Основні речовини, що забруднюють атмосферу
Лісові пожежі Хімічна промисловість Спалювання палива Спалювання відходів Сільське господарство (пестициди)
Одним з проявів трансформації забруднювачів в атмосфері є агрегування (злипання) дрібних частинок, аерозолів з утворенням великих стійких конгломератів. Основна частина пилу техногенного походження знаходиться в приземному шарі повітря, розсіюючись на площі не більше 0,4% суші. Кількість пилу, що осідає на рік на поверхню землі, досягає в великих містах, промислових центрах 300 т / км 2.
Антропогенні викиди в атмосфері зазнають різні хімічні перетворення: фотоліз - фотохімічні реакції при опроміненні сонячним світлом; озоноліз - в реакціях з атмосферним озоном; гідроліз - при реакції з атмосферною вологою, паром; окислення - з'єднання з киснем. Хімічні атмосферні процеси з участю різних забруднені-телей включають первинні реакції окислення NO, SO2. вуглеводнів за участю озону, гідроксильних радикалів і вторинні фотохімічні ре-
акції освіти аерозолів, кислот, озону.
Схема основних газофазних первинних і вторинних перетворень оксидів азоту в нижніх шарах атмосфери представлена на рис. 1.
Мал. 1. Схема основних первинних і вторинних перетворень оксидів азоту в атмосфері.
Первинна реакція взаємодії оксиду азоту з озоном
NO + O3
дає поштовх до безлічі вторинних реакцій, в тому числі і кругового преоб-разования з повторним відтворенням оксиду азоту та озону:
NO2 + hv + О2
і нітратів - твердих продуктів взаємодії азотної кислоти з аміаком NH3 і іншими сполуками. Надмірна кількість озону, що утворюється в кожному циклі перетворення молекули оксиду азоту, виводиться з циклу, сприяючи накопиченню озону в атмосфері. Значну роль у формуванні рівня і характеру забруднення повітряного басейну грає конверсія S02 в атмосфері з утворенням аерозолів: фотохімічні окислення з утворенням сульфатних аерозольних часток:
2SO2 + O2 + hv
розчинення діоксиду сірки в краплях атмосферної вологи з освітньої-ням сірчистої кислоти Н2 S0з і окислення сірчистої кислоти киснем, що містяться в краплях:
2H2 SO3 + О2
Утворені частки складаються з твердих сульфатів і сірчаної кислоти у вигляді туману. Утворилися аерозолі частково виводяться з атмосфери опадами і туманами, вони взаємодіють з газоподібними домішками, піддаються коагуляції.
В атмосфері при контакті з вологою діоксиди азоту і сірки утворюють відповідні кислоти. У літній період при інтенсивному сонячному опроміненні швидкість перетворення діоксиду азоту в кислоту вельми велика -50% діоксиду азоту переходить в кислоту. Внаслідок високої розчинності в воді і сорбції на зволоженій поверхні твердих частинок азотна кислота швидко випадає на землю.
На відміну від оксидів азоту, діоксид сірки, перш ніж повністю перетвориться в сульфат-аніон, може переноситися з масами повітря на великі відстані, ареал розсіювання його значно більше. Утворені кислоти виводяться з атмосфери з опадами - «кислотними» дощами. Кислотність опадів доходить до рН = 1,5. Продукти трансформації діоксиду сірки в атмосфері у вигляді опадів випадає на поверхню літосфери (близько 50%), гідросфери (близько 30%), поглинаються рослинами (близько 20%).
Хімічний склад атмосфери постійно змінюється. Однак зміни деяких складових (діоксид вуглецю, пил, озон) можуть істотно змінювати клімат планети, умови існування біосфери.
Атмосфера служить транзитної середовищем для поширення космічний-ських впливів, сонячної радіації (інфрачервоне, ультрафіолетове випромінювання, видима частина спектра - світлове випромінювання), а також рентгенівського, гамма-випромінювання.
При наявності інверсії температур повітря вертикальна циркуляція повітряних мас обмежується, змінюються умови теплового підйому викидів в атмосферу через газовідвідних труби. Інверсійний шар повітря, в межах якого спостерігається вказане зміна температури, характеризується потужністю (товщиною), положенням щодо поверхні землі, а також величиною градієнта температури по висоті.
Інверсійний шар повітря може безпосередньо примикати нижньою межею до поверхні землі. Потужність інверсії становить від декількох десятків до сотень метрів при перепаді температур по висоті инверсионного шару до 10-15 ° С і вище. Тривалість инверсионного стану атмосфери - від декількох годин до 7-10 діб. Повторюваність інверсії найбільш значна для північних районів країни.
Надходження в атмосферу твердих і газоподібних речовин антропо-генного походження (табл. 1.4.) Породжує розгалужені ланцюгові процеси трансформації забруднювачів. При взаємодії забруднювачів зі складним за складом атмосферним повітрям в різних умовах (інсоляція, температура, волога, запиленість) утворюється велика кількість вторинних токсичних речовин, нерідко більш небезпечних, ніж первинні забруднювачі (діоксид азоту, діоксид сірки, вуглеводні і ін.). (Табл. 1.5.).
Виділяється ряд фізичних процесів перетворення забруднювачів, їх переходу в інші природні середовища: молекулярна дифузія, що виникає при градієнті концентрації; взаємодія забруднювачів з частинками води (сорбція, захоплення аерозольних часток, вимивання - захоплення речовини падаючими частинками краплями води); осадження під дією гравітації.
Основні речовини, що забруднюють атмосферу
Лісові пожежі Хімічна промисловість Спалювання палива Спалювання відходів Сільське господарство (пестициди)
Одним з проявів трансформації забруднювачів в атмосфері є агрегатування (злипання) дрібних частинок, аерозолів з утворенням великих стійких конгломератів. Основна частина пилу техногенного походження знаходиться в приземному шарі повітря, розсіюючись на площі не більше 0,4% суші. Кількість пилу, що осідає на рік на поверхню землі, досягає в великих містах, про-промислових центрах 300 т / км 2.
Специфічний характер переміщення забруднювачів складається при явищах зверхдалекого перенесення, коли тверді частинки, аерозолі, краплі кислот переносяться на багато сотень, тисячі кілометрів (транскордонний, трансконтинентальний). Антропогенні викиди зазнають різні химиче-ські перетворення: фотоліз-- фотохімічні реакції при опроміненні сонячним світлом; озоноліз - в реакціях з атмосферним озоном; гідроліз - при реакції з атмосферною вологою, паром; окісленіе- з'єднання з киснем.
Потенціал самоочищення атмосфери залежить від умов розсіювання шкідливих речовин і відповідного метеорологічного потенціалу - перш за все вітрового режиму. Добре «провітрювана» територія навіть при великих техногенних навантаженнях зберігає порівняно сприятливі санітарно-гігієнічні умови. При поганій вентиляції місцевості санітарні умови виявляються несприятливими і при невеликих викидах, особливо при температурної інверсії.
Характер екологічної ситуації формується в результаті певного співвідношення атмосферних процесів і параметрів техногенних викидів. Найважливішим параметром атмосфери, що впливає на екологічну ситуацію, є потенціал розсіює здатності атмосфери - метеорологічний потенціал атмосфери МПА, що характеризує здатність атмосфери в даній місцевості до самоочищення.
Антропогенні впливи на літосферу
Літосфера (мінеральна оболонка планети) складається з трьох шарів - осадового (потужністю до 20 км), гранітного (10-40 км), базальтового (15-30 км). Осадовий шар утворений шляхом осадження продуктів руйнування гірських порід у водному середовищі і на суші з подальшим ущільненням, цементацией (табл.1.2.). Певна рухливість літосфери - прогинання земної кори - впливає на періодичну зміну рівня водойм, формування зон підвищеного пластового тиску з виштовхуванням термальних водних розсолів до поверхні
в літосфері і грунтах,%
Основні хімічні забруднювачі земної кори - важкі метали, естіціди, нафтопродукти, токсичні речовини, відвали крупнотонниажних виробництв, відвали ПЕК. Ці відходи надають локальне вплив на літосферу. Відвали гірських порід містять пірит, на повітрі мимовільно окислюється з утворенням сірчаної кислоти, після дощів виникають калюжі сірчаної кислоти поблизу гірських виробок.
Ґрунтовий шар відноситься до поновлюваних природним ресур-сам, оскільки для утворення грунту потрібні сотні і тисячі років. Грунт - зовнішній шар земної кори, розпушений фізичним і хімічним вивітрюванням, утворений продуктами руйнування гірських порід, рослинності і живих організмів, що володіє родючістю. Процесгрунтоутворення пов'язаний з діяльністю мікроорганізмів, що відтворюють з рослинних залишків органічна речовина грунту, і є частиною біологічного кругообігу речовин.
Вирішальну роль в утворенні грунту відіграють рослини і комплекс ґрунтових організмів - едафон, що становить до 7% всієї органіки грунту. У його складі, наприклад, в грунті змішаного лісу - близько 50% бактерій, 25% грибів, 13% - черв'яків, інша мікро-, мезо- і макрофауни (від мікрокліщів і личинок комах до ссавців) - 12%. Едафон разом з корінням рослин бере участь в утворенні ґрунтового детриту - мертвого органічної речовини. Детритофаги грунту - черв'яки і личинки комах - поглинають разом з рослинними залишками і мінерали ґрунту, тобто по суті харчуються землею.
Вони пропускають через свій травний тракт величезну масу грунту; на гектарі городньої землі дощові черв'яки переробляють таким чином до 50 тонн грунту в рік. Вони надають грунті мелкокомковатую структуру, покращуючи її аерацію і вологоємність. Оскільки грунт - пухке природне утворення, вона постійно перебуває під загрозою порушення (ерозії) під впливом потоків повітря і води.
Під впливом природних процесів і господарської діяльності відбувається механічне руйнування (ерозія) і фізико-хімічне забруднення грунтів. Вітрова ерозія (видування, перенесення і відкладення дрібних ґрунтових частинок) характерна для безструктурні грунтів, які втратили рослинний покрив. Вирубка лісів порушує стійкість грунтового шару, руйнування ґрунтового шару пов'язано також з використанням транспортних засобів на слабких грунтах. Вітрова ерозія призводить до зносу або виснаження грунтового родючого шару. Водна ерозія розвивається інтенсивно при порушенні правил землекористування з порушенням природного рельєфу місцевості; при цьому водними потоками дощових, талих вод змивається шар ґрунту
Грунтово-рослинний покрив служить регулятором водного режиму місцевості. У той же час ґрунтовий шар є біологічним поглиначем і нейтралізатором забруднень, фільтруючим середовищем для природних і стічних техногенних вод. Забруднення грунтів має довгостроковий характер і зовні мало помітно. Але саме в грунтах забруднюючі компоненти можуть накопичуватися в найбільших кількостях, частково трансформуватися і існувати довго.