Aerojonu un atmosfēras antropogēnā piesārņojuma savstarpējā ietekme Andris Skromulis Rēzeknes Augstskola Atbrīvošanas aleja 90, Rēzekne, LV 4601 e-mail: andris.skromulis@inbox.lv

Pamatjēdzieni Atmosfēras fizikā termins „aerojons” nozīmē visas gaisā esošās daļiņas, kurām piemīt elektriskais lādiņš un kuras nodrošina gaisa elektrovadītspēju. (Dolezalek et al., 1985; Tammet, 1998 .) Jēdziens „aerojons” nozīmē visas gaisā esošās lādētās daļiņas, kuru izmēri ir no 0,36 līdz 79 nm un mobilitāte no 1,3 līdz 0,0042 cm2V-1s-1. Būtībā no gaisā migrējoša brīva elektrona līdz aerosolu daļiņām, kuru izmēru augšējā robeža nav skaidri definēta.

Aerojonu iedalījums

Aerojonu līdzsvars atmosfērā Jonizācijas pakāpe ir izveidojušos jonu pāru skaits 1 cm3 gaisa,1 s. Rekombinācijas koeficients ir pozitīva un negatīva jona rekombinācijā izzudušo jonu pāru skaits 1 cm3 gaisa, 1 s. q ir jonizācijas pakāpe α ir rekombinācijas koeficients n ir jonu koncentrācija gaisā β ir jonu – aerosolu efektīvās saskares koeficients Z ir kopējā daļiņu koncentrācija neatkarīgi no konkrētās daļiņas lādiņa

Aerojonu izcelsme dabā Hoppel, W.A., Anderson, R.V. and Willett, J.C. (1986)

Pozitīvo un negatīvo aerojonu ietekme uz cilvēka veselību Unipolaritātes koeficients Negatīvie aerojoni Pozitīvie aerojoni - Seratonīna līmeņa asinīs samazināšana - Glikokortikoīdu līmeņa paaugstināšana virsnieru dziedzeros - Vairogdziedzera darbības stimulēšana - Olnīcu funkciju stimulēšana - Sēklinieku funkciju aktivizēšana - Dziļš, noturīgs miega veicināšana - Agresivitātes un satraukuma mazināšana - Atmiņas uzlabošana - Arteriālā asinsspiediena regulēšana - Tolerances pret sāpēm paaugstināšana - Smadzeņu darbības uzlabošana kopumā - Seratonīna līmeņa asinīs palielināšana - Kortikoīdu mineralizēšanās veicināšana virsnierēs - Vairogdziedzera darbības pavājināšana - Olnīcu funkciju pavājināšana - Modrības un koncentrēšanās spēju pavājināšana - Miega traucējumu izraisīšana - Agresivitātes un nervozitātes pieaugums - Atmiņas pavājināšanās - Pārlieka jūtība pret sāpēm Cilvēkiem ir vajadzīgi abu polaritāšu joni (500 – 1500 cm3-1 San Pin). Sevišķi bīstams ir negatīvo jonu “bads” kombinācijā ar paaugstinātu pozitīvo jonu koncentrāciju!

Eksperimentālie pētījumi Eksperimentālo pētījumu mērķis – noteikt likumsakarības starp jonizācijas parametriem gaisā un antropogēniem faktoriem. Eksperimentālo pētījumu uzdevumi: Noteikt aerojonu koncentrācijas fona līmeni dabā. Noteikt aerojonu koncentrācijas diennakts un sezonālās svārstības dabā, analizēt tās ietekmējošos faktorus. Noteikt aerojonu vidējās koncentrācijas dažādās ekosistēmās. Noteikt aerojonu vidējās koncentrācijas dažādos pilsētas mikrorajonos ar dažāda veida un intensitātes antropogēno piesārņojumu. Veikt atsevišķu tehnogēno procesu ietekmes uz aerojonu koncentrāciju analīzi. Veikt aerojonu koncentrācijas un antropogēnā piesārņojuma intensitātes savstarpējo korelāciju analīzi un atrast matemātiskās sakarības starp parametriem.

Mērījumi Rēzeknē 8 mērījumu punkti 3 reizes dienā: no 7:00 līdz 10:00, 4 gadalaiki: Pavasaris, Vasara, Rudens, Ziema. Katrā punktā 10 mērījumi 16s režīmā Augstums ≈ 1,6 m

Aerojonu koncentrācijas izmaiņu diennakts dinamika (2010.g. vasara)

Gaisa piesārņojuma diennakts dinamika pilsētā

Aerojonu vidējo koncentrāciju apkopojums 2009 – 2010 g. Mērījumi Rēzeknē Aerojonu vidējo koncentrāciju apkopojums 2009 – 2010 g.

Atbrīvošanas alejas un Latgales ielas krustojums Aerojonu koncentrācijas un transporta plūsmu mērījumi Rēzeknē 19.04.2011. Atbrīvošanas alejas un Latgales ielas krustojums   Negatīvie Pozitīvie K No rīta 202 150 0.74 Pusdienlaikā 196 343 1.75 Vakarā 117 206 1.77 Tr. vienību skaits 1145 1127 1265

Aerojonu mērījumi automobiļa atgāzēs

Eksp.1 Eksp.2 Arithm. mean values Motor off Motor on Eksp.1 Neg 626 201 587   Pos 961 639 990 Eksp.2 348 406 390 633 701 593 Eksp.1 – atgāzes nozīmīgi ietekmē aerojonu koncentrāciju. Eksp.2 - atšķirības sērijās ir nozīmīgas, izņemot negatīvajiem joniem motora darbības laikā un pēc tā izslēgšanas. Fona konc. pirms un pēc eksperimenta atšķiras nenozīmīgi.

Aerojonu koncentrācijas mērījumi dažādās ekosistēmās 30 min. , diennakts laikā no 11:00 līdz 17:00.

Aerojonu koncentrācijas mērījumi dažādās ekosistēmās

Aerojonu, piesārņojošo gāzu un meteoroloģisko apstākļu korelācijas Gaisa monitoringa stacijā Karlova mikrorajonā Tartu, 14.10.2011 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 Y NO NO2 NOx CO SO2 O3 t° φ vēja virz. vāja ātr. P PM 10 PM 2.5 Klasterjoni Spēcīgākās aerojonu koncentrācijas korelācijas ar NO2, NOX, CO, O3

Aerojonu koncentrācijas mērījumi apputināšanas procesā ar vakuumkameru Aerojonu spektrometrs SIGMA

Aerojonu koncentrācijas mērījumi apputināšanas procesā ar vakuumkameru Aerojonu skaitītājs Sapfir

Secinājumi Vieglo aerojonu koncentrācijām praktiski vienmēr raksturīgas spēcīgas fluktuācijas pat 10 mērījumu sērijas ietvaros. Antropogēnais atmosfēras piesārņojums ietekmē aerojonu koncentrāciju un sastāvu, pieaugot piesārņojumam, visvairāk samazinās negatīvo aerojonu koncentrācija, tādā veidā negatīvi ietekmējot iedzīvotāju veselību un labsajūtu. Atmosfēras gaisa jonizācijas līmenis Rēzeknē vērtējams kā vidēji liels (urbanizētām teritorijām raksturīgais līmenis 100 – 500 joni/cm3). Dažādos gadalaikos veiktajos mērījumos negatīvo aerojonu koncentrācija svārstās no 135 joni/cm3 Latgales ielā pavasara periodā līdz 554 joni/cm3 pie 5. vsk. rudenī. Pozitīvo jonu koncentrācija savukārt svārstās no 188 joni/cm3 Latgales ielā pavasarī līdz 453 joni/cm3 pie 5. vsk. rudenī. Tomēr iezīmējas atsevišķas teritorijas, kurās ir palielināta pozitīvo jonu koncentrācija, un tās saistās galvenokārt ar transporta radīto piesārņojumu. Aerojonu mērījumi sniedz papildus informāciju par gaisa kvalitāti apdzīvotās vietās, tāpēc tie būtu iekļaujami monitoringa staciju nērāmo parametru klāstā. Aerojonu koncentrācija ir atkarīga no daudziem meteoroloģiskiem un pat ģeoloģiskiem faktorim, tomēr korelāciju dēļ ar antropogēnā piesārņojuma sastāvdaļām, tā ir pielietojama kā integrāls gaisa kvalitātes parametrs. Aerojonu pētījumi ir viens no veidiem dabisko un antropogēno sistēmu mijiedarbības izzināšanā.

Paldies par uzmanību!