Осадки и туманы

Осадки вымывают примеси из атмосферы, воздух наиболее чист сразу после выпадения осадков. Восстановление исходного уровня загрязнения происходит постепенно примерно за 12 часов. Анализ данных показывает, что чем больше выпало осадков тем чище воздух и время восстановления уровня загрязнения дольше. Все сказанноё выше касается общегородского загрязнения, при непосредственном переносе примесей ветром с труб предприятия положительный эффект проявляется меньше (например в (3) отмечается такая ситуация для Магнитогорска). Это можно объяснить следующим обычно при прохождении осадков наблюдаются нисходящие движения, приводящие к «придавливанию» факела к земле, что заметно снижает положительный эффект от вымывания примесей.

Важен и тип осадков: например осадки в виде снега в 3-4 раза эффективнее, чем дождь вымывают аэрозоли (частицы 1-100 мкм, взвешенные в воздухе), но в сотни раз слабее поглощают газы растворимые в воде. Механизм захвата аэрозоли каплями и снежинками сложен, для простоты предположим, что падение концентрация аэрозольных частиц q подчиняется известному вам закону (2)

(2)

Где к коэффициент , где τ имеет размерность и равен временному интервал за который концентрация примеси уменьшается e раз, часто τ называют средним временем жизни. Интегрируя (2) имеем

(3)

Величина τ зависит от размеров капель и физико-химических свойств примесей. Из таблицы 3 (по Гисиной А.Ф, см. Семенченко, 2002) очевидно, что мелкокапельные дожди, концентрация капель в которых обычно больше, чем в крупнокапельных эффективнее вымывают примеси.

Таблица 3. Среднее время жизни аэрозольных частиц при различных осадках

Вид осадков	Время τ (часы)
Морось	0,6
Слабый дождь	0,8
Умеренный дождь	0,9
Сильный	1,5

Газовые примеси в зоне падения жидких осадков растворяются в дождевых каплях в соответствии с законом Генри (N₂О и CH₄), часто с последующей гидратацией и диссоциацией (СО₂ и NH₃), образуют при растворении в необратимые превращения (SO₂ и NO₂). Прослеживается зависимость скорости вымывания от химического состава аэрозоли и газов. В таблице 4 приведены сравнительные характеристики концентраций аэрозолей и газов перед дождем и после его (по данным Junge). Очевидно, что из атмосферы среди аэрозолей хорошо вымываются нитраты и хлор, а сульфата и сернистый газ умеренно.

Таблица 4 Очищение атмосферы от некоторых газов и аэрозоли дождем.

Концентрация примесей в мкг/м^3	Аэрозоли	Газы
NH4^+	NO3^-	SO4^2-	NО3	NO2	SO2	Cl2
Перед дождем	6,7	6,0	16,7	21,6	11,9		14,3
После дождя	4,7	1,6	9,7	11,0	9,1		5,3
В процентах от начального

В туманах также как и осадках происходит поглощение примесей каплями. Однако эти примеси остаются вместе каплями в приземном воздухе. Горизонтальный и вертикальный градиент примеси между воздухом в тумане и загрязненным окружающим пространством этом возрастает и в область тумана поступает всё больше примесей и суммарное загрязнение (воздуха и капель) возрастает. Если над туманом расположен факел дыма, то концентрации у земли могут быть сверхкритические.

Дата добавления: 2014-01-07