10.Загрязнения атмосферы и его экологические последствия

Проблема чистоты атмосферы возникла вместе с

развитием промышленности и транспорта,первоначально

работавших на угле,а затем на нефти.В течение двух сто ­

летий задымление воздуха практически имело местный ха ­

рактер.Дым и копоть сравнительно немногочисленных в те

времена заводских,фабричных и паровозных труб почти

полностью рассеивались на большом пространстве.Однако

быстрый и повсеместный рост промышленности и транс ­

порта в XX в.привел к такому увеличению объемов и ток ­

сичности выбросов,которые уже не могли быть рассеян ­

ными в атмосфере до безвредных для природной среды и

человека концентраций.

Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусст ­

венное происхождение.К естественным факторам относят ­

ся:внеземное загрязнение воздуха космической пылью;

земное загрязнение при извержении вулканов,выветрива ­

нии горных пород,пыльных бурях,лесных пожарах,возни ­

кающих от молний,выносе морских солей.Естественное

загрязнение может быть также неорганическим и органиче ­

ским.К органическим загрязнениям относятся:планктон,

бактерии,в том числе и болезнетворные,споры грибков,

пыльца растений.

Главными и наиболее опасными источниками искусст ­

венного загрязнения атмосферы являются промышленные,

транспортные и бытовые выбросы.

Все промышленные источники загрязнения атмосферы

подразделяются на организованные и неорганизованные.К

организованным источникам относятся выбросные трубы,

шахты,дефлекторы и т.п.К неорганизованным -открытые

склады сырья,карьеры,хранилища твердых и жидких от ­

ходов,места загрузки и выгрузки железнодорожных ваго ­

нов,автомашин.Обычно неорганизованные источники по

высотному расположению относятся к наземным.

I

110 Загрязнение атмосферы и его экологические последствия 105

К высоким точечным источникам относятся трубы,че ­

рез которые производится выброс в верхние слои атмосфе ­

ры технологических газов и загрязненного вентиляционно ­

го воздуха.От высоких источников максимальное загрязне ­

ние приземного слоя воздуха наблюдается на расстоянии,

превышающем в 10-40 раз высоту трубы,а при удалении

от этой зоны в подветренную сторону концентрация за ­

грязняющих веществ убывает.

Форма дымовой струи и связанное с этим распределение

концентрации примесей у земли зависят от метеорологиче ­

ских условий,и прежде всего от скорости ветра и верти ­

кальной стратификации температуры воздуха.На рис.1.27

показаны типы дымовых струй в зависимости от распреде ­

ления температуры воздуха по высоте:

Рис.1.27.Разновидности дымовых струй в атмосфере:

/— стратификация температуры воздуха при сухоадиабатическом

градиенте;2 -фактическая стратификация;а,б,в,г,д — различные

случаи стратификации.•(06 Глава 1.ОСНОВЫ МЕТЕОРОЛОГИИ

а)неустойчивая стратификация в слое воздуха,в кото ­

ром находится труба,т.е.когда вертикальный температур ­

ный градиент больше сухоадиабзтического градиента (у >у с ).

Такое состояние наблюдается летом днем в ясную погоду.

Нагревающийся у земли воздух поднимается вверх,а более

холодный воздух опускается,и в результате вертикального

перемешивания воздуха образуются волнообразные струи в

виде совокупности клубов дыма,переносимых крупными

вертикальными вихрями по направлению ветра.Поскольку

клубы дыма достигают земной поверхности сравнительно

близко от трубы,максимальная приземная концентрация

для данной высоты трубы сравнительно велика,но с удале ­

нием от источника по направлению ветра быстро снижается;

б)вертикальный температурный градиент близок к су-

хоадиабатическому (у ~у с ),что соответствует безразлично ­

му состоянию равновесия объемов воздуха.При этом на ­

блюдается конусообразная струя,и задымление в при ­

земном слое может сказаться на значительном удалении от

источника при небольших концентрациях;

в)в условиях устойчивой стратификации (у <у в )образу ­

ется веерообразная струя при слабом вертикальном и попе ­

речном рассеянии.Здесь также зона наибольших концен ­

траций будет находиться на значительном удалении от

источника выбросов.То есть с точки зрения загрязнения

приземного слоя воздуха устойчивая стратификация не

считается неблагоприятной,но она может быть неблаго ­

приятной,если выброс происходит из наземного источника

или высота трубы ниже близкорасположенных зданий;

г)верхняя граница приземного устойчивого (инверси ­

онного)слоя находится ниже уровня выброса.При этом

создаются наиболее благоприятные условия рассеяния вы ­

бросов,так как в этом случае образуется так называемая

приподнятая струя и рассеяние происходит в слое выше

верхней границы инверсии,которая препятствует переносу

примеси к земле.Летом такие условия обычно могут суще ­

ствовать на протяжении нескольких часов,главным обра ­

зом ночью.Зимой эти условия могут сохраняться продол ­

жительное время;

д)при переходе от ночной инверсии к дневной неустой ­

чивости в ясное летнее утро приземная инверсия,разруша-