1. Загальна характеристика атмосферного пилу та аерозолю.Основніфізичнімеханізмийогоформування

2. Зміст Пил та аерозолі Характеристика забруднень Виникнення та час перебування в атмосфері. Впливзабруднень на тепловий режим атмосфери Хімічніреакції в тропосферіістратосфері за участюаерозолів.

3. Пил та аерозолі Говорячи про забруднення довкілля в першу чергу слід зупинитися на забрудненні атмосфери. До шкідливих викидів. Що забруднюють атмосферу, відносяться атмосферні пил, гази та випари, що безпосередньо або непрямим чином впливають на життя людини. Пил та аерозолі, що перебувають у повітрі, як правило не вступають до яких -небуть реакцій з утворенням сполук, що можуть зашкодити людині, але в поєднанні з іншими факторами можуть нести суттєву небезпеку.

4. Характеристика забруднень. Підатмосфернимпиломрозуміютьзавислів повітрітвердічастинкидіаметромбільше 1 мкм. Цічастинкискладно класифікуватихімічно, так як вони можутьявляти собою як частинки кварцу, так іорганічніматеріалинайрізноманітнішогопоходження, такожквітковий пилок рослин. Говорячи про склад атмосферного пилу в глобальному масштабі, маємозауважити, що вона в основному маємінеральнепоходження, але в окремих районах склад можезмінюватисявідповідно до джерелформування атмосферного пилу: тут можутьпревалюватисполукилужнихілужноземельнихметалів, тяжкі метали, вуглеводні та спори рослин.

5. Аерозоліявляють собою колоїднісистеми, дисперсійнимсередовищем в якихє, як правило повітря. Діаметрдиспергованихчастинок, відповідно до визначенняколоїдноїсистеми, знаходиться в межах 0,1-0,001мкм. На відмінувід атмосферного пилу аерозолівміщують на лишетверді, а йрідкічастинки, утворені при конденсаціїпарівчипривзаємодіїгазів. Рідкікраплиниможутьвміщуватиірозчинені в них речовини. Звичайно до аерозоліввідносятьікраплинидіаметром 0,1-1 мкм, тоді як твердічастинки того ж діаметрувідносять до аерозоліврідше, часто характеризуючиїх як тонкий пил. У фізіологічномупланіособливуувагуслідприділятичастинкамрозміромменш 5 мкм, тому як при зменшеннірозміруїхповедінкастає все більшсхожоюзгазоподібним станом, тобто вони на затримуються в

6. легенях при диханні (не відфільтровуютьсявідповітря), а також не вимиваютьсязповітрядощами. Цезбільшує час їхньогоперебування в атмосферівпорівняннізбільшимичастинками – обставина, щограє особливо важливу роль при розподілі пилу та аерозолів в атмосфері

7. Виникнення та час перебування в атмосфері. Перед усімнеобхіднорозглянутиосновніджерелаформування атмосферного пилу та аерозолів. Атмосферний пил та аерозоліможутьмати як природній так іантропогеннепоходження (промислові та побутовівикиди). В результатіприроднихпроцесівчастинки солей потрапляють в повітрязморської води, мінеральний пил – з сухого ґрунту, пил та зола – при вулканічнійдіяльності, твердічастинкидиму – прилісовихпожежах, ізрештоютакітвердіпродукти як нітрати та сульфати, щоутворюються в результатігазовихреакцій. Атмосферний пил ідими антропогенного походженняутворюються в результатіпромисловихвикидів; зола ідим при згоранніпалива в промислових, побутових та транспортнихкотельних установок, ряд хімічнихпродуктів – при взаємодіїгазів, середякихвизначну роль граютьсульфати.

8. При утвореннічастинок пилу зґрунту не завждизрозуміло, чиєземлі результатом природнихчиантропогеннихпроцесів, тому потрібнозобережністюсудити про реальнепоходженняцього пилу ідаватицимпроцесамкількіснуоцінку. Але, не дивлячись на невизначеність при визначенніпервинногоджерелаутворення пилу , можнавважати, що 1670 мегатон пилу та аерозолів, якіщорічнонадходять в атмосферу, більшеполовиниприпадає на долю природнихпроцесів. Час перебування, івідповідно, їхрозповсюдження по земнійповерхнізалежить як відвеличини та густини , так івідшвидкостірозповсюдженнявітрів, а такожвід того на яку висотучастинкибулопіднятоспершу. Великічастинкизвичайноосідаютьпротягомдекількох годин абодіб, алейможутьпереноситись на сотнікілометрів, якщоспочаткупіднялисянадостатнювисоту. Так, наприклад, пил пустелі Сахара, можнапомітити на півдні США, в центральній та Латинській

9. Америці . Частинкицього пилу малидіаметр 12 мкм та більше, середнягустинаскладала 2,5 гсм3. При цьомумовайде не про залишковікількості: річнамаса атмосферного пилу, що виноситьсяз Сахари, за приблизнимирозрахункамискладаєвід 100 до 400 Мт. При цьому пил частковозалишається сухим, частковоприбивається до землідощами.

10. Тічастинки, що за своєюповедінкоюподібні до частинокгазів (діаметр 1 мкм іменше), в значноменшійміріпіддаютьсявпливуатмосфернихопадів, час їхньогоперебування в верхніх шарах атмосферискладає 10 –20 діб. Цього часу буваєдостатньо для розповсюдженнячастинок по всійпівкулі (хемісфері). Протеперехідзпівнічноїпівкулі в південнупротягом 20 діб не єможливим, тому щоекваторіальна зона (Рис. 1) низькоготискунавколоЗемлізначноускладнюєобмінповітряниммасамиміждвомапівкулями. Якщо пил іаерозолідосягаютьверхніхшарівтропосфери, то вони можутьпотрапитиі в стратосферу за допомогоюгоризонтальнихповітрянихпотоківміж тропосферою і стратосферою звихорами на флангах.

11. При вулканічнійдіяльностічастинки золи і пилу можутьпідніматись на висоту до 20 км інавітьвище, як то спостерігалось на острові Кракатау в 1883 році та острові Святої Єлени в 1980 році. Тривалість існування пилу в стратосфері складає 1- 3 роки. Атмосферні пили та аерозолі, що накопичуються над містами та промисловими зонам мають лише регіональне значення. Вони утворюють накопичення над первинними джерелами, але при інтенсивному рухові повітряних мас ці забруднення можуть розноситись в підвітряну сторону.

12. В областях зпомірнимкліматомвиділення пилу в атмосферу залежитьвід пори року; їїутворенняприродними шляхами досягає максимуму в жаркілітнімісяці, а виділення пилу антропогенного походження над містамиігустонаселеними областями максимальне у опалювальнийперіод. Головною причиною в останньомувипадкуєпродукти, щоутворюютьсяпід час роботипромислових та побутовихкотелень. Область розповсюдження пилу іаерозолів, щоутворюються в закритихприміщеннях, маютьчіткообмежениймісцевий характер. При відсутностівентиляційних та витяжнихпристроївконцентраціязабрудненьможенабувати характеру, щостановитимезагрозу для людськогоорганізму. Це особливо характерно для забруднень, щовикликаютьалергію.

13. Впливзабруднень на тепловий режим атмосфери. Атмосферний пил та аерозоліослаблюютьсонячневипромінювання в результатірозсіювання, відбиванняіпоглинанняпроменів. Ціпроцеси, пов’язаніздієюдіоксидувуглецю та іншихгазів, щопоглинаютьультрафіолетовевипромінювання, помітновпливають на клімат. У частинокздіаметромбільше 1 мкм поглинанняінфрачервоногопроміннязначнозростає, в результатічого, повітрянішари, щомістятьтакічастинки, нагріваються, а нижнішаривідповіднозалишаютьсяхолодними. Частинкименшогорозмірусприяютьрозсіюваннюсвітла, але при діаметріменше 0,4 мкм (тобтоменше, ніждовжинахвилі видимого світла) вони не виявляютьпомітноговпливу на розсіюваннясвітла, хочвідповідно до своєїхімічноїбудовиможутьпоглинатиультрафіолетовепроміння.

14. Частинки темного кольору, наприкладчастинки сажу, відповідно, найкращепоглинаютьвидимесвітлоіінфрачервоневипромінювання, щопризводить до самого інтенсивногоохолодженняземноїповерхні. Основначастинатропосферних та стратосфернихаерозолівскладаєтьсязчастинокдіаметромблизько 1 мкм іменше. Цічастинки в першу чергупризводять до розсіювання в видимійобласті спектру, інфрачервоневипромінювання вони поглинаютьнезначноюмірою. На даний час в атмосферігустинааерозолівтака, що вона призводить до зниженнятемпературиземноїповерхніприблизно на 1,5 С. в якостіпорівнянняможназазначити, що хмари та водні пари в атмосферізнижують температуру земноїповерхніприблизно на 15 С. якщовмістаерозолів в тропосферізбільшуєтьсявдвічі, то цевикликаєзниженнятемпературиземноїповерхнібільшніж на 1,5 С, але не в два рази.

15. Вважається, що коротко часовізмінивмістуаерозолів в атмосферіможутьпризвести до кліматичнихзмін. Але ціприпущення не єкоректними, тому щовпливзабрудненняатмосфериаерозолямислідрозглядати в сукупностізіншими факторами: відбивальноюздатністюземноїповерхні, вмістомгазів в тропосфері, щопоглинають тепло, а також за наявності в стратосферігазів, щоруйнують озон. На даний час відсутніданні при впливаерозолів в стратосфері при висотіблизько 20 км на температуру в тропосферіікліматичнізміни. Навітьпотужнівулканічнівиверження не виявляютьпомітноговпливу на клімат, хоча при цьому температура в стратосферіпідіймається на декількаградусів. Так, наприклад, при виверженні вулкана Агунг на о. Балі в 1963 роціпротягомтрьохроківіснувавстратосферний шар ізчастинок пилу та аерозолів, що

16. викликавпідвищеннятемператури в забрудненійнижнійчастиністратосфери на 6-7 С в порівняннізпервиннимзначенням до виверження. При цьому температура нижчихшарівповітря, близьких до поверхніземлі, знизиласьлиш на декількадесятих градуса, що не викликалопомітнихкліматичнихзмін. Проведені в США дослідження показали, що за минулі 20 роківвмістсірчанокислихаерозолів в стратосферіщорічнозбільшуєтьсяприблизно на 9%. Цей прирістпризводить до постійноїприсутності в атмосферісірковміснихсполук антропогенного походження. Кожні 7,5 роківгустинасіркокислихаерозолів в стратосферіподвоюється. При такійшвидкості приросту сіркокислихаерозолів за 25 роківїхгустинапідвищиться десятикратно. Відбуватиметьсятакий же вплив як і при виверженні вулкану Агунг. Якщопрослідуютьновіпотужнівулканічнівиверженняабо в стратосферіз'являтьсяякі-небуть гази, щопоглинають тепло, то можливапомітназмінаклімату, але на охолодженняповітрянихмас, близьких до земноїповерхні, більшевпливаютьтеплопоглинаючі гази в тропосфері. Отожпотрібноуважностежити за накопиченням в стратосфері пилу та аерозоліві за змінами в їхповедінці.

17. Хімічніреакції в тропосферіістратосфері за участюаерозолів. До цього часу систематично проводились спостереження за змінамивмістусполуксірки в стратосфері, процесиїхутворення до цього часу ще не з'ясовані. Найбільшдостовірноюявляєтьсяреакціяміждіоксидомсірки SO2з радикалом OH. При цьомурадикали OHутворюються по ланцюговимреакціям, щосупроводжуютьфотоліз озону. Вміст озону в тропосферіскладає 10 -100 млрд -1. Підвпливомсвітла озон зазнаєперетворень, утворюючиабоатомарнийкисень в лужномустані О(3Р), абозбудженийкисень в синглетномустані О(3D): O3310nmO2+O(3P) O3 310nmO2+O(1D)

18. Збудженийкисеньз парами води можеутворюватирадикалиOH: O(1D)+ H2O OH+ OH Виключнореакційноспроможнірадикали OHутворюютьз SO2 сірчану кислоту: SO2 +2OHH2SO4 В цюреакціювступає не тільки SO2 антропогенного походження, алейдіоксидсірки, утворенийзвідновлювальних форм природнихсполуксірки, що, можливо, окислюються за допомогоюрадикалів OH в SO2.

19. Тропосферніаерозолісірчаноїкислоти, на відмінувідстратосфернихаерозолів , можутьзберігатись в атмосферітількидекількадіб- вони абовипадають разом здощами, або ж відкладаються у твердому вигляді. В тропосферінейтралізаціякислотнихзабрудненьздійснюєтьсяпиловимичасткамилужного та земельнолужного характеру. На даний час ціпроцеси не отрималиякісноїоцінки. Швидше за все вони граютьвелику роль в промислових районах та великих містах, чим в сільськіймісцевості. В ФРГ за останні 30 роківвикиди пилу скоротилися в 10 разів, хочакислізабрудненняскоротилисязначноменше ,- очевидно ефектнейтралізаціїпроявляєтьсяслабше, чим в 50-ті роки ХХ- століття. В вихлопних газах автомашин, двигуниякихпрацюють на паливізантидетонаційними добавками на основітетраетилсвинцю, можнапомітитинезгорівшийтетраетилсвинець (ТЕС).

20. Викидиостанього особливо великі при старті холодного мотору, при цьомуконцентрація ТЕС в вихлопних газах можескладати 5 мгм3 . в міськомуповітрійдерозбавлення до концентрації 0,1-1 мкгм3 . надзвичайнолетючий, хочаікиплячий при температурі 200С, ТЕС розповсюджується в повітрііможедосягатимісцевостейзнезабрудненимповітрям. При цьомупереносіультрафіолетовіпроменіздовжиноюхвилі 250 нм перетворюють ТЕС в радикал, який в присутностіщеневідомого акцептора електронів (Х) утворюєіонтетраетилсвинцю: 250nmPb(C6H5)3 +C2H5+x Pb(C6H5)3+ +x-

21. цяреакція проходить, очевидно, на відомійвідстанівідЗемлі, де ультрафіолетовевипромінюваннявже не дужеослабленепиломіаерозолями, щознаходятьсяблизько до поверхні. Особливою рисоюPb(C6H5)3+є та, щозавдякиїїіонному характеру проявляютьсяїїгідрофільнівластивості, а наявністьгрупиC2H5надаєліпофільний характер. Завдяки таким властивостяміонтетраетилсвинцюможепроходитиміжклітиннімембраниівідкладатися в організмі на сірковмісних молекулах білків. Покищонемаєпрямихвказівок про небезпечністьіонів ТЕС для живихорганізмів. Вважається , щоіонтетраетилсвинцюможематитоксичнівластивості через токсичність самого ТЕС.