Оценка выбросов металлургических предприятий методом инфракрасной фурье-спектроскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу сотни тысяч тонн вредных веществ. Дистанционный мониторинг отходящих газов дымовых труб металлургических комплексов является актуальной задачей как для самих промышленных предприятий, так и систем экологического контроля близлежащих населенных пунктов. В настоящей работе на основе результатов дистанционного оптического мониторинга выбросов дымовых труб металлургических заводов Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” проведена оценка концентрации диоксида серы в отходящих газах. Измерения проводились с использованием инфракрасных фурье-спектрометров, работающих в диапазоне длин волн 7–13 мкм со спектральным разрешением 4 см⁻¹. Предложена новая технология дистанционного оптического зондирования в пассивном режиме отходящих газов металлургических предприятий, включающая измерения как на срезах дымовых труб, так и на шлейфах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Морозов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

С. Е. Табалин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Д. Р. Анфимов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

И. Б. Винтайкин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

В. Л. Глушков

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

П. П. Дёмкин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

О. А. Небритова

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Иг. С. Голяк

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Е. В. Барков

Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”

Email: igfil@mail.ru
Россия, Норильск

А. В. Чеботаев

Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”

Email: igfil@mail.ru
Россия, Норильск

М. С. Дроздов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

С. И. Светличный

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

И. Л. Фуфурин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Голяк Ил.С., Анфимов Д.Р., Винтайкин И.Б. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. C. 3; https://doi.org/10.31857/S0207401X23040088
  2. Rossi R., Ciparisse J.F., Gelfusa M. et al. // J. Instrum. 2019. V. 14. № 3. Article C03004; https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/03/C03004
  3. Donateo A., Villani M.G., Feudo T.L. et al. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 10. P. 1054; https://doi.org/10.3390/atmos11101054
  4. Морозов И.И., Васильев Е.С., Волков Н.Д. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 16; https://doi.org/10.31857/S0207401X22100089
  5. Gaudio P., Gelfusa M., Malizia A. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2015. V. 658. № 1. Article 012004; https://doi.org/10.1088/1742-6596/658/1/012004
  6. Gaudio P., Malizia A., Gelfusa M. et al. // J. Instrum. 2017. V. 12. № 1. C01054; https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/01/C01054
  7. Sung L.Y., Shie R.H., Lu C.J. // J. Hazard. Mater. 2014. V. 265. P. 30; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.11.006
  8. Фуфурин И.Л., Шлыгин П.Е., Позвонков А.А. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 10. С. 68; https://doi.org/10.31857/S0207401X21100046
  9. Kau N., Jindal G., Kaur R. et al. // Results Chem. 2022. V. 4. 100678; https://doi.org/10.1016/j.rechem.2022.100678
  10. Carlisle C.B., van der Laan J.E., Carr L.W. et al. // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 27. P. 6187; https://doi.org/10.1364/AO.34.006187
  11. Pierrottet D.F., Senft D.C. // Chemical and Biological Sensing / Ed. Gardner P.J. Proc. SPIE. 2000. V. 4036. P. 17; https://doi.org/10.1117/12.394075
  12. Li J., Yu Z., Du Z. et al. // Remote Sens. 2020. V. 12. № 17. Article 2771; https://doi.org/10.3390/rs12172771
  13. Yang Z., Zhang Y., Chen Y. et al. // Opt. Commun. 2022. V. 518. № 5. Article 128359; https://doi.org/10.1016/j.optcom.2022.128359
  14. Голубков Г.В., Адамсон С.О., Борчевкина О.П. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 53; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050053
  15. Innocenti F., Robinson R., Gardiner T. et al. // Remote Sens. 2017. V. 9. № 9. Article 953; https://doi.org/10.3390/rs9090953
  16. Cezard N., Le Mehaute S., Le Gouët J. et al. // Opt. Express. 2020. V. 28. № 15. P. 22345; https://doi.org/10.1364/OE.394553
  17. Johansson M., Galle B., Yu T. et al. // Atmos. Environ. 2008. V. 42. № 29. P. 6926; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.05.025
  18. Wang S., Zhou B., Wang Z. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2012. V. 117. Article D13305; https://doi.org/10.1029/2011JD016983
  19. Constantin D.E., Merlaud A., van Roozendael M. et al. // Sensors. 2013. V. 13. № 3. P. 3922; https://doi.org/10.3390/s130303922
  20. Tan W., Liu C., Wang S. et al. // Atmos. Res. 2020. V. 245. № 2. 105037; https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105037
  21. Vojtisek-Lom M., Zardini A.A., Pechout M. et al. // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. № 11. P. 5827; https://doi.org/10.5194/amt-13-5827-2020
  22. Sun Q., Liu T., Yu X. et al. // Sens. Actuators, B. 2023. V. 390. Article 133901; https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133901
  23. Фуфурин И.Л., Винтайкин И.Б., Назолин А.Л. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 28; https://doi.org/10.31857/S0207401X2205003X
  24. Schröter M., Obermeier A., Brüggemann D. et al. // J. Air Waste Manage. Assoc. 2003. V. 53. № 6. P. 716; https://doi.org/10.1080/10473289.2003.10466213
  25. Mønster J., Kjeldsen P., Scheutz C. // Waste Manag. 2019. V. 87. P. 835; https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.12.047
  26. Boreisho A.S., Volodenko V.A., Gryaznov N.A. et al. // Laser Optics 2003: High-Power Gas Lasers / Ed. Danilov O.B. Proc. SPIE. 2004. V. 5479. P. 177; https://doi.org/10.1117/12.558393
  27. Yue B., Yu S., Li M. et al. // Remote Sens. 2022. V. 14. № 20. Article 5150; https://doi.org/10.3390/rs14205150
  28. Tan W., Zhao S., Liu C. et al. // Atmos. Environ. 2019. V. 200. P. 228; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.12.009
  29. Hamilton P.M., Varey R.H., Millán M.M. // Proc. Intern. Sympos. Sulfur in the Atmosphere. Dubrovnik, Yugoslavia, 1977. V. 12. P. 127; https://doi.org/10.1016/B978-0-08-022932-4.50017-3
  30. Theys N., De Smedt I., Yu H. et al. // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. № 1. P. 119; https://doi.org/10.5194/amt-10-119-2017
  31. Gamal G., Abdeldayem O.M., Elattar H. et al. // Sustainability. 2023. V. 15. № 12. Article 9362; ttps://doi.org/10.3390/su15129362
  32. Bauduin S., Clarisse L., Clerbaux C. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. № 7. P. 4253; ttps://doi.org/10.1002/2013JD021405
  33. Tømmervik H., Johansen B.E., Pedersen J.P. // Sci. Total Environ. 1995. V. 160–161. P. 753;
  34. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04409-T
  35. Богатырев Д.М., Петров Г.В., Цымбулов Л.Б. // Вестн. Магнитогорского гос. технического ун-та им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. № 1. С. 14; https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-14-24
  36. Гос. докл. “О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае” за 2019 год; ttp://www.mpr.krskstate.ru/envir/page5849/0/id/45884
  37. Михайленко С.Н., Бабиков Ю.Л., Головко В.Ф. // Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 9. С. 765.
  38. Fufurin I.L., Golyak I., Bashkin S. et al. // Proc. SPIE. Optics + Optoelectronics. 2021. V. 11775. Article 1177512; https://doi.org/10.1117/12.2588714
  39. Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-радиоспектрометрии. 2-е изд., испр. и доп. М: Наука, 2014.
  40. Goyal R., Khare M. // J. Civil. Environ. Eng. 2012. V. 1. S1;https://doi.org/10.4172/2165-784X.S1-001
  41. Kashkin V.B., Zuev D.V., Kurako M.A. et al. // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2018. V. 193. № 1. Article 012029; https://doi.org/10.1088/1755-1315/193/1/012029

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Принципиальная схема регистрации спектров отходящих газов ДТ с температурой T₁ с помощью ИК-фурье-спектрометра: 1 – отходящие газы дымовых труб, 2 – входящее излучение, 3 – собирающий объектив, 4 – светоделитель, 5 – подвижное зеркало интерферометра, 6 – неподвижное зеркало интерферометра, 7 – КРТ-фотоприемник.

Скачать (96KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема эксперимента по дистанционной регистрации ИК спектров отходящих газов ДТ: 1 – дымовая труба, 2 – отходящие газы, 3 и 4 – ИК-фурье-спектрометры, 5 – направления регистрации ИК-излучения.

Скачать (311KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эталонный спектр SO₂ с массовой концентрацией, равной 139 мг/м³. Спектральное разрешение – 4 см⁻¹.

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Термограммы выбросов дымовых труб Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”: а – ДТ № 1, б – ДТ № 2. Измерения проведены 10.07.2023.

Скачать (382KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезах ДТ №1 и ДТ №2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 2.

Скачать (102KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на шлейфах ДТ №1 и ДТ №2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 3.

Скачать (92KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Динамика интегральной концентрации SO₂, измеренная при сканировании по азимуту с углом в 40° в отходящих газах от двух ДТ Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Измерения проведены 07.07.2023.

Скачать (175KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезе ДТ Надеждинского металлургического завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” с использованием ФСР-1 и ФСР-2. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 4.

Скачать (99KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».