8 Особенности поведения загрязняющих веществ в окружающей среде
8.1 Выведение загрязняющих веществ из атмосферы и проникновение в растения
Большая часть загрязняющих веществ от источников загрязнения попадает сначала в атмосферу и уже из нее в почвенную и водную среду.
Различают три способа выведения загрязняющих веществ из атмосферы:
1. Облачное вымывание.
2. Подоблачное вымывание.
3. Сухое выпадение на подстилающую поверхность.
Поскольку многие загрязняющие вещества либо сорбированы на твёрдых частицах, либо растворены в каплях влаги, процесс выпадения осадков – важная стадия выведения загрязняющих веществ из атмосферы.
Загрязняющие вещества могут растворяться в облачных каплях в процессе образования облаков. Эта стадия выведения загрязнения из воздуха называется облачным вымыванием.
При этом количество загрязняющих веществ, попадающих в жидкую фазу за счет диффузии пропорционально их уровню внутри облака.
Так как облака находятся на относительно большом расстоянии от поверхности земли, облачное вымывание эффективно при метеорологических условиях, способствующих активному вертикальному перемещению воздушных масс в нижнем слое атмосферы, включением их в облачную массу. Из этого следует, что облачное вымывание наиболее эффективно при дальнем переносе загрязняющих веществ.
После абсорбции загрязняющих веществ облачными каплями, эти вещества могут вступать в химические реакции, подобные реакции двуокиси серы и аммиака, приводящей к образованию сульфата аммония или другие реакции.
Облачные капли являются начальной стадией образования более крупных капель осадков. Обычные капли, не превратившиеся в дождевые, могут испаряться и таким образом выделять из своего объема загрязняющие вещества в атмосферный воздух. Загрязняющие вещества затем вновь растворяются в облачных каплях и цикл выведения загрязнений из атмосферы повторяется, приводя, в конечном итоге, к выпадения дождевых капель на землю.
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.
Этот процесс недостаточно эффективен вследствие низкой плотности дождевых капель в воздушной массе и незначительного времени контакта капель и загрязняющих соединений, однако в районах с высоким уровнем загрязнения и значительным количеством осадков подоблачное вымывание может играть важную роль.
В отсутствии мокрых осадков загрязняющие вещества могут также попадать на подстилающую поверхность и растительность. Такой процесс выведения загрязнений из атмосферы называется сухим выпадением. Для относительно крупных частиц диаметром более 20 мкм осаждение на поверхность описывается законом Стокса, который устанавливает соотношение между скоростью осаждения, силой тяжести и аэродинамическим сопротивлением. Этот закон хорошо описывает особенности процессов гравитационного осаждения, которые наблюдаются в зонах с высокой запыленностью воздуха, например в районах горных разработок полезных ископаемых.
За счет процессов сухого осаждения за несколько дней из атмосферы выводится около 50 % загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу тепловой электростанцией, работающей на угле.
В настоящее время существует обоснованное мнение о необходимости уменьшения высоты труб электростанций и других источников эмиссии двуокиси серы в атмосферу, поскольку выведение загрязняющих веществ высокими трубами уменьшает вероятность сухого осаждения и разрушения двуокиси серы на подстилающей поверхности и приводит к увеличению роли процессов выведения SO2 с жидкими осадками, т.е. увеличивается количество кислотных осадков.
Однако сухое осаждение не ограничивается только гравитационным осаждением крупных частиц. Существует еще несколько видов процессов осаждения, приводящих к выпадению из атмосферы микродисперсных частиц и газов. В этом случае эффективность осаждения определяется коэффициентом, который представляет собой отношение потока загрязняющих соединений к земной поверхности к уровню этого соединения в пограничном слое атмосферы непосредственно над подстилающей поверхностью. Скорость осаждения зависит от химических свойств вещества. Более высокую скорость осаждения имеют газообразные соединения, обладающие большой реакционной способностью.
В процессах сухого осаждения участвуют как газы, так и аэрозольные частицы. Их сухое осаждение осуществляется также вследствие того, что в непосредственной близости к поверхности находится тонкий слой неподвижного воздуха толщиной от 10 до 10 мкм. Проникающие в него частицы или газы, по причине броуновского движения, входят в непосредственный контакт с частицами почвы или растительности. Вследствие такого взаимодействия (химической реакции или физической сорбции) загрязняющие вещества выводятся из пограничного слоя воздуха.
Конец ознакомительного фрагмента.