示蹤擴散實驗

示蹤擴散實驗

示蹤擴散實驗是通過檢測人工源釋放的示蹤劑濃度來研究大氣擴散的實驗方法。所得數據對建立、改進、評估大氣擴散模型很有幫助。示蹤劑通常選擇六氟化硫氣體。有風時候採用扇形布點採樣,靜風時採用全方位布點。檢測方法通常是氣相色譜法。

意義

大氣科學家一直致力於建立大氣擴散模型,用以模擬污染物在大氣中的擴散過程。想要建立新的大氣擴散模型或是評估已有的大氣擴散模型,就需獲取大氣擴散的實驗數據。示蹤擴散實驗就是研究大氣擴散的實驗之一,從這種實驗中獲得的數據對建立和評估大氣擴散模型很有幫助。

方法

示蹤劑的選擇

示蹤劑分為氣溶膠示蹤劑和氣體示蹤劑兩種。氣溶膠示蹤劑包括硫化鋅、碘化銀顆粒。這種示蹤劑有著明顯的缺點:顆粒容易沉澱、被淋洗而遭受損失,在大氣中也容易變性,取樣難度大,而且大多有毒。所以氣溶膠示蹤劑已經基本上被拋棄了。現在多選用氣體示蹤劑。選擇氣體示蹤劑的最主要原則是:(1)無色無味,無毒;(2)化學性質穩定;(3)易於檢測。最常用的的氣體示蹤劑就是六氟化硫氣體,因為它無色無味也無毒,化學性質穩定,與空氣混合很快,檢測靈敏度高。

採樣布點

示蹤劑的合理布點採樣是實驗的關鍵。對給定釋放速率的人工源,在其下風方向不同距離和高度設定若干採樣點,測量不同時間示蹤劑的濃度分布,並找出其與氣象條件的關係。布點與採樣要根據不同穩定度、風向、風速來確定。有風時通常採用扇形布點,以污染源為中心,主導風下風向按扇形布置多條採樣線,扇形張角視穩定程度而定,一般 60 o~90 o 為宜,各採樣線上採樣點近距離密些,遠距離稀些。靜風時宜採用全方位布點。採樣方法可分間斷和連續兩種,垂直採樣可用系留氣球、汽艇或觀察塔進行。

檢測

採用帶電子捕獲鑑定器的氣相色譜法。當氣體樣品通過分子篩色譜柱時,六氟化硫的保留時間短,比氧氣先被洗脫,進入電子捕獲器。六氟化硫捕獲大量自由電子,改變基流的效應,基流的下降值與六氟化硫的濃度成正比。

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