Том 43, № 6 (2024)

Бензол относится к одному из наиболее распространенных в промышленности классов химических веществ. Как правило, в атмосферу он попадает в основном вследствие техногенных аварий, а также при испарении растворителей. Бензол и его производные токсичны и негативно влияют на окружающую среду и организм человека. Поэтому вопросы трансформации бензола в атмосфере представляют повышенный интерес. В настоящей работе методом функционала плотности рассчитаны структуры и электронные энергии равновесных конфигураций и переходных комплексов систем C₆H₆ F и C₆H₆F⁺. Показано, что взаимодействие бензола с атомарным фтором может протекать по двум каналам: отщепление водорода с образованием фенил-радикала и присоединение атома фтора с образованием ипсо-фторциклогексадиенил-радикала. Установлено, что для диссоциации ипсо-фторциклогексадиенил-радикала на фторбензол и атомарный водород необходимо затратить около 27 ккал/моль. Это указывает на малую вероятность протекания этого процесса при низких температурах. В условиях эксперимента, когда температура атомов фтора составляет около 1000 K, происходит распад ипсо-фторциклогексадиенил-радикала с образованием фторбензола. При этом протекание вторичных реакций маловероятно. Выводы, сделанные на основе анализа результатов квантовохимических расчетов, хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Методом резонансной флуоресценции атомов хлора измерена константа скорости реакции атома хлора с диметилсульфидом (ДМС) в диапазоне температур 308–366 K. Показано, что константа скорости реакции уменьшается при проведении экспериментов при более высокой температуре. При температуре 308 K проведены измерения константы скорости данной реакции при разных соотношениях времен реакции и диффузии атомов хлора к стенке реактора. Данные этих экспериментов показали, что при увеличении времени диффузии активных центров к поверхности реактора по сравнению со временем контакта реагентов, наблюдается уменьшение измеряемого значения константы скорости реакции. Это позволило утверждать, что реакция является гетерогенной и взаимодействие атома хлора с ДМС происходит на поверхности реактора.

Проведена серия зондовых измерений по определению концентрации электронов в газе перед фронтом сильной ударной волны с использованием двухдиафрагменной ударной трубы DDST-M (modified double-diaphragm shock tube) Института механики МГУ. Одновременно фиксировался световой поток из области ударно-нагретого газа, который позволил вычислить концентрацию электронов за ударной волной с помощью спектроскопического метода. Эксперименты выполнены в воздухе, кислороде и азоте при скоростях ударной волны от 8.3 до 11.3 км/с и начальном давлении в камере низкого давления 0.25 Торр. Получены зависимости концентрации электронов от скорости ударной волны и расстояния от точки наблюдения до ударной волны. Спектроскопические измерения позволили определить зависимость концентрации электронов от состава газовой среды. Полученные данные сравниваются с экспериментальными результатами других авторов.

Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу сотни тысяч тонн вредных веществ. Дистанционный мониторинг отходящих газов дымовых труб металлургических комплексов является актуальной задачей как для самих промышленных предприятий, так и систем экологического контроля близлежащих населенных пунктов. В настоящей работе на основе результатов дистанционного оптического мониторинга выбросов дымовых труб металлургических заводов Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” проведена оценка концентрации диоксида серы в отходящих газах. Измерения проводились с использованием инфракрасных фурье-спектрометров, работающих в диапазоне длин волн 7–13 мкм со спектральным разрешением 4 см⁻¹. Предложена новая технология дистанционного оптического зондирования в пассивном режиме отходящих газов металлургических предприятий, включающая измерения как на срезах дымовых труб, так и на шлейфах.

Исследован захват O₃ на компоненте MgCl₂ · 6H₂O морской соли при T = 254 и 295 К в диапазоне [O₃] = 2.5 · 10¹³–1.6 · 10¹⁴ cм⁻³ с использованием проточного реактора с подвижной вставкой и масс-спектрометрической регистрации. Получена временна́я зависимость коэффициента захвата озона при различных концентрациях O₃ в диапазоне относительной влажности от нуля до 24%. Методом математического моделирования, исходя из формы зависимости коэффициента захвата и его временно́го спада от концентрации озона, установлен механизм захвата и сделана оценка элементарных кинетических параметров, на основании которых можно экстраполировать временно́е поведение коэффициента захвата к условиям тропосферы при произвольных концентрациях озона. Захват озона при комнатной температуре происходит по механизму реакции адсорбированной молекулы на поверхности субстрата. Механизм включает стадию обратимой адсорбции, образование адсорбированного комплекса и его последующий мономолекулярный распад с выходом в газовую фазу молекулярного хлора. При низких температурах захват протекает через рекомбинацию по реакционному механизму Или–Ридила: он включает в себя обратимую адсорбцию, образование поверхностного комплекса, его реакцию с молекулой озона из газовой фазы и выходом в газовую фазу молекулы кислорода. Образование хлора при этом не происходит. Зависимости коэффициента захвата от относительной влажности в диапазоне ее значений от 0 до 24% при Т = 254 К не обнаружено.

За счет повышения эманации радона увеличивается проводимость в приземном слое воздуха, что вызывает изменение электрического поля в нижней части атмосферы и, согласно некоторым гипотезам, в ионосфере. Известны предложения о возможности использовать такие ионосферные возмущения в качестве предвестников землетрясений. В представленной работе ионосферные электрические поля рассчитаны в рамках квазистационарной модели атмосферного проводника, включающего ионосферу. Также рассмотрены следствия кажущейся парадоксальной точки зрения об уменьшении проводимости приземного воздуха при повышении содержания радона. Показано, что даже при экстремальной эманации радона рассчитанные возмущения ионосферного электрического поля получаются на три-четыре порядка меньшими, чем предполагаемые предвестники землетрясений.

Исследовано влияние атмосферных волн, генерируемых тропосферным конвективным источником, на состояние верхней атмосферы и ионосферы на фазе восстановления геомагнитной бури 27–28 мая 2017 года. Предложен и реализован новый подход к учету генерируемых тропосферными конвективными источниками атмосферных волн в крупномасштабных моделях атмосферы без использования их параметризации. Разработанный подход позволяет комплексно исследовать создаваемые атмосферными волнами эффекты на фоне различных геофизических событий, в том числе в условиях геомагнитной бури. Проведенное мультимодельное исследование показало, что предложенный подход позволяет воспроизвести возмущения критической частоты F₂-слоя ионосферы, вызванные распространением атмосферных волн, генерируемых тропосферным метеорологическим источником. Показано, что включение источника притока тепла, имитирующего распространение атмосферных волн из нижних слоев атмосферы, в глобальную модель усиливает эффекты геомагнитной бури, что проявляется в виде дополнительного понижения критической частоты F₂-слоя, которые могут достигать 7% от абсолютных значений.