Отбор производят электроаспиратором ЭА-3 на фильтроматериал ФПП. При отборе используют держатель фильтра площадью 160 см2. Общий объем аспирированного воздуха при расходе 36 м3/ч составляет около 1000 м3.
Фильтры складывают пополам экспонированной поверхностью внутрь, помещают в кальку и в бумажный пакет (конверт).
8. Выполнение измерений
Экспонированный фильтр вынимают из пакета, снимают кальку, которую кладут в пустой конверт, складывают фильтр неплотно вчетверо (или пополам) и помещают в эксикатор с плавленым хлористым кальцием на 24 ч, доводя таким образом до постоянной массы. Затем фильтр вынимают из эксикатора, кладут между слоями кальки и выдерживают 1 ч при комнатной температуре (в условиях проведения взвешивания) и взвешивают на аналитических весах с точностью 0,1 мг.
9. Вычисление результатов измерений
Количество пыли в пробе определяют по разности масс экспонированного и неэкспонированного фильтров. Концентрацию пыли и воздухе ро мкг/м3 рассчитывают по формуле
3
(m - m ) x 10
2 1
ро = ──────────────────, (4.28)
V
где m - масса неэкспонированного фильтра, мг;
1
m - масса экспонированного фильтра, мг;
2
V - объем воздуха, приведенный к нормальным условиям (см. ч. 1,
п. 5.16, формулу (1)), м3.
5. Определение аэрозольной мутности атмосферы по данным спектральных актинометрических наблюдений
Методика предназначена для определения аэрозольной мутности атмосферы (оптической плотности аэрозоля) по данным наблюдений за прямой солнечной радиацией в различных участках солнечного спектра в оптическом диапазоне 380-710 нм. При расчете характеристик аэрозольной мутности используются подходы, применяемые при решении обратных задач атмосферной оптики.
5.1. Метод и средства измерения
Для определения характеристик аэрозольного ослабления в разных странах используются различные приборы: солнечные фотометры с интерференционными узкополосными фильтрами, пиргелиометры и актинометры со стеклянными широкополосными фильтрами. В СССР на станциях фонового мониторинга для проведения наблюдений за аэрозольной мутностью в настоящее время применяется сетевой термоэлектрический актинометр М-3 с набором из пяти стеклянных фильтров отечественного производства, захватывающих спектральную область, рекомендованную руководством ВМО [28]. Характеристики светофильтров приведены ниже:
Марка БС-8 ЖС-16 ОС-11 КС-13 КС-19
Толщина, мм 3 3 3 5 5
Коротковолновая граница
пропускания, нм 380 470 530 630 710
При необходимости возможна замена светофильтров. С их помощью определяются энергетические освещенности в спектральных интервалах 380-470, 470-530, 530-630, 630-710 нм. Фильтры обладают высокой светостойкостью, значительной крутизной коротковолновой границы пропускания и хорошей прозрачностью в пропускаемой части спектра.
Они установлены в пазах специальной насадки, которая надевается на трубку актинометра, и закреплены резиновыми прокладками. Насадка имеет шесть фиксированных позиций, пять из которых соответствуют измерениям с пятью сменными фильтрами, а шестая предназначена для измерения прямой солнечной радиации без светофильтра.
В случае совпадения фоновой станции с актинометрической имеется возможность использовать уже накопленный ряд наблюдений за прямой солнечной радиацией для получения интегральных характеристик мутности (коэффициента прозрачности и фактора мутности), что особенно важно при изучении вековых колебаний мутности.
5.2. Нормы точности измерений
Предельно допустимая погрешность рабочих средств измерений равна 3%. Относительная погрешность определения оптических плотностей аэрозоля составляет 10% при относительной погрешности измерений энергетической освещенности 1% и около 20% при относительной погрешности измерений 2% (для оптической массы атмосферы m = 2) [9].
5.3. Выполнение измерений по актинометру М-3 с фильтрами
Требования к прибору и его установке. Спектральные измерения на станциях производятся с помощью фиксированной пары "актинометр М-3 - гальванометр ГСА-1МА". Приборы подбираются в актинометрической группе УГМ. Они должны отвечать следующим требованиям:
а) актинометр должен обладать достаточно высокой чувствительностью - не менее 10,0 мВ на 1 кВт/м2, и возможно меньшей инерцией, не более 20 секунд.
б) гальванометр должен быть хорошо уравновешен - при наклоне прибора ГСА-1МА на 5° изменение его показаний не может превышать трех делений шкалы;
в) гальванометр должен иметь плавно меняющиеся шкаловые поправки. Отбор пары проводится специалистом-актинометристом УГМ. Перед началом наблюдений приборы привозят в ГГО, где актинометр оснащают насадкой со светофильтром, а сотрудник УГМ проходит стажировку.
Затем выбранная пара поверяется в УГМ. При проведении поверки отсчеты снимаются при положении насадки на поверяемом приборе в позиции "без фильтра". Рассчитывается переводной множитель температурных поправок на основании дополнения к поверочным свидетельствам М-3 и ГСА-1МА или строится зависимость переводного множителя актинометра а_i, от температуры [14]. После этого приборы, снабженные поверочными свидетельствами и графиком температурной зависимости, направляются на станцию.
Актинометр с насадкой и гальванометр устанавливаются на специальном столе размером 120 x 70 см так, чтобы ГСА-1МА находился с севера по отношению к актинометру клеммами на юг. Гальванометр желательно поместить в защитный ящик с откидывающейся крышкой размером 25 x 25 x 15 см или использовать при наблюдениях затеняющий экран, а актинометр необходимо закрывать футляром в то время, когда наблюдения не ведутся. Особое внимание обращается на то, чтобы приборы были установлены горизонтально с помощью уровня. В период, когда высота солнца меньше 10° и наблюдения не производятся, приборы могут находиться в помещении станции.
Уход за прибором. Каждый раз перед началом наблюдений, отодвинув шторку на насадке, наблюдатель поворачивает насадку через все фиксированные положения и батистом или мягкой кистью снимает с фильтров пыль, фильтры очищаются как со стороны, обращенной к солнцу, так и со стороны наблюдателя. Один раз в месяц производится тщательный осмотр прибора. Время и результат такого осмотра должны быть отмечены в книжке наблюдений и в таблице. При этом следует отвинтить удерживающие насадку винты и снять насадку; в помещении станции насадку разобрать, аккуратно очистить все фильтры батистом, смоченным спиртом-ректификатом, а потом протереть их сухим батистом. Очищать фильтры спиртом следует и в том случае, если они сильно загрязнялись во время текущих наблюдений.
Порядок проведения наблюдений. Актинометрические наблюдения за фильтрами производятся в течение всего года ежечасно начиная с 9 ч 00 мин до 15 ч 00 мин среднего солнечного времени только в условиях малооблачной погоды при тэта(2), когда на солнечном диске и в зоне 5° вокруг солнца нет облаков, тумана или клубов дыма. Особенно важными являются сроки 9, 12, 15 ч. Если в эти сроки высота солнца ниже 10° (h_тэта < 10°), измерения не проводятся. Комплекс наблюдений включает в себя и необходимые для анализа метеорологические наблюдения.
Наблюдатель производит операции в следующем порядке:
за 4 мин до срока снимает футляр и очищает фильтры, устанавливает актинометр по широте и наводит трубку актинометра на солнце по дополнительной точке визирования, которая наносится на кольцо актинометра после установления насадки с фильтрами на его трубку;
за 3 мин до срока заносит в книжку число, температуру гальванометра, количество и формы облаков, направление ветра в градусах и скорость ветра в метрах в секунду, видимость в километрах; отмечает атмосферные явления, а затем при закрытой шторке на насадке производит отсчет места нуля прибора по гальванометру и записывает его;
за 1 мин до срока, отодвинув шторку на насадке, наблюдатель проверяет положение зайчика, затем, выждав 20 с. (пока установится стрелка гальванометра), точно в срок снимает показания гальванометра при открытом отверстии трубки актинометра (без фильтра), отмечает время начала отсчетов и записывает показания в книжку наблюдений;
поворачивая насадку по часовой стрелке, наблюдатель переводит ее в следующее фиксированное положение, когда отверстие трубки актинометра, направленное на солнце, закрыто белым фильтром БС-8; проверив нацеливание на солнце и выждав 20 с, снимает отсчет; продолжая поворачивать насадку по часовой стрелке и нацеливая актинометр на солнце перед каждым отсчетом, наблюдатель выполняет измерения с остальными светофильтрами в следующем порядке: ЖС-16 (желтое стекло), ОС-11 (оранжевое), КС-13 (светло-красное), КС-19 (темно-красное), а затем вновь наводит на солнце и повторяет весь цикл наблюдений в обратном порядке (от КС-19 до положения "без фильтра"); отмечает время окончания отсчетов;
закрывает шторку на насадке и футляр прибора и снимает конечное место нуля.
Для расчета абсолютной влажности следует записать показания сухого и смоченного термометров по аспирационному психрометру, установленному на высоте 2 м (если на станции производятся градиентные наблюдения) или по станционному психрометру в психрометрической будке. После этого нужно записать температуру воздуха и атмосферное давление. Продолжительность всего комплекса наблюдений занимает менее 10 мин.
Запись наблюдений производится в отдельной книжке КМ-12 или в обычной тетради по форме, представленной в табл. 5.1; неиспользованные листы могут быть изъяты.
Таблица 5.1
Образец формы записи
результатов спектральных наблюдений по актинометру М-3 с фильтрами