Изменчивость конденсационных свойств смешанного дыма горения биомассы на различных стадиях его эволюции

摘要

The variability of the optical-microphysical properties of the mixed wood smoke is studied in the Large Aerosol Chamber of IAO SB RAS (volume 1800 m3) during smoke aging for six days with periodic changes in the relative humidity of air within the range 45-95%. The dynamics of the size distributions and complex refractive indices for the ultrafine, fine, and coarse particles, their effective radii, lidar scattering parameter, and the single scattering albedo in the visible are analyzed on the basis of the results of detailed nephelometric measurements of the angular scattering coefficients and solution of the inverse problem. It is found that both quantitative and qualitative features of the variations in the optical-microphysical parameters vary significantly with the air humidity at different stages of the smoke aging. The key factors of the mixed smoke variability are the physical-chemical heterogeneity of three fractions of smoke particles and physical processes, such as migration of ultrafine ВС particles (< 100 nm) in the size spectrum due to coagulation and the condensation growth of smoke particles. Interconnected effects (interference) of the mentioned processes on the particle's structure determine the main features of the dynamics of the composition and absorbing properties of the smoke particles.%В Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН (объем 1800 м3) исследована изменчивость оптико-микрофизических характеристик смешанного древесного дыма при его длительном старении в течение 6 сут в условиях периодических воздействий переменной относительной влажности воздуха в диапазоне 45-95%. По результатам спектронефелометрических измерений углового рассеяния и решения обратной задачи проанализирована динамика распределений по размерам и комплексных показателей преломления для микро-, средне- и крупнодисперсных фракций частиц, а также их эффективного радиуса, параметра локационного рассеяния и альбедо однократного рассеяния в видимой области спектра. Установлено, что на различных стадиях старения дыма как количественные, так и качественные особенности вариаций его оптико-микрофизических характеристик в зависимости от влажности воздуха значительно изменяются. Показано, что при старении смешанного дыма основными факторами изменчивости его свойств являются физико-химическая разнородность трех фракций дымовых частиц, а также физические процессы коагуляционной миграции микродисперсной сажи (размерами < 100 нм) по спектру размеров и конденсационного обводнения частиц. Взаимосвязанное воздействие «интерференция» отмеченных процессов на структуру частиц определяет основные особенности динамики дисперсного состава и поглощающих свойств дымовых частиц.