85398

Контактные и дистанционные методы наблюдений

Доклад

Экология и защита окружающей среды

Контактные и дистанционные методы наблюдений Существуют два способа контактных измерений. Методы мониторинга за состоянием атмосферы. Контактные физикохимические методы контроля. Методы аналитической химии.

Русский

2015-03-24

40.5 KB

5 чел.

4

8. Контактные и дистанционные методы наблюдений

Существуют два способа контактных измерений. Первый основан на взятии пробы в каком-то месте атмосферы, подачи этой пробы на специальную подготовку или непосредственно в измерительный прибор, проведения самого измерения и превращения аналитического сигнала, полученного при этом измерении, в искомое значение измеряемой концентрации.

Возможно и другое исполнение контактного измерения. Измерительный прибор переносится в пространстве, контактируя все время с измеряемой средой и производя последовательные измерения. Такой метод, не требует взятия пробы оператором. Примером может служить зондирование верхних слоев атмосферы с помощью приборов, поднимаемых на аэростатах, самолетах и спутниках. Таким образом, в самом общем случае метод является контактным, если измерительный прибор непосредственно контактирует с измеряемой средой в любой точке пространства и в любое время.

ПРИМЕРЫ КОНТАКНЫХ МЕТОДОВ:

1. Методы мониторинга за состоянием атмосферы.

  1.  Контактные физико-химические методы контроля.

Методы аналитической химии. С помощью этих методов  можно обнаружить суммарное  содержание углеводородов, альдегидов и содержание индивидуальных веществ, таких как бенз(а)пирен, формальдегид и другие.

2) Биологические методы контроля.

На пример, биоиндикация воздушной среды. Для этого используются как высшие, так и низшие растения. Они хорошо реагируют на кислотные дожди. Используется тот факт, что чувствительность к токсикантам у различных растений разная. Люцерна и клевер, например, чувствительны к содержанию SО2 в атмосфере. Мох и лишайники аккумулируют тяжёлые металлы из атмосферы.

3) Биотестирование загрязнений воздушной среды.  Для этой цели чаще всего используются грибы. Они способны за короткий срок накапливать значительное количество тяжёлых металлов из почвы, которые поступают в неё из атмосферы.

Возможно использование некоторых видов бактерий в биотестировании воздушной среды.

2. Методы мониторинга за состоянием  водоёмов.

1) Физико-химические методы контроля.

Анализ путём забора проб воды на сети станций и постов.

Определение цветности сульфидов железа, кремния аммония, нитратов, нитратов, форм фосфора производится спектрофотометрическим методом. Определение калия и натрия - методом плазменной фотометрии.  

Магния, кальция, гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов - титрометрическим методом. СПАВ и фенолов экстракционно - фотометричесим методом или жидкостной хромотографией. Кислорода - оксиметричесим методом. РН опредляется колориметрически методом. Пестициды методом газовой хромотографии. БПК - скляночным методом. Нефтепродукты - спомощью инфракрасного анализатора.

  1.  Биологические методы контроля.

Биоиндикация и биотестирование.

Особенности состояния биоценозов отражают особенности биотоков на чём и основаны все методы гидробиологического анализа качества вод.

Усиливающаяся антропогенная нагрузка на водную среду обусловила организацию гидробиологического мониторинга, основанного на анализе реакции живых организмов на внешние негативные воздействия.

Биоиндикация водных объектов.

Биоиндикация водной среды основана на контроле за естественной экосистемой при её функционировании в естественной среде.

Для анализа качества вод методами биоиндикации используются все группы организмов, обитающие в водоёмах: планктонные и бентосные беспозвоночные, простейшие водоросли, бактерии, макрофиты и рыба.

Ведущая роль в индикации изменения качества воды в процессе эфтрофирования водоёма принадлежит фитопланктону. Велика роль в качестве индикации качества воды и зоопланктона. В тех случаях, когда индикация должна проводиться быстро используются простейшие.

В гидробиологическом мониторинге используются сапробиологические методики. Сапробность организма обуславливается как его потребностью в биологическом питании, так и сопротивляемостью к вредным продуктам распада и потребностью в кислороде.

Индекс сапробности:

s - индикаторная значимость организма;

h - относительное число особей в пробе.

Биотестирование водных объектов.

Более оперативным и точным способом контроля является биотестирование.

Объекты биотестирования:

  1.  одноклеточные водоросли в качестве тест-объекта;
  2.  Инфузории;
  3.  Низшие ракообразные - дафнии. Высокая чувчтвительность к широкому классу загрязнителей. Показатели: подвижность, газообмен и т. д.
  4.  Моллюски и рыбы.

Однако существует и другой способ измерений. Он не требует ни взятия пробы, ни переноса измерительного прибора в место, где производится измерение. Измерительный прибор находится в покое или перемещается в пространстве удаленном от пространства измерений иногда большими расстояниями. Такие измерения называются дистанционными. Например, все астрономические наблюдения за далекими светилами всегда являются дистанционными. Дистанционные измерения исключительно важны в экологическом мониторинге, правда, в мониторинге атмосферного воздуха их применение не столь широко. Хорошо известно применение ЛИДАРов (LI-DAR - light detection and ranging), т.е. лазерных флуоресцентных приборов, с помощью которых удается определить размер и форму области атмосферного загрязнения, тип, концентрацию и скорость распространения 3В. Возможности дистанционных методов несомненно много богаче, чем контактных.

Дистанционные измерения могут производиться в пассивном или активном вариантах. В том случае, если источник света имеет искусственное происхождение (как в случае ЛИДАРов), то говорят об активном дистанционном измерении. При использовании естественного источника света (солнце, луна, звезды) производится пассивное измерение. В случае активных дистанционных измерений имеются довольно широкие возможности, реализуемые при изменении параметров источника света (интенсивность излучения, частота), что помогает решать большее число задач, чем в пассивном варианте. Однако длина трассы измерения в активном варианте намного меньше, поскольку интенсивность света от искусственного источника ослабляется с расстоянием экспоненциально. Именно поэтому активные дистанционные методы перспективны для измерения достаточно высоких концентраций на не очень длинных трассах (до нескольких километров), что представляет несомненный интерес в решении некоторых задач импактного мониторинга (например, наблюдение за 3В в атмосферном воздухе городов, над предприятиями). Приборы дистанционного зондирования несомненно перспективны для оснащения маршрутных постов.

В свою очередь, пассивные дистанционные измерения могут играть важную роль в глобальном и региональном мониторинге. Такие дистанционные измерения совершенно незаменимы на зенитных трассах (определение О3 с помощью озонометров, определение N2O). Возможны и измерения в надир (вертикально вниз с летящих спутников, самолетов и аэростатов). Ценную информацию о составе атмосферы можно получить при лимбовых измерениях, когда атмосфера просматривается в лучах заходящего солнца на трассе, направленной к линии горизонта.

Во всех названных дистанционных активных и пассивных методах могут быть использованы явления поглощения света, его рассеяния а также явление флуоресценции, как обычной, так и резонансной. Важную информацию дает исследование спектров комбинационного рассеяния (особенно, если в качестве искусственного источника света используется лазер с перестраиваемой частотой).

Дистанционные методы обеспечивают измерение полей концентраций, т.е. функций С(x,y,z,t), что позволяет относительно легко представить картину воздушного загрязнения на карте. Эти методы дают возможность получить вертикальные профили концентраций С (z,t)x,y =const. Кроме того, они позволяют осуществить измерение потоков загрязняющих веществ через какой-то контур. Это важно при измерении трансграничного переноса 3В. Трансграничный поток 3В можно определить следующим образом:

где u(x,y,z)- значения компонент поля скоростей ветра по координатам x,y,z. 

Возможным оказывается и определение мощности источника 3В.

Используя дистанционные измерения, можно определить среднее время жизни примеси в атмосфере. Предположим, что кинетика стока вещества описывается уравнением первого порядка. Это означает, что концентрация 3В уменьшается по экспоненциальному закону. Пусть измерения проводятся в двух сечениях, время прохождения 3В между которыми составляет:

t = (R2- R1) /u

где u - скорость перемещения воздушных масс, R2 и R1    - расстояния, на которых располагаются сечения 2 и 1.

Тогда:

                         =  t / {ln [  C (R1)dS / C (R2)dS]}       

Несмотря на широкие возможности дистанционных методов отечественная промышленность не выпускает серийных установок для дистанционного зондирования атмосферы. Исключением является озонометр М-83. Этот полевой прибор измеряет концентрацию озона по величине прошедшего через озоновый слой солнечного излучения в двух полосах в УФ-диапазоне, причем выделение измеряемых спектральных участков производится двумя фильтрами с центрами полос 299.0 и 324.7 нм.

Дистанционный (или аэрокосмический мониторинг) представляет систему регистрации поля отражения солнечного света, собственного излучения Земли и отраженного сигнала активной локации на самолетах и спутниках для наблюдения за состоянием окружающей среды. Основным содержанием аэрокосмического мониторинга является интерпретация дистанционных измерений, снимков и дисплеев для наблюдения за составом, структурой, ритмикой и динамикой экосистем. Дистанционные методы благодаря свойствам пространственной и временной интеграции данных на изображении резко повышают достоверность и детальность наблюдения морфоструктур экосистем между станциями и заповедниками. Преимуществом аэрокосмических методов является недеструктивный, т.е. неразрушительный для биогеоценозов, характер дистанционной регистрации, что особенно ценно для наблюдения за состоянием охранных территорий (например, мониторинг биомассы без ее отчуждения) . Вместе с контактными методами экологического мониторинга аэрокосмические методы образуют единую экологическую информационную систему.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71025. Изучение методики расчёта рациональной длины пакета в сети ЭВМ 129.5 KB
  Исходные данные для расчёта ЛВС Средняя длина передаваемого сообщения l=9300 бит. Длина заголовка пакета C=192 бит. Номинальная скорость передачи данных по каналу: для основного цифрового канала связи SH1=70000 бит с для канала связи тональной частоты SH2=6400 бит с.
71027. Функционирование мостов и коммутаторов на основе протокола канального уровня STP стека протоколов TCP/IP 103.5 KB
  Выбранный корневой коммутатор начинает рассылку пакетов BPDU на все свои порты. В этих пакетах в поле «Стоимость пути до корня» содержится информация о стоимости портов. Корневой коммутатор при рассылке устанавливает содержимое этого поля в ноль, а следующие коммутаторы добавляют...
71030. Развитие кадрового потенциала ОАО «ЖТК» 477.5 KB
  Изучить современные научные подходы к проблеме подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров; проанализировать состояние работы по подготовке, переподготовки и повышению квалификации руководителей и специалистов Красноярского филиала ОАО «ЖТК»; выявить проблемы организации процесса подготовки, переподготовки и повышения квалификации руководителей и специалистов Красноярского филиала ОАО «ЖТК»...
71031. Изучение основных принципов работы маршрутизаторов в сетях ЭВМ на основе протокола OSPF 209 KB
  Изучение основных принципов работы маршрутизаторов в сетях ЭВМ на основе протокола OSPF. В результате выполнения лабораторной работы студент получает знания по принципам построения и алгоритмам функционирования маршрутизаторов в сетях ЭВМ и навыки по выбору кратчайших путей в сети на основе протокола OSPF.
71032. Разработка универсальной модульной системы, предназначенной для организации промышленной шины 3.78 MB
  Недостатком промышленной сети является то, что при обрыве кабеля теряется возможность получать данные и управлять не одним, а несколькими устройствами (в зависимости от места обрыва и топологии сети остается возможность автономного функционирования сегмента сети и схемы управления).
71033. Информационно–справочная система архива проектно–сметной документации для Ставропольнефтегаз 16.24 MB
  Непосредственной целью данного дипломного проекта является проектирование и разработка информационно – справочной системы ведения архива проектно – сметной документации, которая будет вести учет проектно – сметной документации.