8.1.      Загрязнение атмосферы


Загрязнение атмосферы – результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе земной атмосферы. Так, загрязнения переносятся по воздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; в атмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращения одних загрязнений в другие, еще более опасные вещества.

Установившееся содержание загрязнений в воздухе (выбросы) определяет степень разрушающего воздействия на данный регион. Можно сказать, что степень загрязнения атмосферы зависит от числа и массы выбросов.

При оценке результатов загрязнения атмосферы учитывается отрицательное воздействие на отдельные объекты живой природы, т.е. людей, животных, растения; на неживые составляющие природы, включая воду, почву и ландшафт в целом, строенийя и материалы. В более широком смысле в качестве такого отрицательного воздействия можно рассматривать саму загрязненную атмосферу, климат, а также ряд экономических и социальных условий. Рисунок 8.1 иллюстрирует динамику загрязнения атмосферы /9/.

В общем плане концепция загрязнения атмосферы включает значительное число действий и явлений, ведущих к ухудшению ее исходного природного качества. В более узком смысле, соответствующем концепции, согласованной в рамках стран, входящих в систему Комекон (Соmесоn), и ряда других, загрязнение атмосферы понимается как выброс твердых, жидких и газообразных загрязняющих веществ, Считается, что загрязняющие вещества  – это те, которые оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду либо непосредственно, после химических изменений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами.

В соответствии с концепцией защиты атмосферы, принятой в некоторых промышленно-развитых странах, например, в Федеративной Республике Германии, загрязнением атмосферы считается прямое или косвенное введение в нее любого вещества в таком количестве, которое воздействует на качество и состав наружного воздуха, нанося вред людям, живой и неживой природе, экосистемам, строительным материалам, природным ресурсам – всей окружающей среде /9/.

В соответствии с этим определением к загрязнению атмосферы следовало бы отнести выброс больших количеств водяного пара от градирен электростанций, если бы это привело к ухудшению видимости из-за тумана, образованию гололедицы на дорогах, повышению коррозионного воздействия атмосферы и т.д.

В рамках конвенции по обширным межгосударственным загрязнениям воздуха загрязнением атмосферы, помимо выбросов в воздух материальных частиц, считаются выбросы энергии. Следовательно, выбросы теплоты, шума, вибраций и излучений (не только радиоактивных, но и электромагнитных, таких как микроволновые, радарные, ультравысокочастотные, т.е. тех, которые испускаются высоковольтными линиями и т.д.) могут считаться видами загрязнения.

В таблице 8.1 дана классификация степеней загрязнения атмосферы и возникающих при этом проблем в зависимости от высоты, расстояния и времени. Как видно, динамическое загрязнение атмосферы происходит, главным образом, в нижних ее слоях, а долговременные изменения вследствие загрязнений воздействуют на всю земную атмосферу.

Таблица 8.1

Классификация загрязнения атмосферы

Проблема

Масштаб

Компетенция организации

по региону

по высоте

по времени

Глобальная

Глобальный

Атмосфера

Десятилетие

Международных

Континентальная

Континентальный

Стратосфера

Годы

Государственная

Государственный

Тропосфера

Месяцы

Государственных

Промышленного конгломерата

Обширный район

Недели

Региональных

Малая зона

Нижний слой

Дни

Города

Городской

До 500 – 1500 м

Локальная

Непосредственное окружение источника

Высота дымовой трубы

Часы

При оценке загрязнения атмосферы важен также период времени, в течение которого загрязняющие вещества сохраняются в ней. В таблице 8.2 приведены данные о среднем времени пребывания некоторых веществ в атмосфере, которые были опубликованы Молданом и Месарошем /9/.

Таблица 8.2

Время пребывания веществ в атмосфере

Элемент или соединение

Формула

Среднее время пребывания в атмосфере

Гелий

Не

107 лет

Азот

N2

106 – 2 · 107 лет

Кислород

02

5·103 –  104 лет

Диоксид углерода

СО2

5 – 10 лет

Водород

Н2

4 – 8 лет

Метан

СН4

4 – 7 лет

Оксид диазота

N2O

2,5 – 4 года

Озон

О3

0,3 – 2 года

Оксид углерода

СО

0,2 – 0,5 лет

Диоксид азота

NO2

8 – 11  суток

Продолжение табл. 8.2

Элемент или соединение

Формула

Среднее время пребывания в атмосфере

Вода

Н2О

10 суток

Сульфат-ион

10 суток

Оксид азота

NO

9 суток

Аммиак

NH3

5 – 6 суток

Ион аммония

6 суток

Нитрат-ион

5 суток

Диоксид серы*

SO2

2 – 4 суток

Дигидросульфид

H2S

0,5 – 4 суток

Органический углерод (за исключением связанного в СН4 и галогенуглеродов)

 –

2 суток

* Установлено, что количество диоксида серы в атмосфере в течение 24 ч сокращается наполовину, т.е. по истечении 4 суток остаточное содержание его составляет около 6 % от исходного содержания. Это время пребывания еще более сокращается за счет вымывания дождями

В зависимости от места образования следует различать первичное загрязнение (результат выброса из источника собственно загрязняющих веществ) и вторичное загрязнение (результат химических превращений веществ в атмосфере).

Иногда вместо термина «вторичное загрязнение» применяют выражение «химизм атмосферы». При этом в рассмотрение принимаются:

· основные химические реакции (например, окисление), приводящие к изменениям газообразных веществ в атмосфере;

· изменения степени агрегирования (например, превращение некоторых газообразных веществ в тонкодисперсные твердые частицы, которые остаются в верхних слоях атмосферы);

· фотохимические превращения, в которых в результате сложных взаимодействий загрязняющих веществ, озона и других компонентов природной атмосферы в сочетании с солнечным излучением образуются фотохимические смоги.

На рисунке 8.2 в соответствии с данными Хьюсара /9, 28/ приведены данные о времени пребывания тонкодисперсных частиц в атмосфере. В непосредственной близости от поверхности земли этот период составляет от 1 до 5 суток, в тропосфере – от 5 до 10 суток, а в стратосфере – порядка 1 года.