Türkiye`de belli bölgelerden alınan is topaklanmalarının ışınım özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Türkiye'de belli bölgelerden (Ankara, Kütahya, Muğla, Kahramanmaraş, Tekirdağ ve Kocaeli illerinden), kış ve yaz mevsimlerinde alınan, is topaklanma örneklerinin ışınım özellikleri incelenmiştir. Numunelerin 250'den fazla SEM (Scanning Electron Microscope) görüntüsü incelenerek yaşlanma sürecindeki yapısal özellikleri tespit edilmiştir. Üç gruba ayrılan is topaklanmaları Discrete Dipole yaklaşımı (DDA) ile ışınım özellikleri dalga boylarına ve yapısal özelliklerine göre araştırılmıştır. Ayrıca is topaklanmalarının FTIR analizleri soğurma özelliği 0.4-4.0 µm dalga boyu aralığında incelenerek, PAN ve PAH bileşenlerinin etkileri de değerlendirilmiştir. İs numunelerinin soğurma özelliklerinde 0.4 – 0.8 µm dalga boyu aralığında, belirgin farklılıklar görülmüştür. Bu farklılıklar numunelerin alındığı şehirlerin iklim özelliklerine, nüfus ve endüstriyel yoğunluklarına göre değişmektedir. Numunelerin soğurma ölçümlerine göre, görünür ve kızılötesi dalga boyunda Kocaeli'nin yaz ve kış aylarına ait numunelerinin soğurma özellikleri belirgin olarak yüksek bulunmuştur. Muğla kış mevsimine ait numuneler, en düşük soğurma özelliklerine sahip oldukları tespit elde edilmiştir. DDA yaklaşımı ile is topaklanmalarının ilk salınım durumu ile yaşlanma durumlarını gösteren, parçacık temaslı, parçacıkların üst üste binmesi (%20 oranında) ve uçucu maddelerle kaplı (%50 ve %80) olması şeklindeki yapısal değişimleri de incelenmiştir. İki farklı refraktif indekse göre (m =1.90 + 0.75i ve m = 1.60 +0.60i) durumlar analiz edilmiştir. Topaklanmaların kısa dalga boyunda yüksek ışınım özelliklerine sahip olduğu, uzun dalga boyunda ise azaldığı görülmüştür.

In this study, Ankara, Kütahya, Kahramanmaras, Mugla, Kocaeli and Tekirdag obtained from different locations of Turkey, taken in the winter and summer seasons, the radiation properties of the soot aggregates are investigated. The structural properties of the soot aggregates were determined by examining more than 250 SEM (Scanning Electron Microscope) images of the samples. The samples were classified three group and evaluated in terms of absorbing, scattering, and extinction properties using the discrete dipole approximation (DDA) in the visible and infrared spectrum. Addition to, the effects of PAN and PAH components were also evaluated according to the absorbance values of FTIR analysis in the wavelength range of 0,4-4,0 μm. Significant differences were observed in the absorption properties of the samples between wavelength 0.4 - 0.8 μm. These differences vary according to the climate characteristics, population and industrial densities of the cities where the samples were taken. According to the absorbance measurements of the samples, the absorption values of the Kocaeli samples were significantly higher than those values of other locations at the visible and infrared wavelengths. The lowest absorption values were obtained in Mugla's winter sample. The DDA approach also used to examination of the structural changes of the soot aggregates under the situation of first emisson, overlapping (20%) and volatile materials coating (50% and 80%). The studied cases for two different refractive indexes (m = 1.90 + 0.75i and m = 1.60 + 0.60i) were analyzed. It was observed that the radiative properties of the soot aggregates increase at short wavelength and decrease at long wavelength.