Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
ичество загрязняющих веществ, попадающих в жидкую фазу за счет диффузии, пропорционально их концентрации внутри облака. Так как облака, как правило, находятся на относительно большом расстоянии от поверхности Земли, процесс облачного вымывания эффективен при метеорологических условиях, способствующих эффективному вертикальному перемешиванию воздушных масс в нижнем слое атмосферы, включающем и облачную массу [19]. Поэтому процесс облачного вымывания наиболее эффективен при дальнем переносе загрязняющих веществ. При таких условиях загрязняющие вещества могут попадать в высокие слои атмосферы [21].
После абсорбции загрязняющих веществ облачными каплями эти вещества могут вступать в химические реакции, подобные реакции двуокиси серы и аммиака, приводящие к образованию сульфата аммония, или другие химические взаимодействия. Облачные капли являются начальной стадией образования более крупных капель осадков. Таким образом, облачные капли с растворенными в них загрязняющими веществами трансформируются, затем в большие по размерам капли дождя [20]. Таким путем загрязнение может выводиться из атмосферы и с осадками поступать на поверхность Земли.
Облачные капли, не превратившиеся в дождевые, могут испаряться и, таким образом, эмитировать из своего объема загрязняющие вещества в атмосферный воздух, которые вновь растворяются в облачных каплях. Это приводит к повторению цикла выведения загрязнения из атмосферы, что в коечном итоге вызывает выпадение дождя .
Вторым типом выведения загрязняющих веществ из атмосферы является процесс подоблачного вымывания, при котором дождевые капли, пролетая, захватывают загрязняющие вещества и переносят их на подстилающую поверхность. Однако этот процесс является, как правило, относительно неэффективным вследствие низкой плотности дождевых капель в воздушной массе, содержащей загрязнения, а также незначительного времени контакта капель и загрязняющих соединений. Тем не менее, в районах с высоким уровнем загрязнения воздуха и значительным количеством осадков подоблачное вымывание может играть важную роль [26]. Возможность существования загрязняющих веществ в растворенной форме обусловливает необходимость исследований в области химии осадков.
1.8 Сухое выпадение загрязнений на подстилающую поверхность
В отсутствие осадков загрязняющие вещества также могут выпадать на подстилающую поверхность и растительность. Такой процесс выведения загрязняющих соединений из атмосферы называется сухим выпадением. Существует ряд важных процессов осаждения, приводящих к выведению из атмосферы микродисперсных частиц и газов [21]. В этом случае процессы сухого выпадения определяются коэффициентом выпадения, который называется скоростью осаждения и представляет отношение потока загрязняющих соединений к земной поверхности к концентрации этого соединения в пограничном слое атмосферы, непосредственно над подстилающей поверхностью:
(1)
где- поток загрязнения к подстилающей поверхности;d - скорость сухого осаждения.
Многочисленные исследования, выполненные в последние годы, показали, что скорость осаждения зависит от химических свойств вещества [5] Так, более высокую скорость осаждения имеют газообразные соединения, обладающие большей реакционной способностью. Сухое осаждение осуществляется главным образом вследствие того, что в непосредственной близости к поверхности находится тонкий слой воздуха толщиной от 10 до 100 мкм. Так как этот слой практически неподвижен, проникающие в него частицы или газы вследствие броуновского движения входят в непосредственный контакт и взаимодействие с частицами почвы или растительностью. Вследствие такого взаимодействия (химические реакции, физическая или химическая сорбция) загрязняющие вещества выводятся из указанного тонкого пограничного слоя воздуха. "ияние пограничного фиксированного слоя может быть и несущественным при протекании интенсивного турбулентного обмена в более высоких слоях воздуха, способствующего увеличению поступления газов или аэрозолей в фиксированный слой, в котором в дальнейшем происходит их убыль одним из указанных выше способов.
Таким образом, наблюдается направленный поток загрязняющих веществ из атмосферы в фиксированный слой воздуха, а затем непосредственно на подстилающую поверхность. Совокупность этих последовательных стадий является процессом сухого осаждения загрязняющих веществ [20].
Для лучшего понимания процесса сухого осаждения нижний слой атмосферы можно условно разделить на три зоны. Область атмосферы, в которой вертикальное перемещение составляющих атмосферы к поверхности осуществляется за счет турбулентного перемешивания масс воздуха, называется зоной аэродинамической турбулентности. Турбулентное перемешивание масс воздуха обусловливает относительное постоянство концентрации загрязняющих веществ в этом слое атмосферы [16].
Ниже аэродинамической зоны турбулентности находится ламинарный пограничный слой, через который примеси атмосферы перемещаются прежде всего за счет молекулярной или броуновской диффузии непосредственно к физической границе подстилающей поверхности [26]. На границе раздела подстилающей поверхности и воздуха происходит выведение примесей из атмосферы за счет взаимодействия с поверхностью [12].
Если рассматривать тяжёлую примесь - частицы аэрозоля, имеющие заметную скорость падения V, то нужно учесть, что стоксова сила