14.1.1. Токсический смог

Главной причиной токсического смога является повышенная концентрация S0₂ в атмосфере. Дополнительное поступление S0₂ в атмосферу началось сразу, как только человек стал использо­вать каменный уголь для отопления жилищ, а затем и в про­изводстве. Каменный уголь, особенно низкосортный, всегда со­держит серу (до 3 %), которая при сжигании угля превращается bS0₂:

В настоящее время главным источником SO2 являются тепловые электростанции, работающие на угле или нефтяном мазуте, в ко­тором также содержатся сероорганические соединения или сера (0,1-3,5 %). Загрязнение атмосферного воздуха оксидом серы(4) происходит особенно интенсивно в результате газовых выбросов при получении оксидов металлов обжигом сульфидных руд и при производстве целлюлозы сульфитным методом.

Накопление S0₂ в атмосфере сопровождается образованием сер­нистой и серной кислот вследствие его взаимодействия с парами воды и кислородом:

При высокой влажности воздуха наличие кислотных продуктов приводит к образованию густого тумана, который захватывает так­же частицы сажи и пыли. Такой токсичный туман называется токсическим смогом или "лондонским смогом", в память о тра­гедии в 1952 г., когда в Лондоне от него погибло 3200 человек. Токсический смог чаще всего образуется зимой. При внезапном резком охлаждении земли верхний, более теплый слой воздуха создает подушку, препятствующую рассеиванию газов нижних сло­ев. Это явление называется инверсией температуры.

Таким образом, токсический смог образуется при загрязне­нии атмосферы оксидом cepы(IV), высокой влажности воздуха, наличии инверсии температуры в приземном слое и при отсутст­вии ветра в данной местности.

Оксид cepы(IV) особенно опасен для здоровья людей, стра­дающих заболеваниями дыхательных путей. Так, при концен­трации S0₂ в воздухе 0,5 мг/м³ заболеваемость бронхитом у на­селения составит 6 %, при 1,0 мг/м³ - 13,2 %, при 5 мг/м³ -71,2 %, а при концентрации 6,8 мг/м³ все население заболеет бронхитом.

Основной вред окружающей среде наносит не столько сам SO2, сколько продукт его окисления SO3 и кислоты H2SO3 и H2SO4, которые являются причиной кислотных дождей.

14.1.2. Фотохимический смог

В настоящее время в связи с резким увеличением численно­сти транспортных средств в больших городах основную угрозу для горожан представляет фотохимический смог, который впер­вые был отмечен в 1944 г. в Лос-Анджелесе. Для образования фотохимического смога необходимы следующие условия:

• интенсивное солнечное излучение;

• наличие в воздухе углеводородов и их производных, а так­же оксидов азота;

• наличие в приземном слое атмосферы застойной зоны над данной местностью, чему способствуют отсутствие ветра и инвер­сия температуры, препятствующие рассеиванию приземного слоя.

Появление в городском воздухе углеводородов, их производ­ных и оксидов азота при использовании транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания объясняется следующими реакциями, протекающими в двигателях.

При недостатке кислорода:

При избытке кислорода бензин сгорает полностью, но из-за высокой температуры в камере сгорания при участии азота воз­духа образуются оксиды азота:

В среднем автомобиль с бензиновым двигателем за пройденные 15 тыс. км потребляет 4350 кг кислорода, а выбрасывает 3250 кг оксида углерода(4), 530 кг оксида углерода(2), 93 кг углево­дородов, 30-70 кг альдегидов и 25-30 кг оксидов азота. Фото­химические превращения оксидов азота в воздухе сопровожда­ются образованием озона:

Таким образом, в городском воздухе появляется сложная смесь углеводородов, альдегидов, оксидов азота, кислорода и озона, в состав которой входят как восстановители, так и окислители. Взаимодействие этих продуктов под действием солнечной радиа­ции приводит к образованию сильнотоксичных пероксиацилнитратов (ПАН):

ПАН вызывают сильное раздражение слизистых оболочек ды­хательных путей и глаз, так как при контакте с водой образуют различные кислоты и активные радикалы, которые, взаимодей­ствуя с живыми тканями, повреждают их. Сохранение смоговой ситуации в течение длительного времени приводит к повыше­нию заболеваемости и смертности прежде всего детей и пожи­лых людей. Фотохимический смог оказывает вредное воздейст­вие и на растительность, вызывая образование "металлического" налета на листьях, их увядание и гибель. Кроме того, фотохи­мический смог усиливает коррозию металлов, разрушение ре­зины и других материалов.

У худшение видимости во время смога (появление голубова­той дымки) связано с присутствием аэрозольных частиц. Воз­никновение аэрозолей и последующее их удаление за счет взаи­модействия с пылью и парами воды, приводящего к агрегации и осаждению частиц, является одним из основных путей само­очищения атмосферы.