دانلود تحقیق کنترل کردن آلودگی هوای شهری

یکی از مسائل قابل بررسی و مهم در میان شهرهای قاره آمریکا و اروپا مسئله کیفیت هوای شهری می باشد.

مخصوصاً در قوانین درحال اجرا اتحادیه اروپا گسترش مانیتوری از بیشتر آلودگی ها در نظر گرفته شده است در حال حاضر در اتحادیه اروپا تحقیقاتی برای بنزن buta-1,3- diene و ترکیبات آلی فرار دیگر و نیز ذرات گرد و غبار معلق در هوا و Nox انجام گرفته است.

مونوکسید کربن با درجایت مختلفی در همه پروسه های احتراق تولید می شود اما اکنون در دسترس است که این گاز بیش از 90% از اگزوز ماشین های بنزینی خارج می شود.

توصیه سازمان سلامت جهانی برای خروج گاز کمتر از ppm10 در مدت زمان 8.h و نیز 85 ppm برای مدت زمان های کمتر از 15 min می باشد.

همه آلودگی های ذکر شده در بالا توسط تکنیک های آشکار سازی مختلفی نمایش داده می شود.
فلسفه توسعه دادن وسایلی که می توانند همه آلودگیهای مختلف را نمایش دهد استفاده از یک آشکارساز منفراست.

در پایان، روش مبتنی بر لیزرهای چند فوتونی (چند بسامدی) و به کار گرفتن یونیزاسیون ساده، با آشکار نمودن آلودگی های مختلف با طول موجهای مختلف بسط داده می شود.

برای گاز co یک تشدید افزایش یافته (1+2) با یونیزاسیون چند فوتونی درطول موجnm230 می‌تواند با آشکار سازی محدود در حدود ppm1 به کار گرفته می شود.
در سال 1950 و 1960 شکل آلودگی شهری در اتحادیه اروپا درگیر کشورهای صنعتی با وقایع متداول که دردهای زمستانی بصورت جدی آشکار بودند عملهای سازمان هوای پاک اتحادیه اروپا از سال 1956-1968 و قوانین مشابه در کشورهای اروپای میانه و آمریکا منجر به کاهش اساسی so2 شد و هوای شهری به طور چشمگیر کیفیتش بهتر شد در سال 1970 و 1980 تمایلی مبنی بر اینکه این مشکلات برای همیشه کنار گذاشته شده اند وجود داشت با این وجود یک کاهش کیفی هوا به علت استفاده بیش از حد از وسایل و ماشین های شخصی پیدا شد هم اکنون ماشینها حجم اعظم آلودگی شهری را ساده می کنند و نیز منجر به ترسی شده اند که این آلودگی منجر به بیماریهای تنفسی می‌شود و باعث بازگشت آگاهی عمومی در مورد کیفیت هوا شده است.

استلزاماتی برای سلامت عمومی در خصوص اینکه ماشینهای مشخصی در بیست سال آینده دو برابر می شوند لازم است به منظور کاهش نگرانیهای عمومی قوانین اخیر اروپا گسترش مانیتوری را از آلودگی هوا را در بیشتر شهرها در نظر گرفته است.
برای پیروی کردن از دستورات اتحادیه اروپا (EU) انگلستان چند کمیته کارشناسی دارد که این کمیته ها مقداری نشریه در ارتباط با جنبه های آلودگی شهری که شامل منواکسیدکربن است منتشر می کنند منواکسید کربن به نسبت زیاد در تمام فرایندهای احتراق تولید می شود اما بیشترین حجم این گاز از اگزوزهای ماشینهای بنزینی است.

در فرایند احتراق، منواکسیدکربن بر اثر اکسایش ناقص سوخت شکل می‌گیرد در حالی که در اتمسفر منواکسیدکربن به سبب اکسایش متان و هیدروکربنها تشکیل می شود.

مواکسید کربن گازیست سمی که با هموگلوبین خون زودتر از اکسیژن ترکیب می شود و به این دلیل توانایی انتقال اکسیژن به وسیله خون کاهش می دهد دستورالعملهای سازمان سلامت جهانی محدودیت غلظت pmm10 منواکسیدکربن در هوای شهری را برای متوسط 89 و ماکزیمم (85 pmm) برای مدت زمانیکه از min15 بیشتر نباشد را قابل قبول می داند در انگلستان به همراه بنزن buta3din و دیگر ترکیبات فرار گرد و غبارهای جوی منواکسید کربن نیز یکی از موارد آلاینده ایست که هم اکنون از طریق مطالعه در دسترس است در انگلستان تقریباً بی شهر وجود دارد که به صورت مانیتوری غلظت بین یک تا سه ppm را برای خیابانها دارند.
آشکارسازی حساس گاز Co در اتمسفر از طریق طیف سنجی فتواگاستیک انجام می شود از طریق طیف سنجی تشدید جذب نور مادون قرمز اخیراً استفاده از لیزرها برای نشان دادن آلودگی هوا به طور گسترده آغاز شده است در برخی از مطالعات از لیزرهای فلورسانی استفاده شده در بقیه ازتقویت تشدید یونیزاسیون چند فوتونی استفاده شده است.
هدف ما در این کار تلفیق کردن تقویت تشدید یونیزاسیون (RENPI) با یونیزاسیون ساده در فشار اتمسفر و استفاده از نمونه هوای عادی است.

راه دیگر اینکه یک نفر می تواند از خلاء بسیار بالا استفاده کند طیف سنجی time of flight mass که این وضعیت را دارد که او اطلاعات بیشتر مربوط به جرم را در اختیار قرار می دهد اما دارای این عیب است که به یک فصل مشترک خلاء بالا نیاز دارد.

نگرش فیلسوفانه که در پشت این کار نهفته است این است که با تغییر طول موج نیرو برای تعدادی از مواد آلاینده فقط از یک آشکار ساز استفاده می شود.

روش (REMPI) نیاز به حساسیت بالا یا روش مانیتوری کردن مواد آلاینده اتمسفر به طور پیشرفته دارد.

موضوع این مقاله نشان دادن این است که چگونه این روش می تواند از مانیتوری کردن (NOx) و بنزن منواکسیدکربن را آشکارسازی کند.طیف سنجی پیچیده مولکولی گاز Co به روش (REMPI) برخی از مقالاتی که طیف سنجی گاز منواکسید کربن را توصیف می کند در مرجع های 35-23 انتشار پیدا کرده اند.

یک انرژی جزئی گاز منواکسیدکربن در شکل 1 نشان داده شده است.

تکنیک جزب چند فوتونی توسط حالتهای A,B کاربردهایی را در آشکار سازی منواکسیدکربن در سلولها و نیز گداخته های هیدروژن دارند.

بخصوص در واکنش جذب دو فوتونی و توجهه قابل ملاحظه ای را به عنوان تحقیق شکند دینامیکی برای تولید برای تصویربرداری منواکسیدکربن تولید شده از گداخته های هیدروژن به وجود می آورد.

مطالعات اولیه در مورد روش (REMPI) گاز منواکسیدکربن توسط همین نویسنده بحث شده است.

ادر کل برای جذب و فوتون از حالتهای سه شاخه دنبال می شود در حالیکه شاخه های R,P با ممنوعند با این وجود در مطالعه نشان می دهد که شاخه های S و O برای فرایندX وجود ندارند اختلاف و ثابت چرخش حالت و حالت پایه خیلی کوچکند در نتیجه شاخه Q حداقل در J های کمتر نمی تواند به سبب یک پیک سیگنال تجزیه شود .
هدف ما در این کار تلفیق کردن تقویت تشدید یونیزاسیون (RENPI) با یونیزاسیون ساده در فشار اتمسفر و استفاده از نمونه هوای عادی است.

بخصوص در واکنشجذب دو فوتونی و توجهه قابل ملاحظه ای را به عنوان تحقیق شکند دینامیکی برای تولید برای تصویربرداری منواکسیدکربن تولید شده از گداخته های هیدروژن به وجود می آورد.

ادر کل برای جذب و فوتون از حالتهای سه شاخه دنبال می شود در حالیکه شاخه های R,P با ممنوعند با این وجود در مطالعه نشان می دهد که شاخه های S و O برای فرایندX وجود ندارند اختلاف و ثابت چرخش حالت و حالت پایه خیلی کوچکند در نتیجه شاخه Q حداقل در J های کمتر نمی تواند به سبب یک پیک سیگنال تجزیه شود .

تجربه Setup کردن آزمایشگاهی در شکل 2 نشان داده شده است.

لیزر اکسایمر پمپ کنند.

(Lumonies) که معمولاً در فرکانس های کار می کند.

نوعی آشکار ساز نوری است.

یک دی لیزر به عنوان چشمه طول موجهای استفاده می شود تابشهای فرابنفش در گستره توسط در برابر کردن فرکانس خروجی استفاده شده در یک برش کریستال BBOB بدست می آیند.

این وسیله بر روی (Inrad) مدل 2 بخش ردیاب خودکار نسب شده است.

پرتو لیزر بر روی مرکز قسمت یونیزاسیون کانونی می شود که از یک عدسی cm30 استفاده می کنند درجعبه ریخته ای با دو صفحه موازی به ابعاد که به اندازه mm15 از یکدیگر جدا هستند با پنجره هایی از کوارتز تنظیم می شوند.

تا اینکه لیزر با آشکارساز یونیزاسیون ساخته شده متصل گردد.

یک پورت خلاء و جاری شدن گاز برای رقیق شدن اضافه می شود.

به منظور بایاس صفحات آَشکارساز که معمولاً چند صد ولت می باشد و ثبت سیگنالهای یونیزاسیون از یک پیش تقویت کننده حساس شارش شده استفاده می شود.

به دست آوردن داده های سیستم مبتنی است به سیستم های تحقیقی استانفورد، تلفیق دهنده های در دار و با کس کارهای میانگین گیرنده به همراه مشاهده های آزمایشگاهی بدست آوردن داده های سخت افزاری با کنترل کردن آنها از طریق یک کامپیوتر که به واسطه یک کامپیوتر رابط SR28 انجام می شود.

سیستم به وسیله استفاده از یک SR280 انجام می شود.

سیستم به وسیله استفاده از یک SR280 تغذیه و پرقدرت می شود.

و نیز حاصل یونیزاسیون و همچنین انرژی پالسهای لیزری می تواند همه در سیگنالهای از بین رفته و هم در مدهای میانگیری شده ثبت شود در نوع آزمایش بر روی مدهای گاز منواکسید کربن انجام شده است.

اولی tunablea: فرکانس های دو برابر شده خروجی Coumarin47 بین صفحات یک قسمت یونیزاسیون قرار می گیرد که شامل گازها همراه با ترسیم غلظت Co است.

یک پیک قوی در طول موج 239nm مطابق با پروسه برای انتقال مشاهده شده است.

گازهای استفاده شده در بخش یونیزاسیون نمونه منواکسیدکربن در هوا در نیتروژن که به وسیله کالیبره می شوند.

به منظور بدست آوردن غلظت کم Co گازهای استاندارد می توانند به نسبت به وسیله هوای خالص یا نیتروژن که در سیستم جاری (جریان) توصیف شده دقیق شوند.

نوع تجربی شامل شرایط اجرایی برای منواکسیدکربن موجود در یک نمونه هوا با انرژی پالس لیزری و بایاس ولتاژ و برای منواکسید کربن یک نمونه نیتروژن با انرژی پالس نیرویو بایاس 500 ولتی می باشد.

دومین قسمت آزمایش، تابندگی گاز در اثر تابش لیزر و تحلیل یونهای تولید شد، با طیف سنجی Tof می باشد Tof سیستم خطی مناسبی به طول m 2/1 است که به وسیله یک ترمو پمپ فشار پمپ می شود عملکرد پارامترهای اوپتیکی اضافی بر طراحی Wiley- Mcolaren مبتنی است و یونها با Thor EMI الکترونهای ضربی آشکار سازی شده اند.

یک درسی Einzel بلافاصله بعد از قسمت اپتیکی قرار می گیرد انتقال یونها را از میان سیستم افزایش می دهد.

وضوح جرم 200 در Da100 می باشد نمونه گاز منواکسیدکربن بیش از اندازه از طریق یک دریچه سوزنی به داخل سیستم خلاء عبور داده می شود گاز از میان یک روزنه کوچک در (الکترود pusher) بخش Tof عبور داده می شود و مکان پرتو لیزر یونیزه کننده به لحاظ این سوراخ بحرانی است.

سیستم نمونه ورودی می تواند به وسیله پمپ فشار پمپ می شود.

خط مستقیم ورودی تا قسمت خلاء بالا می تواند بدون وابستگی گرم شود.

مانند تمام سیستم Tof به طور معمولی خط ورودی می تواند در حدودهای c o120 کارکند تا اینکه از برخورد نمونه ها با دیوار جلوگیری کند فشار نمونه در طی بدست آوردن داده ها بین طیف جرمی Tof وسیله دادن الکترونهای ضربی خروجی به اوسیلوسکوپ دیجیتالی مدل شب می شود و بررسی صدها و هزاران پرتاب میانگین گیری می شود.

نتایج یک نوع طیف Co در ارتباط با (دو فوتون جذب یک فوتون یونیزاسیون) پروسه تقویت تشدید چند فوتونی در بکار گرفتن بخش یونیزاسیون nm230 شکل 3 نشان داده شده است.

مشاهده می شود که در طیف تنها پیک تیز ارتباط شاخه Q گذار ظاهر می شود.

همه خط های چرخشی در یک نوار اصلی سیگنال با عرض قرار گرفته اند شاخه های o و s کاملاً محو (غایب) هستند خط های چرخشی منفرد که یک پهنای باند در حدود دارد در سیستم لیزر نمی توانند به کار گرفته شوند قله Q گذار به عنوان راهنما برای هدایت اندازه گیری های حساس سیستم به کار گرفته می شوند.

با این وجود زمانیکه قله Q یک پیک منفرد پر ازدحام است بدون تنظیم طول موج آن تایید نمی شود.

خوشبختانه طیف دو قله ای ، وقتی مشابهه ناحیه طول موج است.

بنابراین No یا 2No به راحتی می توانندبرای کالیبر کردن به کار گرفته شوند.

طول موج های دو قله NO نانومتر می باشند.

b3 شکل 4 یک طیف از مخلوط ppm20 از Co در هوا و ppm1 از 2No در هوا را نشان می دهد و از این طیف موقعیت (مکان) پیک Co در nm 230.1 تایید می شود.

پیک های بین nm 228 , nm230 به مولکوهای اکسیژن تعلق دارند و از مقایسه قبلی تبعیت می کنند.

باید اشاره شود که از ترسیم یک طول موج در حدود nm6، غلظت سه گاز مهم میتواند اندازه گیری شود.

در سری از اندازه گیریهای حساس دو گاز استاندارد ppm 20 از Co پراکنده شده در هوا و ppm200 از Co پراکنده شده در نیتروژن به کار گرفته اند.

سطح مونواکسیدکربن در یکی از خیابان شلوغ در یکی از روزهای ژانویه در حدود ppm1 اندازه گیر شده است قسمت یون در آزمایشگاه تخلیه شده و به بخش اندازه گیری تحت خلاء انتقال داده می شود و قسمت سوپاپ به منظور اجازه ورود دادن به هوای شهری باز می شود.

این نمونه به وسیله لیزی که بررسی طول موج 1/230 نانومتر کوک شده است تابندگی میکند.

که این نمونه با ppm20 مونواکسیدکربن در هوا مقایسه شده است.

این طیف در شکل 8 نشان داده شده است.

غلظت مونواکسیدکربن در نمونه هوای شهری در حدود ppm 5/2 اندازه گیری شده است.

که به خوبی در زیر ppm10 است و گفته شود که پایین ترین سطح است و یک نوع از آلودگی منواکسیدکربن در شهر Glasqow است.

Contusions همانگون که نشان داده شد مونواکسیدکربن در هوا و نیتروژن می تواند توسط روشی که مبتنی بر لیزراست آشکار سازی شود که یک سیستم یونیزاسیون – ساده با یک پروسه 3 فوتون در طول موج nm230.1 به منظور پایین آوردن حساسیت در حدود ppm1 که از یک پالس با طول موج روبشی استفاده می کند بکار می برد.

این سطح یک ضریب از 10 می باشد و پایینتر از WHO است که توصیه می شود پایین ترین سطح است زمانی که پالسها متوسط گیری شوند ممکن است این متوسطپایینتراز حساسیت باشد میانگین 10 پالس روشی یک LOD تولید می کند که ضریبی از سه سطح پایین است.

خطی نمودن سیستم لیزری تا حدود ppm200 خوب است.

قبلاً توضیح داده شد که تحلیل نمونه های هوا با استفاده از لیزری با پالسهای در حدود (نزدیک به ماکزیمم اجرای سیستم ها) انجام می شود در این مقدار سیگنال به عنوان تابعی از انرژی پالسها که متناسب است با مربع (به توان 2) می باشد این در صورتی است که پیش زمینه پایینتر از پیک یا مقدار ماکزیمم یک وابستگی خطی وجود دارد.

به سبب افزایش یافتن بیشتر پالس که به افزایش نسبت سیگنال به اعوجاج می‌شود و LOD کاهش پیدا می کند.

ترسیم اندازه سیگنال یون به عنوان یک تابع از غلظت Co برای دو گاز در شکل نشان داده شده اند.

کاهش ها با اضافه کردن و نیتروژن در هوا به دو گاز استاندارد انجام می شود.

مشاهده می شود که ترسیم های خطی خوبی برای دو گستره غلظت و یک محدودیت آشکارسازی (LoD ) در حدود pmm1 وجود دارد.

سطح محدودیت آشکارسازی Co برای یک پیک با سیگنال به نسبت امواج 2:1 تعریف می شود، این محدودیت می تواند با بکارگرفتن تکنیکهای میانگیری سیگنال به وسیله ضریبی که حداقل 10 است کاهش پیدا کند.

تایید پیک واقع در طول موج 230 نانومتر برای Co مهم است نه برای 2N که جرم اتمی خیلی مشابهی دارند.

در شکل 6 دو طیف با pmm20 مونواکسیدکربن در هوا و یک طیف خالص نیتروژن که به صورت یون آورده شده اند نشان داده شده است.

و از قسمت تخت نمودار طیف نیتروژن واضح است که هیچ توزیع پیکی در طول موج 230 نانومتر برای نیتروژن وجود ندارد.

و هم چنین مهم است که تست شود که هیچ یون دیگری بجز نیتروژن وجود ندارد که در طول موج 230 نانومتر از جرم متوسط لیزر به وجود آید.

برای آزمایش گازهای استاندارد (ppm20 مونوکسیدکربن در هوا و ppm200 مونوکسیدکربن در نیتروژن) بیش از اندازه از ورودی به درون خلاء Tof از طریق یک دریچه سوزنی (یک لیزر که در طول موج nm230 کار می‌کند عبور داده می شوند.

گازها در فشار بین 5-10 تا 6-10 تور تابندگی دارند.

قسمت TOF توسط نیترو بنزن (AB) تحت تابندگی لیزر با طول موج nm266 تنظیم جرم می شود که یک طیف جرمی خوب شناخته شده را فراهم می کند.

طیفهای جرمی بر روی طول nm230.1 تشدید می شوند و در طول موج 87 .

220 هیچ تشدیدی وجود ندارد که به ترتیب در شکلهای a7 و b7 نشان داده شده اند.

فقط جرم 28 (منواکسیدکربن) یک پیک قوی است و بقیه پیکهای کوچک مربوط به نیتروبنزن می‌باشند.

شایان ذکر است که نمونه های هوای بکار برده شده در این آزمایشگای تصفیه نشده اند به همین سبب یک نوع هوای شهری هستند.