3. Нормування антропогенного забруднення повітряного середовища.

3.1. Розподіл домішок у приземному шарі атмосфери.

3.1.1. Атмосферні процеси, що сприяють розсіюванню домішок.

Атмосферні потоки відіграють основну роль у переносі промислових викидів у повітрі на великі відстані і трансграничне забруднення атмосфери.

Розподіл домішок на великі відстані розраховуються по траєкторії руху повітря, уздовж якого визначається і сухе, і вологе випадання забруднюючих речовин на землю.

На процеси розсіювання впливають нижні шари атмосфери (з більшою щільністю). Визначальну роль у забрудненні атмосфери грає тропосфера (нижній шар – 8/10 всієї атмосфери). У ній температура швидко знижується до крапки тропопаузи, над полюсами 9км, над екватором 15км, на цьому рівні температура дорівнює 0⁰С.

Від тропопаузи починається стратосфера, за 50км у ній температура знижується до -85⁰С. Це значення досягається на рівні 80км над екватором. Озон О₃ знаходиться по всій атмосфері на рівні 15 – 20км, його максимальна концентрація – озоновий екран, що визначає фізико-хімічні властивості атмосфери. Його концентрація коливається в залежності від географічної широти, висоти над рівням моря і часу року:

- максимум – 30км, в екваторіальних районах,

- мінімум – 418км, на полюсах.

Основна маса водяних парів концентрується в стратосфері і надходить у тропосферу. У стратосфері концентрація Н₂О в 10000 разів нижче, ніж у тропосфері.

Основні повітряні потоки обумовлюють розсіювання домішок.

Горизонтальні потоки: більш швидкі – західні, переважають у помірних широтах і досягають максимальної швидкості поблизу тропопаузи: 35м/с. З огляду на таку швидкість, речовини, що забруднюють, можуть обігнути Земну кулю за 12 діб.

Вертикальні потоки: утворяться у випадку об'єднання західного і східного вітрів з вертикальними потоками в нижніх широтах. Утворюється лійка Гадлея. Вона відповідальна за обмін повітряних мас між південною і північною півкулями. Швидкість може підвищуватися на рівні екватора приблизно до 30м/с.

Вітряні потоки різні по шарах:

• у тропосфері домішки поширюються швидко по вертикалі;

• у стратосфері повільно, з швидкістю 2 – 3м/с.

Швидкості вертикальних потоків повітряних мас обумовлюють час перебування домішок у цих шарах.

По статистичних розрахунках: легкі домішки можуть залишатися до 2-х років у стратосфері, або поблизу тропосфери; 3-є діб - у верхній тропосфері; 6-10 діб – у нижній тропосфері.

Тверді частки швидше осаджуються на землю під дією сили ваги. Швидкість осадження залежить від розмірів, самі небезпечні – у діаметрі до 10мкм.

Склад атмосфери знаходиться в стані динамічної рівноваги, що підтримується кліматичними умовами:

- переміщення повітряних мас;

- опади;

• температура, тиск, щільність.

Таблиця 3.1.

Характеристика основних зон атмосфери.

Назва	Верхняграниця- нижняграниця, км	Температура шарів, оС
		Нижня границя	Верхня границя
Тропосфера	0-11	+15	-56
Стратосфера	11-50	-56	-2
Мезосфера	50-85	-2	-92
Термосфера	85-500	-92	+1200

Верхня границя атмосфери чітко не виділяється. Усереднена температура на середніх широтах зменшується з висотою. До 11км над рівнем моря: середня температура, на рівнем моря – 288⁰C , а на висоті 11км – 216,7⁰C.

Стандартний температурний градієнт:

. (3.1)

Середній атмосферний тиск над рівнем моря Р_атм.=101,3 кПа, за умови середньому тиску, що відповідає, над рівнем моря й усередненої багаторікової температурі, рівної 15⁰С, розподіл тиску з висотою визначається міжнародною барометричною формулою:

. (3.2)

На рис.3.1 показано розподіл тиску і температури повітря атмосфери по висоті:

Рис. 3.1. Графік розподілу Р та t з висотою.

Температурна стратифікація атмосфери підсилює пересування повітряних мас. У звичайних умовах з підвищенням висоти вона сильно падає. Це адіабатичний процес, протікає без припливу та віддачі тепла, отже, потік повітря, що піднімається, прохолоджується в шарах помірного тиску. І, навпаки, занепале повітря буде нагріватися за рахунок збільшення тиску. Цей процес добре описується градієнтом, зміна температур на 1⁰С відбувається протягом кожних 100м.

Бувають періоди з понад градієнтом, швидке, активне переміщення теплих мас нагору, а холодних униз – конвекція.