Свойства наиболее распространенных загрязняющих веществ

Состав атмосферного воздуха. Воздух довольно однороден по составу, практически отсутствует его дифференциация по природным зонам и секторам. Чистый и сухой воздух включает 78,08% азота, 20,95% азота, 0,93% аргона, 0,033% углекислого газа, 0,01 % приходится на остальные компоненты: неон, гелий, криптон, ксенон, аммиак, водород, оксиды азота, метан, хлор и др. Содержание водяных паров изменяется от 0,01% до 4%, значительным колебаниям подвержено также содержание твердых частиц (аэрозолей).

Азот в газообразном состоянии растениям недоступен и для большинства организмов безразличен, хотя и является важным биоэлементом (кларк в живом веществе 0,3%). Несмотря на то, что азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот и необходим для питания высших растений, усваивать они способны только связанный азот. За многие миллионы лет эволюции в природе не выработалось механизма усвоения газообразного азота, кроме связывания его клубеньковыми бактериями, азотобактериями, сине-зелеными водорослями, для которых он является источником питания.

Кислород как широко распространенный, химически активный газ играет решающую роль в формировании условий миграции всех других элементов, в Т.Ч. в процессах биологического окисления, обеспечивающих организмы энергией.

Углекислый газ играет важнейшую роль в обеспечении связывания и накопления солнечной энергии в биосфере путем фотосинтеза, с образованием сложных органических соединений растениями. На синтез 1 тонны органических соединений потребляется 1,5-1,8 т углекислого газа, при этом высвобождается 1,1-1,3 т кислорода. Полный обмен углекислого газа в атмосфере происходит за 300-500 лет, в поверхностных слоях океана - за 5-25 лет, в глубоких слоях - за 200-1000 лет. Содержание углекислого газа возросло за счет сжигания органического топлива с 0,029% в середине XIX века до 0,035% в настоящее время (проблема парникового эффекта).

Инертные газы являются продуктами радиоактивного распада в недрах Земли и относятся к числу биологически индифферентных. Исключение составляет радон, будучи радиоактивным, он вносит существенный вклад в природный радиационный фон и его аномалии.

Большинство веществ, загрязняющих атмосферу вследствие антропогенных выбросов, присутствует в атмосфере и за счет естественных источников (так, некоторые растения могут выделять углеводороды, бактерии - серосодержащие соединения, при грозах образуются оксиды азота и т.д.), Т.е. для большинства загрязнителей существует естественный фон.

Трансформации состава атмосферного воздуха, обусловленные загрязнением, происходят как вследствие естественных причин, так и под воздействием деятельности человека. Атмосферные выбросы разделяются по следующим признакам:

- по условиям выброса - на организованные, Т.е. осуществляемые через специально предназначенные технические устройства; дымовые трубы, выхлопные трубы автомобилей, и неорганизованные: через вентиляционные фонари, окна, с пылящих поверхностей, что сложнее поддается контролю и очистке;

- по температуре вещества в выбросах - на холодные, с температурой, существенно не отличающейся от температуры окружающего атмосферного воздуха, вследствие чего не происходит их подъема, и горячие., для которых характерен значительный вертикальный подъем и, вследствие этого, перенос на более значительные расстояния;

- по составу - на твердые, жидкие и газообразные. Последние преобладают как по объему, так и по количеству веществ, достигающему многих тысяч. При этом различают так называемые основные вещества­ загрязнители, на которые приходится 85% всей массы загрязнений: диоксид серы, диоксид азота, оксид углерода, пыль, и специфические вещества, среди которых наиболее распространены летучие органические соединения, углеводороды, фенол, формальдегид сероводород, сероуглерод и др.

- по токсичности различают 4 класса опасности загрязняющий веществ: l-й класс - чрезвычайно опасные (ПДКрз ниже 0,1 мг/м), например бенз(а)пирен, свинец, ртуть, 2-й класс - высокоопасные (ПДКрз 0,1-1 мг/м), например, хлор, хлористый водород, сероводород, диоксид азота, 3-й класс - умеренно опасные (ПДI{рз 1-1 О мг/м); диоксид серы, сажа, пыль, 4-й класс - малоопасные (ПДКрз выше 1 О мг/м), например, оксид углерода, аммиак, бензин.

Источники загрязнения атмосферы подразделяются:

- по происхождению: на естественные и техногенные (промышленные, сельскохозяйственные, транспортные, коммунально­бытовые);

- по размерам: на точечные, линейные и площадные;

- по положению относительно поверхности Земли: на низкие (до 50 м)

и высокие (более 50 м);

- по подвижности: на стационарные и передвижные.

Зависимость загрязнения от климатических факторов. Уровень загрязнения атмосферы зависит не только от интенсивности поступления загрязняющих веществ (поллютантов), но и от скорости процессов движения воздуха, осаждения и трансформации загрязняющих веществ, в т.ч. самоочищения, что по-разному проявляется в разных синоптических ситуациях. При высоких и горячих выбросах максимум приземных концентраций формируется на определенном расстоянии от места выброса. В среднем это расстояние равно 10-кратной высоте источника для холодных выбросов и 20-кратной для горячих. На практике оно прямо зависит от скорости ветра.

Наиболее сильное загрязнение (при равных выбросах) обычно связано с антициклональными условиями, причем опасна не только анти­циклональная ситуация, но и безградиентное или малоградиентное барическое поле, которое наблюдается в отрогах и перемычках высокого давления, на гребнях и седловинах, а также в размытых циклонических полях. Такая метеорологическая ситуация характеризуется штилями и слабыми ветрами, устойчивой стратификацией атмосферы и приземными инверсиями, при которых загрязнения рассеиваются в малом объеме воздуха, ниже слоя инверсии. Наоборот, циклонические условия наиболее благоприятны для рассеяния примесей. Интенсивность процессов самоочищения от загрязняющих веществ прямо зависит от температур и количества атмосферных осадков. При этом, помимо радиационного баланса, большую роль играет ультрафиолетовая радиация, проникающая в приземные слои атмосферы и вызывающая фотохимические реакции окисления. Атмосферные осадки способствуют вымыванию загрязняющих веществ из атмосферы. Ветровой режим определяет условия переноса загрязняющих веществ: при застоях воздуха вследствие штилей и слабых ветров происходит накопление загрязняющих веществ вблизи источников, приводящее к росту локальных концентраций. Влияние рельефа на загрязнение атмосферы проявляется косвенно, через микроклиматические особенности. Наиболее высокие уровни загрязнения формируются в слабо продуваемых межгорных котловинах и долинах, где часты застои воздуха, температурные инверсии. Сочетание естественных факторов, обусловливающих высокий уровень загрязнения, образует потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА). Степень реализации потенциала загрязнения атмосферы зависит от наличия и мощности источников загрязнения. Величина ПЗА отражает повторяемость неблагоприятных метеоусловий (ИМУ): мощность и интенсивность температурных инверсий, застоев воздуха, слабых ветров, туманов. Поскольку состояние атмосферы претерпевает как внутри- так и межгодовые изменения, различают соответственно метеорологический и климатический потенциал загрязнения атмосферы. Первый создается на относительно короткое время, при неблагоприятных метеоусловиях, второй отражает повторяемость и степень выраженности ПМУ. По величине климатического ПЗА на территории бывшего СССР было выделено 5 зон: 1) низкого ПЗА (северо-запад Европейской части), 2) умеренного ПЗА (север, северо-восток, центр, юго-запад Европейской части, Белоруссия и север Украины, север Западной Сибири), 3) повышенного ПЗА (юг Украины, Нижнее Поволжье Северный Кавказ, большая часть Урала, юг Западной Сибири, север Казахстана, частично Камчатка и Сахалин), 4) высокого ПЗА (Южный Урал, большая часть Восточной Сибири, юг Казахстана, Средняя Азия и Закавказье), 5) очень высокого ПЗА (Северо-восток Сибири, межгорные котловины Сибири и Средней Азии).

Дата добавления: 2015-06-28