высоких зданий и вершин соседних возвышенностей.

 

3. Состав и порядок выполнения измерений.

Работа состоит из двух этапов.

Этап I – знакомство с устройством метеоприборов и методикой измерений, а также проведение пробных измерений в лаборатории с обработкой полученных данных.

Этап II – выполнение метеонаблюдений во время практикума. Проводится на прилежащей к МГУДТ территории с использованием освоенных в лаборатории приборов.

В данной работе для измерения температуры воздуха и его относительной влажности используются аспирационный психрометр Ассмана. Для измерения скорости ветра – ручные анемометры двух модификаций: чашечный и крыльчатый.

 

4. Измерение температуры воздуха и его относительной влажности.

4.1. Аспирационный психрометр Ассмана. Устройство и принцип работы.

Принцип работы прибора основан на зависимости разности показаний сухого и смоченного термометров от влажности окружающего воздуха. Чем ближе содержание паров воды в воздухе к состоянию полного насыщения, тем медленнее идёт испарение воды с фитилька, обмотанного вокруг ртутного баллончика традиционно правого, смоченного термометра. При этом охлаждающий эффект испарения уменьшается и разность показаний сухого и смоченного термометров уменьшается. При относительной влажности 100 % – полное насыщение, испарение не происходит и оба градусника показывают одинаковую температуру.

Психрометр со стоит из двух одинаковых ртутных термометров 1, 2, закрепленных в специальной оправе 3, имеющей заводной механизм с вентилятором 4, протягивающим воздух около резервуаров термометров. Резервуар правого (влажного) термометра 1 туго обернут батистом в один слой и перед работой смачивается дистиллированной водой из специальной пипетки 5.

Резервуары термометра помещены в трубки защиты с воздушным зазором между ними. Их назначение – предохранять резервуары термометров от теплового излучения, в том числе и солнечного. Для этого наружная поверхность трубок полируется и никелируется. Сами трубки изолированы друг от друга теплоизолирующими шайбами.

 

 

Рис. 3. Аспирационный психрометр Ассмана

 

Трубки защиты соединены аспирационной чашкой с воздуховодной трубкой, на верхнем конце которой укреплена аспирационная головка. Пружина механизма, вращающего крыльчатку вентилятора, заводится ключом вращением по часовой стрелке.

Термометры защищены с боков термозащитами, предохраняющими их и от механических повреждений.

К психрометру прилагается ветровая защита, крюк для подвешивания. На метеоплощадках крюк крепится горизонтально к деревянному столбу.

Перед началом измерений резервуар правого термометра 1, обёрнутого батистовой салфеткой, смачивается чистой дистиллированной водой при помощи пипетки 5.

Вращающийся в аспирационной головке вентилятор всасывает воздух в психрометр, который, обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези в аспирационной головке. При этом сухой термометр показывает температуру окружающего воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше сухого адекватно охлаждающему действию испарения воды с батистовой салфетки. При влажности 100 % испарение прекращается и оба градусника показывают одинаковую температуру. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение, а значит больше разность показаний. По этой разности и рассчитывается относительная влажность. На практике относительная влажность определяется по психрометрической таблице или психрометрическому графику.

 

4.2. Техническое обслуживание прибора.

Психрометр нельзя брать влажными руками. Особенно необходимо беречь никелированные трубки зашиты, так как их потемнение или коррозия выводят прибор из строя.

Из этих же соображений следует беречь прибор от отпотевания, для чего в холодное время года в помещении, прежде чем вынуть психрометр из футляра, следует дать ему возможность постепенно принять температуру окружающего воздуха.

После работы прибор тщательно протирают бархоткой.

Батистовый фитилёк на ртутном резервуаре влажного термометра необходимо содержать в чистоте и менять при постоянной работе не реже одного раза в две недели.

Работу часового пружинного механизма проверяют не реже двух раз в месяц. Для этого, заведя механизм как обычно до отказа, измеряют время одного оборота барабана, наблюдая за его вращением по специальной риске через круглое окошечко, расположенное на боковой стороне головки психрометра. Работа признаётся нормальной, если измеренное время отличается от указанного в паспорте прибора (обычно это около 90 с), не более чем на 10 с, а время вращения барабана от одной полной заводки составляет не менее 8 мин. В противном случае прибор подлежит ремонту.

 

4.3. Порядок работы с аспирационным психрометром Асcмана.

На первом этапе проводится измерение температуры и влажности воздуха в лаборатории. При этом преследуются две цели:

- научиться обращаться с прибором;

- определить температуру и относительную влажность воздуха на трёх уровнях – 1,5 м, 1 м и 0,1 м над уровнем пола;

- по полученным результатам выявить тип стратификации воздушной массы в лабораторном помещении и сделать выводы о том, нужны ли и какие именно мероприятия для нормализации микроклимата помещения.

За 4 минуты до начала измерений смачивают батист влажного термометра. Для этого берут резиновый баллон с пипеткой, заранее наполненный дистиллированной водой и лёгким нажимом доводят воду до уровня на 1 см ниже края пипетки. Удерживая её в таком положении зажимом, вводят пипетку во внутреннюю трубку защиты термометра и смачивают батист, обмотанный вокруг ртутного баллончика влажного термометра. Выждав некоторое время, не вынимая пипетки из трубки защиты, разжимают зажим, вбирая излишки воды в пипетку, и вынимают её из трубки.

Затем, заводят вентилятор почти до отказа (осторожно, можно сорвать пружину!).

Для того чтобы правильно снять отсчёт, необходимо помнить:

- цена деления шкалы градусников составляет 0,2 градуса Цельсия, но отсчёт берут с точностью до 0,1 градуса;

- для удобства отсчёта на градусниках применяется не совсем обычная оцифровка шкалы – нуль и десятки градусов (10, 20, 30 …) подписаны двумя знаками, расположенными по обе стороны шкалы, а 15, 25, 35…, – только цифрой 5, расположенной на правой стороне.

Полученные результаты записывают в таблицу № 1.

При определении влажности на открытом воздухе прибор выносят из помещения летом за 15 минут до начала наблюдений, а зимой не менее чем за 30 минут и закрепляют на специальном столбе. Затем, смачивают батист влажного термометра, летом за 4 минуты, а зимой за 30 минут до начала наблюдений.

 

Таблица 1.

Результаты психрометрических измерений

№№ п/п Высота (м) t °С по сухому термометру t °С по влажному термометру Разность tсух. – tвлажн. Относительная влажность (%)
1,5        
1,0        
0,1        

 

5. Измерение скорости ветра анемометром.

Движение атмосферного воздуха, называемое ветром, определяется неравномерностью распределения тепла по поверхности земного шара, что приводит к разности атмосферного давления. Чем больше эта разность, тем выше скорость ветра.

Скорость ветра является одной из важнейших характеристик состояния атмосферы, определяющей её ассимиляционные возможности по отношению к любым антропогенным выбросам. Для человека наиболее актуальна подвижность приземного слоя воздуха. Особенно это важно в мегаполисах и промышленных центрах. Из-за малой подвижности воздушной массы здесь может возникнуть опасная для здоровья концентрация вредных примесей. Современные комплексы автоматических приборов экологического мониторинга способны своевременно предупредить нас о неблагоприятной метеорологической ситуации, однако они, как и любая автоматика, требуют постоянной поверки и тарировки. В частности, для контроля автоматических дистанционных измерителей направления и скорости ветра служат давно применяющиеся в метеорологии приборы, называемые ручными анемометрами (от греческого anemos – ветер). При метеорологических наблюдениях применяются два вида ручных анемометров: крыльчатые и чашечные.

Крыльчатые анемометры предназначены для измерения скоростей воздушных потоков в пределах от 0,3 до 5,0 м/с и представляют собой миниатюрное подобие ветряной мельницы со счётчиком оборотов. Крыльчатка этих приборов выполнена из тонкой алюминиевой фольги и защищена стальной кольцевой насадкой. Счётчик оборотов имеет три циферблата. Стрелка большого циферблата показывает десятки и единицы оборотов. Стрелка левого малого циферблата показывает сотни, а стрелка правого малого – тысячи оборотов. Включение и выключение счётчика производится перемещением соответственно вправо или влево рычажка – арретира.

Прибор требует очень осторожного обращения. Тонкая крыльчатка и её ось не допускают воздействия воздушного потока со скоростью более 5 м/с, крыльчатку ни в коем случае нельзя трогать руками и уж тем более прибор нельзя ронять или подвергать даже слабым ударам.

Чашечные анемометры предназначены для измерения скоростей воздушных потоков в пределах от 1,0 до 30,0 м/с. Прибор представляет собой аналог предыдущей конструкции, но с более прочным ротором-вертушкой, выполненным в виде горизонтально расположенной крестовины с закреплёнными на ней четырьмя чашечками-полусферами. Вращение ротора происходит под воздействием разности давления воздушного потока на выпуклую и вогнутую сторону чашечек. На малых скоростях, особенно до 2 м/с чашечный анемометр, в силу особенностей конструкции ротора, не обладает высокой точностью. В связи с этим рекомендуется для малых скоростей применять крыльчатый вариант прибора. Однако, если есть хоть малейшее сомнение в том, что скорость ветра превышает 5 м/с, измерения следует начинать чашечным анемометром и, только убедившись, что ветер не превышает допустимого для крыльчатого анемометра предела в 5 м/с, можно с его помощью провести более точные замеры.

Измерение проводится последовательно чашечным, а затем, если скорость потока не превышает 5 м/с, крыльчатым анемометрами.

Перед началом измерений необходимо включить вентиляционную систему лабораторного климатрона.

 

5.1. Порядок работы с анемометрами.

1. Счётчики анемометров не устанавливается на нуль, поэтому, перед началом измерений снимают показания «нулевого отсчёта», записывая начальные показания всех трёх циферблатов в соответствующую графу таблицы № 2.

2. Вводят прибор в воздушный поток и, дав 10 – 15 с раскрутится крыльчатке, включают одновременно счётчик оборотов и секундомер (время измерения для крыльчатого 60 с, для чашечного 30 с).

3. При измерениях ось вращения ветроприёмника чашечного анемометра должна располагаться перпендикулярно направлению воздушного потока, а у крыльчатого – строго вдоль потока и крыльчаткой ему навстречу.

4. По истечении времени измерения, так же одновременно, выключают секундомер и счётчик оборотов и записывают в таблицу конечные показания всех трёх циферблатов.

5. Рассчитав число оборотов в секунду, путём деления разности конечного и нулевого отсчёта на время измерения, по таблице (для чашечного) или по графику (для крыльчатого) анемометров определяют скорость ветра в м/с.

Внимание! Таблицы и графики перевода оборотов в секунду в метры в секунду индивидуальны для каждого прибора. В связи с этим, прежде чем определять по ним скорость ветра, необходимо убедиться, что номера прибора и свидетельства поверки совпадают.

 

 

Таблица 2.

Результаты измерений скорости ветра крыльчатым анемометром

Место измере-ния Значение нулевого отсчёта Значение конечного отсчёта Время измерения (с) Число Оборотов (n/с) Скорость (м/с) Приме-чания
             

 

Во время практических занятий на прилегающей к университету территории, для получения полноценных результатов, необходимо выбрать достаточно открытое место и держать анемометр в вытянутой над головой руке.

В лаборатории, по результатам измерений температуры и влажности, необходимо определить тип температурной стратификации и соответствие относительной влажности комфортной зоне (40 % - 60 %).

Выводы должны содержать не только констатацию факта соответствия или не соответствия экологическим нормам, но и предложения по нормализации измеренных параметров окружающей среды.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Методические указания к лабораторным работам и практикуму по курсу «Основы современной экологии»

Московский государственный университет.. Дизайна и технологий кафедра промышленной безопасности экологии..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ
  1. Цель работы – освоить технологию радиационной оценки окружающей среды и провести измерения её параметров в лаборатории и на прилежащей к МГУДТ территории.  

ОПРЕДЕЛЕНИЕ pH ПОЧВЫ
(pH – отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода)   1. Цель работы. На первом этапе, на примере исследования имеющихся в лаборатории образц

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
  1. Цель работы: - изучить метод измерения и оценки шума в помещениях; - определить постоянный либо непостоянный шум в аудитории; - оценить шумовой

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги