Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
?ачальный объём примесей уменьшается, но возрастает скорость переноса примесей на значительные расстояния[23].
Максимальные концентрации обычно наблюдаются при опасной скорости ветра, которая зависит от параметров выбросов.[14] Для мощных источников с большим перегревом дымовых газов, например для ТЭС, опасная скорость 5-7 м/с [22]. Для источников со сравнительно малым объёмом выбросов и низкой температурой отходящих газов опасная скорость составляет 1-2 м/с. Неустойчивое направление ветра способствует усилению рассеивания примесей по горизонтали и, концентрируясь у земли уменьшаются. Солнечная радиация способствует протеканию фотохимических реакций и формированию различных вторичных продуктов загрязнения, которые часто обладают более опасными токсическими свойствами, чем исходные вещества. В результате фотохимического эффекта в ясные солнечные дни в атмосфере формируется фотохимический смог.
При туманах концентрация примесей может сильно увеличиваться. С туманами связаны, смоги, при которых в течение длительного времени удерживаются высокие концентрации вредных примесей [21].
На распространение примесей влияют упорядоченные вертикальные движения, обусловленные неоднородностью подстилающей поверхности. В условиях пересеченной местности на наветренных склонах возникают восходящие движения, а на подветренных склонах нисходящие; на водоёмах летом - нисходящие, а в прибрежных районах восходящие потоки. При нисходящих потоках приземные концентрации увеличиваются, а при восходящих приземные концентрации уменьшаются. В некоторых формах рельефа (например, котловинах) воздух застаивается, что приводит к накоплению загрязняющих веществ вблизи подстилающей поверхности, особенно низких и неорганизованных источников.
1.2 Основные факторы, влияющие на распространение загрязняющих веществ
Основными процессами, сопровождающими распространение атмосферных примесей, являются диффузия и физико-химическое взаимодействие примесей между собой и с компонентами атмосферы [2].
Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могут объединяться, растворять газообразные вещества [12].
Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмосферу, другие - при появлении для этого благоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов [13].
Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими загрязнениями прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются пероксиды, свободные радикалы, соединения с NOx и SOx.
Соединения серы поступают в атмосферу в виде SO2, SО3, H2S, CS2. В свободной атмосфере SO2 через некоторое время окисляется до SО3 или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами, в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. Конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде[26].
Уровень приземной концентрации вредных веществ в атмосфере от стационарных и подвижных объектов промышленности и транспорта при одном и том же массовом выбросе может существенно меняться в атмосфере в зависимости от техногенных и природно-климатических факторов [12].
Под техногенными факторами будем понимать интенсивность и объем выброса вредных веществ; высота расположения устья источника выбросов от поверхности земли; размер территории, на которой осуществляются загрязнения; уровень техногенного освоения региона.
К природно-климатическим факторам распространения загрязняющих веществ обычно относят:
- режим циркуляции атмосферы, ее термическую устойчивость;
- атмосферное давление, влажность воздуха, температурный режим;
- температурные инверсии, их повторяемость и продолжительность;
- скорость ветра, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров (01 м/с);
- продолжительность туманов;
- рельеф местности, геологическое строение и гидрогеологию района;
- почвенно-растительные условия (тип почв, водопроницаемость, пористость, гранулометрический состав почв, состояние растительности, состав пород, возраст, бонитет);
- фоновые значения показателей загрязнения природных компонентов атмосферы;
- состояние животного мира
Рассмотрим перечисленные факторы более подробно. В природной среде непрерывно меняются температура воздуха, скорость, сила и направление ветра. Поэтому распространение энергетических и ингредиентных загрязнений происходит в постоянно меняющихся условиях. Процессы разложения токсических веществ в высоких широтах при малых значениях солнечной радиации замедляются. Осадки и высокие температуры, наоборот, способствуют интенсивному разложению веществ. Более высокая температура у поверхности земли в дневное время заставляет воздух подниматься вверх, что приводит к дополнительной турбулентности. Ночью температура у поверхности земли более низкая, поэтому турбулентность уменьшается. Это явление приводит к уменьшению рассеивание отработавших газов [5].
Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инвер