SCI Библиотека

Проблема и цель. Обработка растений аэрозолем пестицидов - распространенная операция защиты растений. Расход рабочего раствора определяется размером капель. Для ультрамалообъемного опрыскивания размер капель составляет около 50 мкм, что позволяет существенно уменьшить расход рабочего раствора и повысить эффективность применения пестицидов. Аэрозольная обработка горячим туманом позволяет уменьшить размер капель до менее 20 мкм и улучшить равномерность распределения капель на растениях, но требует специальных условий для осаждения капель. Цель исследования - изучение электростатического осаждения капель аэрозоля на растения.

Методология. Для получения аэрозолей используются генераторы горячего тумана, образующие среднедисперсные аэрозоли с размером капель 10-20 мкм. Поэтому для транспортировки и осаждения капель эффективно использовать электростатическое поле высокой напряженности. Для образования коронного разряда необходимо обеспечить резко неоднородное электрическое поле, которое возникает на коронирующем электроде в виде иглы. Для исследования воздействия электростатического поля на осаждение капель горячего тумана на растения было разработано устройство. Высоковольтное напряжение 1-5 кВ от генератора электростатического поля подводили к различным элементам: отрицательный заряд к электроду на выпускном патрубке генератора горячего тумана, а положительный заряд - к электродам, расположенным в рассадном ящике в почве.

Результаты. При электростатическом поле с напряжением 1000 В среднее количество капель на 1 мм2 составило 4,3; среднее квадратическое отклонение составило 0,7; коэффициент вариации 0,17. При электростатическом поле с напряжением 5000 В среднее количество капель на 1 мм2 составило 14,7; среднее квадратическое отклонение составило 2,1; коэффициент вариации 0,14. С увеличением напряжения электростатического поля осаждение капель увеличивается, однако следует дополнительно изучить вопрос влияния высокого электростатического поля на растения.

Заключение. Количество осаждённых капель аэрозоля определяется напряженностью электростатического поля. Установлено, что с увеличение напряженности электростатического поля уменьшается средний размер осаждаемых капель, это обусловлено тем, что капли меньшего диаметра осаждаются более интенсивно.

Представлены результаты лидарного зондирования тропосферного аэрозоля, выполненного в Калининграде (54° с. ш., 20° в. д.) с применением двухволнового атмосферного лидара (532 и 1064 нм), который позволяет проводить зондирование аэрозоля до высот 10-12 км. В результате измерений мощности рассеянного в тропосфере лидарного сигнала с 2011 по 2018 г. установлены особенности вертикальной структуры и динамики аэрозоля. Анализ результатов показал усиление волновой активности в диапазоне акустико-гравитационных волн в тропосфере во время прохождения солнечного терминатора.

Показано, что снег с ледовой поверхности озер, расположенных внутри верховых болот, пригоден для мониторинга стока «дальнего» аэрозоля на земную поверхность. По многолетним сведениям о концентрациях твердых и растворенных примесей в таких пробах снега с Барабинской и Васюганской равнин проведена оценка фона зимнего поступления аэрозольного вещества на юго-восток Западной Сибири. Обнаружено, что за счет дальнего переноса на 1 м2 поверхности здесь выпадает около 7 мг аэрозоля в сутки, в том числе в виде твердых частиц - 3,1 мг/м2 в сутки. Зимний сток атмосферных примесей не превышает 10% от годового стока, поэтому существенно не влияет на скорость осадконакопления. В составе твердых примесей стабильно преобладает зольная часть, средняя зольность - 65%. Минерализация талых снеговых вод с поверхности болотных озер близка к глобальному фону минерализации атмосферных осадков.

За пять лет, прошедших после издания книги автора «Механика аэрозолей», появилось очень много работ, прямо или косвенно относящихся к этой области знания.

За это время механика аэрозолей развивалась весьма неравномерно: по некоторым вопросам — термофорезу, диффузиофорезу, инерционному осаждению частиц при больших числах Рейнольдса, поглощению звука аэрозолями, гравитационной коагуляции достигнуты большие успехи, по другим вопросам — теории звуковой коагуляции, экспериментальному изучению коагуляции в турбулентном потоке — почти ничего не сделано.

Во всяком случае, в этой области собрано так много новых теоретических и экспериментальных данных, что назрела нужда в «Успехах механики аэрозолей».

Аэродисперсные системы, или аэрозоли, состоящие из взвешенных в газообразной среде твердых или жидких частиц, играют весьма большую роль в природе и жизни человека.

Достаточно вспомнить, что круговорот воды в природе идет путем объемной конденсации водяного пара с образованием облаков и их последующего дождевания, что облака, помимо этого, значительно смягчают климат, защищая поверхность земли как от чрезмерного нагревания солнечными лучами, так и от охлаждения путем лучеиспускания. Большое значение имеют такие процессы отрыва, переноса и отложения твердых частиц под действием ветров.

Действуя в течение многих веков, этот “воздушный транспортер” создал грандиозные лессовые отложения (например, в бассейне р. Хуанхэ). Переносимые ветром пески всегда были непрерывною наступающей на культурные орошаемые земли, и как только человек прекращал борьбу с этим страшным врагом, целые города оказывались погребенными под толстым слоем песка.

В статье представлены методы распыления аэрозоля для орошения микрозелени в контролируемых условиях. Рассмотрены методы распыления аэрозоля: пневматический, гидравлический, центробежный, ультразвуковой, термогидравлический, электростатический. Проанализированы размеры капель, а также затраты на энергопотребление. На основе проведенного анализа предложены рекомендации по выбору наиболее подходящего метода распыления аэрозоля для орошения микрозелени в контролируемых условиях.