Механізми розповсюдження забруднюючих речовин в атмосфері

Внаслідок інтенсивного розвитку промисловості, особливо в індустріальних регіонах, зростає кількість викидів різноманітних відходів у природне довкілля, що спричиняє хронічне його забруднення, пошкодження природних екосистем, погіршення умов життя людей. Цей процес досі не вдається зменшити до прийнятного рівня за надмірно зношеного обладнання застарілих технологій виробництва, нестачі коштів.

Забруднення навколишнього природного середовища поширюється на атмосферу, гідросферу, ґрунт та біосферу. Проте найшвидше техногенні речовини розповсюджуються з атмосферними масами та опадами. Взаємодія атмосферних забруднювачів або полютантів з біотичною та абіотичною складовими природного довкілля ускладнюють діагностику цих впливів на екосистеми. Останнє значно утруднює моделювання аеротехногенного забруднення довкілля та прогнозування його наслідків для живої та неживої природи. Розсіювання техногенних речовин, що потрапляють у повітря, відбувається за законами динаміки атмосфери [15, 17, 38].

Фахівцями визнано, що для рослин найбільшу небезпеку складають техногенні сполуки сірки та азоту. Найпоширенішою токсичною речовиною є продукт спалювання викопного палива (нафти, вугілля, газу) - диоксид сірки (SO2). Значний вклад у пошкодження лісів вносять також азотовмісні продукти викидів хімічної промисловості сполуки - NO, NO2, які позначають як NOх, оскільки в атмосфері вони часто перетворюються одна в одну. Розглянемо ці речовини детальніше.

Поширення забруднюючих атмосферу речовини або аерополютантів у просторі залежить від багатьох чинників, основними з яких є характеристики джерел викидів, фізико-хімічний склад емісій, метеорологічні характеристики району досліджень (горизонтальне та вертикальне переміщення повітря, опади, температурний режим, вологість повітря тощо) [9, 14, 17, 19, 22, 24, 26, 38].

Час перебування дрібнодисперсних аерозолів у нижній тропосфері, включаючи сульфати і нітрати, що утворюються з диоксиду сірки і оксидів азоту, становить декілька діб (зазвичай не більше п’яти): для H2S - до 2 діб; для SO42- - 5-14 діб [14, 17, 38, 44]. В умовах України сірка (SO2+SO42-) у повітрі затримується 4,1 доби і випадає на ґрунт з інтенсивністю 5,5 кг/км2 на добу, нітратний азот - відповідно 3,4 і 0,8. За цей час речовини можуть бути перенесені на десятки (NH4+), сотні (O3), до 600 км (SO42-) [19] або тисячі (SO2, NOх) кілометрів, перш ніж вони випадуть з атмосфери [3, 4, 38, 40, 41]. Швидкість протікання хімічних реакцій, а, отже, й інтенсивність виведення речовини з атмосфери в результаті утворення вторинних забруднювачів, залежить від концентрації агентів, що вступають у реакцію, часу доби, сезону, широти місцевості, наявності хмарного покрову, температури, інтенсивності сонячного світла [3, 14, 15, 17, 41]. Механізми видалення антропогенних полютантів з повітря досить різноманітні: атмосферні опади, хімічні реакції, процеси осадження й абсорбції [3, 14, 17, 19, 38, 39].

Під впливом факторів зовнішнього середовища багато речовин-забруднювачів вступають у хімічні реакції з іншими компонентами атмосфери, утворюючи нові хімічні сполуки. Так, гази SO2 і NOх, вступаючи у взаємодію з атмосферною вологою (у гомогенному середовищі), порівняно швидко окислюються до кислот (швидше вдень, ніж уночі; влітку, ніж взимку), а потім у формі легкорозчинних сульфатів і нітратів, які розчиняються в атмосферній воді, випадають на земну поверхню з «кислотними» опадами за сотні кілометрів від місць утворення. За наявності в атмосфері окислювачів (озону та ін.) і вологи, частина SO2 перетворюється на SO3, різко підвищуючи спільну фітотоксичність. Але найбільшу хімічну активність у взаємоперетворенні за участю озону проявляють оксиди азоту NO і NO2, тому їх позначають NOх [14, 15, 17, 41]. Сильні фітотоксиканти О3 і пероксиацетилнітрати утворюються у результаті хімічного перетворення NO. У гетерогенному середовищі речовини-забруднювачі поглинаються краплями туману, хмар або опадів чи адсорбуються на поверхні твердих часток. Аміак, взаємодіючи з водою, утворює катіон амонію. Ця реакція, з одного боку, зменшує кислотність крапель хмар і опадів, а з іншого - сприяє подальшому поглинанню диоксиду сірки внаслідок зменшення кислотності. Аміак відіграє істотну роль у трансформації первинних фітотоксикантів. Наприклад, сульфати у результаті взаємодії з аміаком в атмосфері знаходяться в основному у вигляді амонійних солей. Аміак в атмосфері може в декілька стадій повільно окислюватися до NOx. Частіше він утворює швидкорозчинні аерозолі, зокрема (NH4)2CO3, (NH4)2SO4, NH4OH, які теж входять до складу кислотних дощів [38, 41].

Цікаві статті з розділу

Токсикологічна характеристика забруднюючих речовин води
1. Наведіть стислу токсикологiчну характеристику забруднювачів води та вкажiть їх нормування згідно завдання. 2. Запропонуйте методи очистки від забруднювачів. Оцініть зменшення маси ви ...

Радіоактивне забруднення
Особливе місце у забрудненні оточуючого середовища займає радіоактивне забруднення. Найбільшою з них у всій Європі є Чорнобильська катастрофа яка і стала наслідком радіоактивного забрудненн ...

Проектування безвідходного виробництва з використанням біоконверсійних технологій утилізації відходів тваринництва
Біотехнологія – напрямок сучасної науки і техніки, головним завданням якого є використання біологічних процесів, систем і організмів в різних галузях людської діяльності (сільське господарс ...