OPTIKA A KÖRNYEZETVÉDELEMBEN Czitrovszky Aladár, Nagy Attila, Kerekes Attila, Oszetzky Dániel Sokszínű Optika, ELFT Nyári Iskola Szeged, 2011. augusztus 24.
Tartalom Bevezetés - a fény mint az optika tárgya és eszköze Optikai módszerek alkalmazása a környezetvédelemben A légkör integrális optikai vizsgálati módszerei (DOAS, LIDAR, AETHALOMETER, NEPHELOMETER) Az egyedi részecskéken történő fényszórás alkalmazása a légköri aeroszolok vizsgálatára A fényszóráson alapuló műszerfejlesztéseink: Optikai részecskeszámlálók Lézeres aeroszol-analizátorok A kifejlesztett műszerek alkalmazásai: Budapest levegőjének monitorozása A Ferihegyi Repülőtéren végzett mérési kampányok A vörösiszap katasztrófa után végzett mérések Összefoglaló
A fény mint részecske pl. a detektorok kvantumhatásfokának mérési elve fotonszámlálásos módszerrel N 1 APD 1 M 1 M koinc Beeső nyaláb N 2 APD 2 M 2 N 1 =N 2 =N párok M 1 =h 1 N 1 M koinc =h 1 h 2 N párok =h 1 h 2 N 1 =h 1 h 2 N 2 M M koinc 2 M 2 =h 2 N 2 N2h 1h 2 = N h M M koinc 1 2 2 =h 2 = h 1 A használt detektorok (SPCM-AQR) kvantumhatásfoka: η 1 =0,63 η 2 =0,65
A fény mint részecske - programozott fotonszámú fényforrás Detektor Ar-ion lézer Vezérlő elektronika KDP kristály T 1 T 2 Optikai kapu
n=4 n=2
A fény mint hullám Az interferometria mint vizsgálati módszer Physics Nobel Prize in 1907
A fázis-siftelt interferometria alkalmazása felületek topológiájának vizsgálatára Mérő interferométer Az interferométerbe belépő térerő: A detektorra a referencia és mérő nyaláb esik: A detektorjel: y x i IN e y A x E,, = y x i M M y x i R R M R e y x A E e y x A E,,,, = = R M R M M R i M i R i M i R M R M R D A A A A e A e A e A e A E E E E I M R M R = = = = cos 2 2 2 LÉZER MINTA NYALÁBOSZTÓ
Jelfeldolgozás Definit fázisváltozást viszünk be a ref. ágba, pl. 0, /2,, 3 /2 fázistolások mellett vesszük fel az interferenciaképet. Ekkor a 4 képre, minden x,y pontban a következőt kapjuk: A = I 0 1 V cos A = I 1 cos 0 V B = I0 1 V cos 2 B = I 0 1 V sin C = I 1 cos 0 V C = I 0 1 V cos D = I0 1 V cos 3 2 D = I 0 1 V sin B D A C = I I 0 0 2V sin = 2V cos tan
Kifejlesztett műszerek Interferometrikus felületvizsgáló berendezés
A légszennyezés aktuális problémái
Refrakció
A fény a természetben Fényszórás
A fényszórás hullámhosszfüggése
Reflexió
DOAS - Differential Optical Absorption Spectroscopy Beer-Lambert törvény az abszorpció egy bizonyos hullámhosszon arányos az itt elnyelő gázmolekulák számával. Transmitter (hullámhossz tartományban sugároz) Detektor (bizonyos hullámhosszokon mér) - Analizátor
LIDAR (Light Detection and Ranging optikai távérzékelés a szórt fény alapján) Lézerimpulzus a visszaszórt fény mérése nagy időbeli felbontással
AETHALOMETER a szén mérésére szolgáló monitor több hullámhosszon méri a szén részecskék abszorpcióját NEPHELOMETER az integrális fényszórást méri egy adott térfogatban szórási koefficiens meghatározása aeroszol koncentráció
Fénszórásos módszerelk alkalmazása a légköri aeroszolok vizsgálatára mit lehet mérni és hogyan alak méret törésmutató sűrűség méreteloszlás koncentráció sebesség
Monokromatikus síkhullámmal megvilágított, homogén, gömb alakú részecskéről szórt fény irányfüggése 1 0.1 0.01 120 90 60 0.1 m 1 m 10 m 1E-3 150 30 Megvilágító nyaláb 1E-4 1E-5 1E-6 1E-5 1E-4 180 0 1E-3 210 330 0.01 0.1 1 240 270 300 =680 nm n= 1.48
Relatív intenzitás Relatív intenzitás Előre szórási geometria: a: 10 o - 30 o = 680 nm 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 1E-13 1E-14 1E-15 m = 1.33 m = 1.48 m = 1.6 m = 1.6+0.3i 0.1 1 10 Részecske méret [ m] Merőleges szórási geometria: a: 60 o - 120 o 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 1E-13 1E-14 m = 1.33 m = 1.48 m = 1.6 m = 1.6+0.3i 0.1 1 10 Részecske méret [ m]
Részecskeszámláló műszer a Hannoveri kiállításon
Az APC-03-2B Részecskeszámláló specifikációja Konfiguráció Airborne Particle Counter egység IBM compatibbilis vezérlő számítógép Fényforrás 50 mw félvezető lézer Mérettartományok 0.3; 0.5; 1; 3; 5; 10 mm Max. részecske konc. 5*10 6 particle/litre Mintavételezési térf. 2.83 liter/min Számlálási üzemmód kumulativ és differenciális Mérési ciklusidő 1-3600 sec (1 sec inkrementálással) Adatátviteli sebesség 9600 Boud serial Alarm szintek csatornánként külön választható Kalibrálás modiszperz kal. latex. Tápfeszültség 220 VAC, 50 Hz, 200 VA Méret és súly 155 x 515 x 175 mm, 14.7 kg
Sample aerosol stream Laser beam Mirrors Laser diode Beam stop Scattered light Detector Detector
Szórt intenzitás [tetsz. egység] Szórt intenzitás [tetsz. egység] A Mie szóráselmélet alapján elvégeztük a berendezés modellezését, AutoCAD program segítségével megterveztük annak optikai és mechanikai egységeit. Kifejlesztettük az elektronikai egységeket. Összeépítettük, beüzemeltük és bemértük a berendezést 1E-9 1E-10 1E-11 Szórt intenzitás méretfüggése hullámhossz: =680nm törésmutató: m=1.5 1E-8 1E-9 1E-10 Összegzett válaszfüggvény hullámhossz: =680nm 1E-12 1E-11 1E-13 1E-14 1E-15 a 1 Előre szórás (10 o -30 o ) a 2 Hátra szórás (150 o -170 o ) a 1 + 10*a 2 1E-12 1E-13 1E-14 átlátszó részecskék m=1.5 elnyelő részecskék m=1.5+0.3i 1E-16 0.1 1 10 Részecske méret [ m] 1E-15 0.1 1 10 Részecske méret [ m]
Refractive index measurement method Design of the optical system Laser diode 1 Laser diode 2 Detector 1 Detector 1 Dichroic beam splitter Detector 2 Detector 2
Scattered int. [a.u.] Evaluation principle 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 1E-13 n.............. 3. 2. 1. Im(N p ) Size R(F 1, B 1, F 2, B 2 ) Re(N p ) 0,1 1 10 Particle diameter [ m] Id. Size Re(N) Im(N) F 1 B 1 F 2 B 2 n 1 n 2 n 3 n 4 R 1 n 1 R 2 n 2 R 3 n 3 R 4 n 4
Radius Real(N) Im(N) [ m] 1.3672 1.3 0 86 81 83 78 1.3672 1.4 0 86 85 85 80 1.3672 1.5 0 86 84 82 83 1.3672 1.6 0 84 82 84 83 1.3672 1.7 0 86 83 82 80 1.3672 1.8 0 84 81 83 81 Radius Real(N) Im(N) [ m] 1.3672 1.5 0 86 84 82 83 1.3771 1.5 0 87 83 83 83 1.387 1.5 0 87 83 83 82 1.3969 1.5 0 87 86 82 81 1.4068 1.5 0 86 87 82 84 1.4167 1.5 0 86 84 82 84 Radius Real(N) Im(N) [ m] 1.3672 1.5 0 86 84 82 83 1.3672 1.5 0.1 81 64 76 62 1.3672 1.5 0.2 81 65 77 63 1.3672 1.5 0.3 81 66 77 64 1.3672 1.5 0.4 81 67 77 65 1.3672 1.5 0.5 81 68 77 66 1.3672 1.5 0.6 81 69 77 67 1.3672 1.5 0.7 81 70 77 68 1.3672 1.5 0.8 81 71 77 69 1.3672 1.5 0.9 81 72 77 70 1.3672 1.5 1 81 72 77 71
A kalibrálás
Gyakoriság Gyakoriság 400 Gyakoriság Hibaelemzés 350 300 250 200 eredeti eloszlás szimulált eloszlás 150 100 50 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 részecske méret [ m] 6000 (a) 6000 (b) 5000 5000 4000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 0 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 m Re m Im
A részecskék sűrűségének mérési elve t 1 t t 2
Measured results
A Raman szórás Intenzitás [t.e.] Intenzitás [t.e.] Intenzitás [t.e.] Intenzitás [t.e.] 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Hullámhossz [nm] -300-200 -100 0 100 200 300 Raman shift (cm -1 ) Minta Rugalmatlan szórás Rugalmas szórás Rugalmatlan szórás 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Hullámhossz [nm] 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Hullámhossz [nm]
A Raman szórás Intenzitás Paraméterek a sávok pozíciója félértékszélessége intenzitásaránya Meghatározható Összetétel, adott anyag jelenléte a mintában Kristályhibák Fizikai jellemzők 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Raman eltolódás [cm -1 ] Előnyök Roncsolásmentes Nincs szükség mintapreparációra Nagy érzékenység Hordozhatóság Hátrányok A kiválasztási szabályok korlátozzák a Raman aktív rezgések számát Lumineszcencia
Renishaw Raman spektrométer mikroszkóp feltét: 50x - 1000x nagyítás gerjesztés: nyalábátmérő: Ar-ion lézer, 488 nm félvezető lézer, 785 nm 1-20 μm mérési tartomány: 200-5000 cm -1 felbontás: 1cm -1
Pásztázó Raman spektroszkópia Automatizált mérésvezérlés Úthossz: 5 cm x 5 cm Felbontás: 200 nm
Gázturbinás erőmű üzemanyagában található szennyezők vizsgálata Intenzitás [t.e.] Intenzitás [t.e.] Intenzitás [t.e.] 200 400 600 800 1000 1200 1400 Raman eltolódás [cm -1 ] 200 400 600 800 1000 Raman eltolódás [cm -1 ] 200 400 600 800 1000 Raman eltolódás [cm -1 ]
Gázturbinás erőmű üzemanyagában található szennyezők vizsgálata Si lapka 520 cm -1 Szilikátok (katapleiit és dumortierit) Vas-oxid (hematit) Foszfátok (Al, Cu) Kőzetek Raman spektrumai Renishaw adatbázis
Gázturbinás erőmű üzemanyagában található szennyezők vizsgálata Feladat: a hőerőmű fűtőanyagában található szennyezők eredetének meghatározása Minta: gázturbina fúvókájának szűrője, Újpesti Erőmű
Légköri aeroszolok Raman spektroszkópiája Feladat: a hőerőművek közelében gyűjtött aeroszolok összetételének meghatározása. Mintavételezés: Mobil laboratórium, az Újpesti Erőmű környezetében
Eredmények: Gázturbinás erőmű üzemanyagában található szennyezők vizsgálata A mintában talált részecskék Raman spektrumai között 3 csoport különböztethető meg. Ezek alapján a szennyező anyagban vas-oxid, szilikátok (katapleit és dumortierit) és foszfátok (Al, Cu) jelenléte mutatható ki. A szennyeződést a rendszerben visszamaradt fémforgács és hegesztési salak, valamint ásványi eredetű, a földgázban már kitermelésekor jelenlevő részecskék alkotják. Légköri aeroszolok Raman spektroszkópiája A hőerőmű közelében gyűjtött aeroszol minták Raman spektroszkópiai vizsgálata azokban több különböző anyag jelenlétét mutatta ki. A szemcsék egy része ásványi eredetűnek mutatkozott és főként oxidokat (SiO 2, Al 2 O 3 és Fe 2 O 3 ) tartalmazott. Másik részükben szerves eredetre utaló összetevők voltak kimutathatók. A fenti két csoport azonban nem különíthető el teljesen, mivel a felvett spektrumok egy része úgy a szerves mint az ásványi anyagok karakterisztikus Raman szórási sávjait is tartalmazta.
FIAT DUCATO 14 2.0 JTD Furgone 12 m 3 M - 1745 kg M max - 3250 kg 1997 cm 3 90 KW APC-03-2AAeroszol részecskeszámláló Mérettartomány: - 0,3-0,5-1,0-3 - 5-10 m - cummulatíve, differential Koncentráció: - 10-5x10 6 part/litre Mintavételezési térfogat 2,8 liter/perc Mintavételezési idő 1s 3600 s,
KS-306.60-Mkaszkád impaktor PM 2.5, PM 10, total FAG-88 -sugár abszorbcióspor monitor Belső táphálózat + 2 aggregátor Tektronix 220 digitáális tároló oszcilloszkóp +szervizműszerek
Mérések Budapesten
százalék Az egyes vizsgálati területeken élő 7-11 éves gyermekek légzőszervi betegségeinek gyakorisága 25 20 15 10 9,9* 7,1 21,1* 15,3 12,3 20,7 15 13,3 Bp XV. P.Erzsébet Solymár 5 2,6 0 Asztma dg. Asztmás tünetek Bronchitiszes tünetek Nemhez és életkorhoz illesztett esélyhányadosok és 95%-os megbízhatósági tartományuk: Bp. XV. 6,63 (1,78-24,71)** 1,78 (0,91-3,45) 1,47 (0,76-2,84) P.Erzsébet 4,70 (1,28-17,24)* 1,20 (0,63-2,29) 1,00 (0,53-1,90) Solymár 1,00 1,00 1,00
A mérőkonténer
Repülőtéri mérések: a mérések célja - a szennyezőforrások felderítése, a források erősségének meghatározása, a koncentráció időbeli és térbeli eloszlásának mérése
A mérések során > 150.000 adatot regisztráltunk, amelyeket redszereztük és feldolgoztuk
A kifutó pálya melletti mérések 5 másodperces időbeli felbontással
A szervíz tevékenység
Number concentration [#/litre] Number concentration [particle/litre] 700000 Size distribution 2006.01.13 peak 9:41 peak 12:15 average 2.0x10 6 1.5 1.0 0.5 NO NO 2 SO 2 CO PAH <1.0 m <2.5 m <10 m 2.6 g/m 3 2006.01.13 4000 3000 2000 1000 Gas concentration [ g/m 3 ] 600000 0.0 0.1 g/m 3 0 500000 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 Time 400000 300000 200000 8.5-10.0 7.5-8.5 6.5-7.5 5.0-6.5 4.0-5.0 3.5-4.0 3.0-3.5 2.5-3.0 2.0-2.5 1.6-2.0 100000 0 1.3-1.6 1.0-1.3 0.80-1.0 0.70-0.80 0.65-0.70 0.58-0.65 0.50-0.58 0.45-0.50 0.40-0.45 0.35-0.40 0.30-0.35 0.28-0.30 0.25-0.28 Size distribution [ m]
Number concentration [#/litre] Number concentration [particle/litre] 700000 Size distribution 2006.01.13 peak 9:41 peak 12:15 average 2.0x10 6 1.5 1.0 0.5 NO NO 2 SO 2 CO PAH <1.0 m <2.5 m <10 m 2.6 g/m 3 2006.01.13 4000 3000 2000 1000 Gas concentration [ g/m 3 ] 600000 0.0 0.1 g/m 3 0 500000 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 Time 400000 300000 200000 8.5-10.0 7.5-8.5 6.5-7.5 5.0-6.5 4.0-5.0 3.5-4.0 3.0-3.5 2.5-3.0 2.0-2.5 1.6-2.0 100000 0 1.3-1.6 1.0-1.3 0.80-1.0 0.70-0.80 0.65-0.70 0.58-0.65 0.50-0.58 0.45-0.50 0.40-0.45 0.35-0.40 0.30-0.35 0.28-0.30 0.25-0.28 Size distribution [ m]
A műszerek beépítése a GAVRON-ba
Nukleáris aeroszolok vizsgálata (ZR-6-os kisérleti reaktor, AEKI)
Koncentráció [db./lit.] H ő mérséklet [ 1E7 APC-01-02 Mérettartomány: 0.3-10 m 2500 1000000 Koncentráció [db./lit.] H ő mérséklet [ 1E7 1000000 APC 03-2B Mérettartomány 0.3-10 m 2500 2000 1500 o C] 100000 10000 Részecskeszám koncentráció H ő mérséklet 1000 500 1000 17:37:49 17:42:04 17:46:19 17:50:33 17:54:48 17:59:03 18:03:17 18:07:32 Id ő 0 2000 1500 o C] 100000 1000 10000 Részecskeszám koncentráció H ő mérséklet 500 1000 17:37:54 17:42:14 17:46:34 17:50:53 17:55:12 17:59:30 18:03:49 18:08:07 Id ő 0
A vörosiszap katasztrófa után végzett mérések Kolontáron és Devecseren
Műholdfelvétel a vörösiszappal elöntött területről 2010 október 10. 1 2 3 4 5 6 Elöntött terület ~ 40 km2, települések : Kolontár 600 lakos, Devecser 5000 lakos
A vörösiszap néhány anyagjellemzője: sűrűség 3,1-3,8 t/m 3 egyirányú nyomószilárdság 40-112 N/cm 2 szivárgási tényező 10-7 -5 x 10-8 m/s A nagy nátrium hidroxid tartalom miatt erősen lúgos anyag, laza szerkezetű, nagy reszuszpenziós tényezővel rendelkezik aeroszolképződés Devecser, 2010. október 19.
Devecser, 2010. október 19.
Devecser, 2010. október 21.
A devecsri Kastélypark 2010. október 21.
Kolontár, 2011, október 20.
Laboratóriumi előkísérletek a veszprémi Pannon Egyetemen GRIMM 1.109 APC-01-02A CPC TSI Mérettartomány 7 nm 32 mikrométer Koncentráció tartomány 5X10E6 részecske/liter
Koncentáció [ N / logd] Koncentáció [ N / logd] Koncentáció [ N / logd] 10 7 Részecske méreteloszlás 2010.10.19. 13:10 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 Méret [µm] Számszerinti koncentráció méreteloszlása a minta felkavarása és kiülepedése során labor mérés, PE Maximum a méreteloszlásban ~ 6-8 mikrométer körül 10 5 Részecske méreteloszlás 2010.10.19. 13:04 Részecske méreteloszlás 2010.10.19. 13:05 10 4 10 4 10 3 10 3 10 2 10 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 Méret [µm] 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 Méret [µm]
Koncentáció [ m / logd] Koncentáció [ m / logd] 10 4 10 3 Részecske méreteloszlás 2010.10.19. 14:22 Maximum Tömeg szerinti koncentráció méreteloszlása a minta felkavarása és kiülepedése során labor mérés, PE 10 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 Méret [µm] 1000 8 6 4 Részecske méreteloszlás 2010.10.19. 14:28 2 100 8 6 4 2 10 8 6 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 Méret [µm]
Helyszíni mérések A mikrobuszba beépített műszerek: GRIMM 1.109 aerosol spectrometer APC-03-2A, APC-01-02 Airborn Particle Couner Kalman Impaktor Aeroszol analizátor DWOPS Airpointer CPC TSI Aethalomatar Vezérlő PC + autonóm inverteres táphálózat NAVIGON 322 GPS Általunk fejlesztett műszerek
A DWOPS fontosabb jellemzői: Koncentráció - 10 10 7 részecske/l Méreteloszlási tartomány 0,3 10 m Optikai törésmutató 1-2,5 Optikai abszorpció 0 1 Mintavételezési idő 1 1000 sec Mintavételezési sebesség 1 l/perc Mintvételezési ciklusok száma max 10 000 Megjelenitési mód 2D, 3D diagramok, táblázatok
A mérőbuszba beépített műszerekkel mérhető paraméterek: Aeroszolok méreteloszlása Számszerinti koncentráció (részecske/liter) Tömegkoncentrációja (mg/m3) Optikai törésmutatója Optikai abszorpciója Különböző frakciók részaránya A fentiek időbeli és tétbeli változása
Mérések az átszakadt gátnál
Koncentáció [ m / logd] Koncentáció [ m / logd] 1000 7 6 5 4 3 Részecske méreteloszlás Devecser 2010. október 20. 12:25 Tömegszerinti koncentráció méreteloszlása Devecseren eső előtt és után 2 100 7 6 5 4 3 2 10 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 Méret [µm] 4 3 2 Részecske méreteloszlás Devecser 2010. október 20. 14:25 100 8 7 6 5 4 3 2 10 8 7 6 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 Méret [µm]
Koncentáció [ m / logd] Tömeg szerinti koncentráció méreteloszlása a mikrobuszban a koncentráció ~ 6X-an meghaladja az egészségügyi határértéket 1000 7 6 5 4 Részecske méreteloszlás KFKI 2010. október 22. 10:10 3 2 100 7 6 5 4 3 2 10 7 6 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 Méret [µm] Reszuszpenzió - ~ 1% m/mo
A DWOPS aeroszol analizátorral végzett terepi mérések eredményei
II.Mérési kampány, Devecser, 2010, november 4.
Laboratóriumi mérések SZFKI I.ép. Optikai méréstechnikai laboratórium, I. ép. Raman spektroszkópiai laboratórium, I. ép. Lumineszcencia laboratórium, XXV/A ép. Aeroszol laboratórium, III. ép. Elektron-mikroszkópiai laboratórium Mintavétel utólagos laboratóriumi mérésekhez és elemzésekhez
Laboratóriumi méréseknél alkalmazott műszerek és módszerek RENISHAW 1000 Raman spektrométer, 785 nm-es hullámhosszú RENISHAW félvezető gerjesztőlézer, Ar-ion gerjesztőlézer, LEICA DM LM mikroszkóp, MOTIC 1000 video-mikroszkóp, HORIBA-JOBIN YVON Fluorolog 3-22 fluoriméter, JEOL JSM 840 pásztázó elektronmikroszkóp, EDAX mikroanalízis
A vörösiszap mikroszkópós felvételei A vörösiszapot összetapadt kisméretű aggregátumok alkotják. Fő alkotórészei a jellegzetes vörös színt kölcsönző szemcsék (vasoxid - hematit), de emellett szürke, sötétbarna, fekete (egyéb fémoxidok) és áttetsző szemcsék (szilícium-dioxid) is megfigyelhetők benne.
Raman intenzitás [t.e.] Raman intenzitás [t.e.] Raman intenzitás [t.e.] Raman intenzitás [t.e.] 200 400 600 800 1000 Raman eltolódás [cm -1 ] 200 400 600 800 1000 1200 Raman eltolódás [cm -1 ] A vörösiszap Raman spektrumai 200 400 600 800 1000 Raman eltolódás [cm -1 ] 500 1000 1500 2000 Raman eltolódás [cm -1 ] Háttérként megfigyelhetők széles fotolumineszcencia sávok. A 217, 285, 395 és 605 cm-1 hullámszámoknál - a hematit karakterisztikus csúcsai vannak. A spektr. másik karakterisztikus csoportja a kvarc 461 cm- 1-nél karakterisztikus csúcsa. Ehhez rendelhetők a 246 és 378 cm-1-nél megjelenő csúcsok is, amelyek szilícium oxidok jelenlétére utalnak. Van még rutil (titán-dioxid, 440 és 613 cm-1), kaolin (alumínium-szilikát, 333, 352, 629 és 657 cm-1) alumínium-szilikát, 716 cm- 1 és grafit.
Lumineszcencia intenzitás [t.e.] A vörösiszap lumineszcencia spektruma 3 2 4 1 300 400 500 600 700 800 Hullámhossz [nm] Az egyes anyagokhoz rendelhető emissziós sávok átfedhetik egymást, vagy ugyanabba a hullámhossz-tartományba esnek, ezért a karakterisztikus sávok hozzárendelése nem mindig egyértelmű. A lumineszcencia spektrumban fölbontás nélkül is felismerhető csúcsokat jó közelítéssel a következő anyagok emissziójával lehet kapcsolatba hozni: 491 nm oxalátos Al2O3; 382, 460, 500 nm pórusos alumínium-oxid; 570 nm SiOx, 580 nm Fe2O3 (hematit).
A vörösiszap SEM felvételei
A mintavételi helyszínek
Comparison of bulk particle composition of red mud sediment and PM10 dust as measured from 3x0,5 cm2 specimen region using Energy-dispersive X-ray Specroscopy in SEM
SEM Image of red mud dust particles on a quartz filter and size distribution of particles that was measured from similar images
SEM image of particles in the PM10 fraction of resuspended red mud dust. The particle marked 1 is Ca- and Ti-rich, whereas the bulk of particle 2 is probably Hematite, as indicated by the corresponding EDS spectra
A PM1-es részecskék összetétele
MINTA VIZSGÁLATI MÓDSZER BERENDEZÉS MÉRT PARA- MÉTER Tiszta terek, lamináris boxok minősítése Légköri aeroszolok APC-03-2 APC-03-2A méreteloszlás (t), Toxikológiai inhalációs kísérlet Nukleáris aeroszolok Városi gáz Kórházi műtők Gyógyszer alapanyag Porlasztott anyagok és szűrők Lumineszcens porok Rugalmas ényszórás, részecske-számlálás, LDA, mikroszkópia, szórt fény statisztikai analízise APC-03-B PAPC-03-2 LQB-1-200 LQB-1-200L LQB-1-200LT VELOSIZER MOTIK videomikroszkóp darabszám koncentráció (t), sebességeloszlás (t), alakvizsgálat, sűrűség, törésmutató (t) morfológia összetétel Égéstermékek (Diesel motor) Raman spektrométer
Összefoglaló A légkör vizsgálatára több fajta optikai módszer alkalmas : a fényszórás, a fényelnyelés (extinkció), a spektroszkópia, a mikroszkópia stb., amelyek jól kiegészítik egymást Ezekkel a módszerekkel meg lehet határozni a légkör szennyezettségét, az aeroszolok koncentrációját, méreteloszlását, alakját, összetételét,stb. A kifejlesztett műszerek alkalmasak a fenti paraméterek időbeli és térbeli eloszlásának a meghatározására és a többi módszerhez képest sokkal gyorsabb mérést tesznek lehetővé A kifejlesztett műszerekkel és módszerekkel egy sor mérési kampányt végeztünk, ezek során meghatároztuk a levegőszennyezettség paramétereit a Budapesten, a Ferihegyi repülőtéren, ipari üzemekben, valamint Devecseren és Kolontáron a vörösiszap katasztrófa után. A fentiek alapján ajánlásokat dolgoztunk ki a légkör szennyezettségének csökkentésére.