РОЛЬ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ЗАГРЯЗНЕНИИ АТМОСФЕРЫ

Начиная с 70-х годов XX в. мировое сообщество развитых стран осознало, в целом, серьезность экологических проблем и вступило в эпоху создания и внедрения противозагрязнитель- ной техники, выделяя на эти цели огромные финансовые ресурсы, сопоставимые с затратами на космос и машиностроение.

По результатам моделирования в город с населением 1 млн человек ежесуточно поступает 732 тыс. т вещества (вода, пища, топливо). На выходе за каждые сутки образуется около 503 тыс. т вторичного вещества. Из них 500 тыс. т приходится на сточные воды, 2 тыс. т - твердые отходы и 1 тыс. т - газообразные и пылевые загрязняющие вещества. Масса двух последних условно распределена среди основных загрязняющих веществ городской атмосферы следующим образом: твердые частицы - 150 т, диоксид серы - 150 т, оксиды азота - 100 т, углеводороды- 100т и оксиды углерода - 450 т.

Плотность накопления пыли на 1 км2 площади такого города (в модели площадь равна 300 км ) составляет 500 т/год. Из них максимум поступления в приземную атмосферу пыли и загрязняющих веществ в целом приходится на зимние месяцы, когда на полную мощность работают ТЭЦ, ГРЭС и котельные.

Оценка качества воздуха городов производится по сравнению наблюдаемых среднесуточных концентраций с ПДКСС- В последнее время используют также обобщенные показатели качества - индексы загрязнения атмосферы (ИЗА).

Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении. Вместе с тем на распределение (миграцию и концентрацию) всей массы поллютантов оказывают влияние очень многие факторы:

-размещение промышленных предприятий в структуре города; геоморфологические особенности местности;

-особенности выброса загрязняющих веществ: высота

труб, диаметр устья;

-особенности технологии производства, мощность предприятия, способы очистки и утилизации и пр.; физические и химические свойства выбрасываемых веществ, температура пыле-газо-аэрозольных выбросов; состояние атмосферы, роза ветров; режим атмосферных осадков; размер пылевых фракций выбросов и их взаимодействие с поверхностью.

Пыль выбросов классифицируется по абсолютным размерам частиц: крупные частицы (средний размер диаметра 20 мкм) концентрируются в нижнем слое тропосферы (до 3000 м). Они осаждаются под действием силы тяжести, но могут переноситься ветром и на большие расстояния; средняя (полутонкая) пыль с диаметрами частиц 5,0-0,1 мкм. Она в пределах санитарно-защитной зоны осаждается с трудом или не осаждается вовсе. Частицы пыли размером меньше 1 мкм служат ядрами конденсации молекул водяного пара. Для частиц диаметром менее 0,1 мкм из-за броуновского движения осаждение в обычных условиях невозможно (эти частицы называют аэрозолем); тонкая (микроскопическая) пыль (диаметр менее 0,001 мкм). Она не осаждается при нормальных погодных условиях, носит название «частицы Айткена».

Большинство частиц выбросов, удерживающихся в воздухе в течение длительного времени, имеют диаметр 5,0-1,5 мкм.

Тонкая и частично средняя пыль не осаждается в местах выброса при сухой атмосфере и может попасть в воздушные потоки трансграничных региональных и даже глобальных загрязняющих веществ. Однако при влажной атмосфере эти частицы вымываются с осадками и могут оказаться на земной поверхности вблизи мест выброса. Г азообразные поллютанты также, в значительной мере, вымываются из атмосферы и оседают на землю с дождем или снегом. При изучении снежного покрова как депонирующей среды необходимо иметь в виду, что снег не является абсолютно химически инертной средой, он участвует в реакциях обмена с прилегающим воздухом.

Итак, масса загрязненного воздуха высотой до 1000-3000 м накрывает территорию промышленного города. Внутри него эпизодически или непрерывно увеличивается количество загрязняющих веществ, которые оседают на депонирующие среды в пределах территории (почву, снег, донные отложения) либо выносятся за городскую черту по розе ветров. В итоге над городом и вокруг него формируется пятно хронического загрязнения поверхности, которое накладывается на техногенный атмосферный купол тепла (до +5-6 градусов).

Основные негативные последствия загрязнения атмосферного воздуха в урбанизированных районах: снижение солнечной ультрафиолетовой радиации до 30 %, уменьшение продолжительности солнечного сияния до 15 %;

-увеличение по сравнению с фоном газообразных примесей в 5-25 раз ядер конденсации молекул водяного пара- в 10 раз и больше, общей массы пыли - в 10 раз и больше;

-увеличение по сравнению с фоном аэрозольных примесей в 100-1000 раз; повышение времени облачности и туманов летом на 30 %, туманов зимой - на 200 %;

-температура суточного минимума на 1,0-9,0 °С выше;

-скорость ветра: среднегодовая на 20-30 % меньше, сильные порывы- на 10-20 % меньше, штили - на 5-10 % больше;

содержание токсичных тяжелых металлов и канцерогенных веществ в аэрозолях техногенных ландшафтов урбанизированных районов увеличено в среднем в 4-5 раз по сравнению с фоном; повышенный риск заболеваний населения болезнями, характер которых зависит от типа поллютанта (аллергия, заболевания органов дыхания, сердечно-сосудистой системы и пр.); повышенный износ материалов конструкций, строений, памятников архитектуры за счет воздействия различных видов химической, физико-химической и микробиологической коррозии;

-уменьшение площадей, покрытых растительностью, болезни деревьев; локальное изменение климата, биохимических кругооборотов основных компонентов атмосферы (воды, азота, серы, углерода), увеличение количества дождей, преобладание кислотных осадков; отдаленные последствия, связанные с генетическими изменениями.

Климатические факторы играют весьма специфичную роль в миграции и концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. В настоящее время среди большого разнообразия климатических факторов количественному учету при экологических расчетах стали доступны лишь некоторые из них. К ним относятся - температура воздуха и выбросов, скорость и направление ветра, стратификация приземной атмосферы, количество осадков, влажность и некоторые другие.