Н.В. Гусакова, А.И. Забалуева, В.В. Румянцева
Экология: конспект лекций
Под редакцией А.Н. Королева. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. - 176с.
Лекция 8. Глобальные экологические проблемы. Естественное и антропогенное загрязнение окружающей среды
8.1. Химическое загрязнение
8.1.1. Аэрозольное загрязнение
Аэрозоли
– аэродисперсные
(коллоидные) системы, в которых неопределяемо долгое время могут находиться во
взвешенном состоянии твердые частицы (пыль) капельки жидкости, образующиеся
либо при конденсации паров, либо при взаимодействии газовых сред, либо
попадающие в воздушную среду без изменения фазового состава. Воздух или газ
являются дисперсной средой, а твердые и жидкие частицы – дисперсной фазой. Значительная
часть аэрозолей формируется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких
частиц между собой или с водяным паром.
В атмосфере
аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана. По своему
происхождению аэрозоли подразделяются на естественные и искусственные.
Первые возникают в природных условиях без участия человека. Они поступают в
тропосферу (реже – в стратосферу) при извержении вулканов, сгорании метеоритов,
при возникновении пылевых бурь, поднимающих с земных поверхностей частицы почвы
и горных пород, а также при лесных и степных пожарах. Во время извержения
вулканов, черных бурь или пожаров образуются громадные пылевые облака, которые
нередко распространяются на тысячи километров. Штормовые ветры сбрасывают с
гребней волн капельки морской воды, насыщенной солями хлоридов и сульфатов,
которые осаждаются как на водной поверхности, так и на суше. В Англии, к
примеру, ежегодно на 1 м2 суши прибрежной зоны осаждается 25–35 г солей.
Основными источниками искусственных
аэрозольных загрязнений воздуха являются тепловые электростанции, которые
потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические,
цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих
источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в
них обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода (несгоревший уголь,
сажа, смола); реже – оксиды железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца,
сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена,
а также асбест.
Независимо от
происхождения и условий образования аэрозоль, содержащий твердые частицы размером
менее 5,0 мкм, называется дымом, а содержащий мельчайшие частицы жидкости –
туманом. Разновидностью тумана является смог, представляющий собой многокомпонентную
смесь газов и аэрозольных частиц. В состав смеси входят озон, оксиды азота и
серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в
совокупности фотооксидантами. Смог возникает в результате фотохимических реакций
при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов
азота, углеводородов и других загрязнений, интенсивной солнечной радиации и
безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое.
Время
пребывания частиц в атмосфере зависит как от их размеров и плотности, так и от
состояния атмосферы (скорости ветра, состава, температуры). Крупные частицы обычно
не переносятся в верхние слои атмосферы и оседают в течение нескольких часов
вблизи источников их образования с рассеиванием у земной поверхности в
подветренную сторону. Поэтому над крупными промышленными центрами образуются
мощные скопления пылей и аэрозолей.
Мелкие частицы
(размер частицы меньше 1 мкм) имеют время пребывания в нижних слоях атмосферы
10–20 суток, что достаточно для их распространения на большие расстояния от
источников образования. При этом за счет перемещений воздушных потоков они
могут проникать в верхние слои тропосферы и из них – в стратосферу.
Атмосферная пыль и
аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и
поглощения лучистой энергии. При достаточно длительном сохранении интенсивных
загрязнений атмосферы это приводит к понижению температур и локальным
изменениям климатических условий, что наиболее заметно в крупных городах и
промышленных центрах.
Пыль и
аэрозоли играют заметную негативную роль в процессах коррозии металлических и
силикатных материалов из-за образования на поверхностях отложений. В них
содержатся сульфаты и хлориды, удерживающие влагу, в которой могут растворяться
кислотные газы (8О2 и НС1). Образующиеся кислоты, удерживаемые в
отложениях, разрушают изделия из камня, стекла, металлов. Пылевые и аэрозольные
загрязнения атмосферы оказывают заметное влияние на здоровье человека,
состояние флоры и фауны.
Снижение потока солнечного
излучения уменьшает образование (воздействием УФ-лучей) витамина В3,
недостаток которого отрицательно сказывается на формировании костных тканей,
обусловливая заболевания рахитом. УФ-лучи уничтожают некоторые микроорганизмы,
оказывая стерилизующее действие. Недостаток УФ-лучей повышает риск инфекционных
бактериальных заболеваний у растений и животных.
Рассматривая вопросы,
связанные с аэрозолями антропогенного происхождения, нельзя не упомянуть о
смогах.
|