21..06 Диплом Кольцова (1220065), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Мультицентрифуга — устройство для разделения сыпучих веществ или жидкостей разного удельного веса и отделения жидкостей от твёрдых тел с помощью центробежной силы (рисунок 3.8). При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом — ближе к оси вращения. Центрифуги применяются в лабораторной практике, в сельском хозяйстве для очистки зерна, выдавливания мёда из сот, выделения жира из молока в промышленности для обогащения руд, в крахмалопаточном и текстильном производствах, в прачечных для отжима воды из белья. Высокоскоростные газовые центрифуги применяются для разделения изотопов, в первую очередь изотопов урана в газообразном соединении (гексафториде урана UF₆).

Для проведения анализа образец пыли смывался 10 мл растворителя (рисунок 3.9) (дисперсионная среда) и центрифугировался 2 минуты с целью удаления крупных частиц, искажающих результат анализа.

Рисунок 3.8 Мультицентрифуга СМ-6М

С помощью микропипетки и шприцов проводился забор 10 мл 0,5М раствора хлорида натрия, смыв образца пыли этим растворителем.

Рисунок 3.9 Раствор хлорида натрия

3.4.2 Методика проведения измерений с помощью лазерного измерителя наночастиц Nanotrac-151

В работе использовался лазерный прибор для измерения наночастиц Nanotrac151 (рисунок 3.10). Этот прибор работает на основе метода динамического рассеяния света (фотонной корреляционной спектроскопии). Технические характеристики лазерного анализатора размеров частиц Nanotrac 151 приведены в приложении А.

Рисунок 3.10 Внешний вид анализатора

размеров наночастиц Nanotrac – 151

Перед использованием анализатора размеров наночастиц Nanotrac 151 была изучена инструкция и рекомендации содержащиеся в руководстве по эксплуатации Nanotrac 151.

Перед началом работы было настроенно программное обеспечение для данной модели анализатора. Главное программное окно показано ниже (рисунок 3.11)

Рисунок 3.11 Главное программное окно

Для имеющейся конфигурации Nanotrac была выбрана соответствующая закладка в окне аппаратных настроек «Hardware Configuration».

Для проведения измерений в меню «Measure» («Измерение») / «Select Instrument» («Выбор инструмента») была выбрана опция Nanotrac. При этом открылось окно Nanotrac.

После нажатия кнопки “SET UP” открылся диалог установки параметров измерений. Затем кнопкой «Options», открылся список опций установки параметров измерений. Заданы соответствующие установочные параметры измерений на каждой закладке диалога «Measurement Setup Options» .

Далее система заполнилась чистой жидкостью-носителем (в данном случае дистиллированной водой).

Перед проведением измерений прибор был откалиброван с помощью кнопки “S/Z” для сбора результатов измерения фонового уровня. Появился дисплей, указывающий на состояние сбора данных. По завершении сбора данных диалог состояния автоматически закрылся.

После того как прибор был выставлен на ноль, исследуемую пробу поместили в измерительную кювету с жидкостью-носителем, удостоверившись, что пробы были тщательно перемешаны в ячейке для проб.

Измерение проб начали нажатием кнопки “RUN” на главной панели инструментов. Появился дисплей, указывающий на состояние процесса сбора результатов измерений.

По завершении сбора данных, был произведен расчет данных измерений и результат отобразился на дисплее, как показано на рисунке 3.12

Для сохранения результатов, необходимо было нажать кнопки “SAVE” .

Рисунок 3.12 Дисплей загрузки

4 Метод отбора проб и пробоподготовка

Отбор образцов пыли проводился в период с 23 июня по 10 июля 2014 года непосредственно с листьев придорожных деревьев и кустарников, являющихся основными поглотителями пыли и выполняющими защитные функции для человека от воздействия наночастиц пыли. Исследования проводились с применением метода фотонно корреляционной спектроскопии на анализаторе размеров частиц «Nanotrac-151» в лаборатории СКБ «Нанотехника» Федерального государственного бюджетного образовального учреждения высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения».

Отбор образцов пыли проводился на высоте 1,5 метра в сухую погоду через двое и четырнадцать суток после осадков в виде дождя, что позволило оценить проявление механизма самоочищения атмосферы под действием атмосферных осадков.

4.1 Метод отбора проб

Для отбора проб были выбраны четыре точки в разных районах города с различным уровнем техногенной нагрузки. В каждой точке было взято по 10 проб образцов.

Первой точкой для отбора проб был выбран перекресток улиц Пионерская и Шевчука (рисунок 4.1), (рисунок 4.2). Следует отметить, что в 2013 году данная территория была затоплена при аномально высоком подъеме уровня реки Амур. Под воздействием поверхностных вод был частично смыт плодородных слой урбаноземов, нарушен растительный покров. Это явилось одним из факторов повышения уровня запыленности района весной-летом 2014 года. Данный район является густонаселенной территорией. Техногенная нагрузка характеризуется в основном выбросами, в т.ч. пылевых частиц от автотранспорта. Средняя пропускная способность на данном участке дороги составляет 3040 машин в час, из них 64 грузовых, 23 мотоциклов.

Отбор проб проводился 23 июня в 13-00 до 13-10. Через четырнадцать суток после осадков -10 июля в 14-00 до 14-10.

Рисунок 4.1 Улица Пионерская

Рисунок. 4.2 Улица Пионерская

Второй точкой для отбора проб был выбран участок улицы Шевчука, прилегающий к улице Пионерская (рисунок 4.3), (рисунок 4.4). Одна из крупнейших улиц Хабаровска, соединяющая южный район с центром города. Характеризуется большим скоплением транспорта. Пропускная способность улицы 3125м/ч. Данный участок улицы находится максимально близко к реке Амур, что стало причиной сильных повреждений дорожного полотна во время наводнения 2013г. На участке дороги производилось строительство дамбы, засыпка грунтом. С весны 2014года проводился ремонт дорожного полотна, что послужило дополнительным источником загрязнения атмосферного воздуха. Средняя пропускная способность на данном участке дороги составляет 3100 машин в час, в том числе 84 грузовых, 15 мотоциклов.

Отбор проб проводился 23 июня в 13-30 до 13-40. Через четырнадцать суток после осадков -10 июля в 14-45 до 14-50.

Рисунок 4.3 Улица Шевчука

Рисунок 4.4 Улица Шевчука

Третьей точкой для отбора проб была выбрана улица Краснореченская в районе остановки «Заводская» (рисунок 4.5), (рисунок 4.6). В районе исследования отсутствуют зеленые буферные зоны. С мая по октябрь 2014г выявлено сильное повышение уровня запыленности. Весной 2014 года проводилась полная замена верхнего слоя дорожного покрытия шириной до 6-8 см на определенных участках дороги. Средняя пропускная способность на данном участке дороги составляет 3026 машин в час, в том числе 45 грузовых, 19 мотоциклов.

Отбор проб проводился 23 июня в 14-15 до 14-25. Через четырнадцать суток после осадков -10 июля в 15-05 до 15-15.

Рисунок 4.5 Улица Краснореченская

Рисунок 4.6 Улица Краснореченская

Четвертой точкой для отбора проб была выбрана улица Воронежская в районе железнодорожного моста (рисунок 4.7), (рисунок 4.8). Данный участок характеризуется большим скоплением транспорта. Характерно образование «пробок» как в утренние, так и в вечерние часы. В районе исследования отсутствуют зеленые буферные зоны, отделяющие пешеходные тротуары от проезжей части. Интенсивность движения пешеходов очень высокая, так как в непосредственной близости находится автовокзал. Средняя пропускная способность на данном участке дороги составляет 2908 машин в час, в том числе 57 грузовых, 29 мотоциклов.

Отбор проб проводился 23 июня в 15-05 до 15-10. Через четырнадцать суток после осадков -10 июля в 16-00 до 16-10.

Рисунок 4.7 Улица Воронежская

Рисунок 4.8 Улица Воронежская

4.2 Пробоподготовка

Листья с придорожных деревьев и кустарников срывались на высоте 1,5 метра в сухую погоду. Каждый растительный образец помещался в отдельный чистый пакет типа «ZipLock» (рисунок 4.9).

Рисунок 4.9 Растительные образцы в пакете типа «ZipLock»

Образец пыли смывали 10 мл растворителя (дисперсионная среда) в пластиковый контейнер (рисунок 4.10), затем раствор центрифугировался с целью удаления крупных частиц, искажающих результат анализа. С помощью шприца отмерили 0,1 мл полученного раствора и поместили в кювету с дисперсионной средой, коэффициент преломления света в которой предварительно устанавливается на «0».

Рисунок 4.10 Смыв образца пыли 0,5М

раствором хлорида натрия

Через 10 минут проводилось снятие спектра на анализаторе размера частиц Nanotrac-151. Каждое измерение проводилось не менее 10 раз.

5 Анализ результатов натуральных исследований и выводы

По результатам исследования было выявлено, что средний диаметр наночастиц в воздухе селитебной территории города Хабаровска составил 4,64 нм через двое суток после осадков в виде дождя и 1,82 через четырнадцать суток после дождя.

Результаты исследования во многом зависят от времени отбора пробы и от количества дней, которые прошли после последних осадков. Исследования показали, что в отсутствие осадков наблюдается накопление частиц меньшего размера. Средний диаметр частиц пыли через двое суток после осадкой равен 4,4 нм. В целом доминируют частицы размером 3,8 нм и 5,37 нм. Средний диаметр частиц пыли через четырнадцать суток равен 1, 98 нм. В целом доминируют частицы размером 1,13 нм и 2,26 нм.

Для образца пыли, отобранного на участке улицы Пионерская (на пересечении с улицей Шевчука) через двое суток после осадков характерно преобладание наночастиц размером от 3,8 нм до 7,6 нм. (таблица 5.1). Через четырнадцать суток после осадков преобладали частицы размером 0,95 – 1,34 нм. (таблица 5.2).

Таблица 5.1

Результаты измерений образца №1 через двое суток после осадков

Продолжение таблицы 5.1

Таблица 5.2

Характеристики

Список файлов ВКР