Лекция 5. Аэрозоли в атмосфере

Учебные вопросы

1. Основные свойства аэрозолей.

2. Классификации аэрозолей.

3. Особенности космических аэрозолей

4. Особенности терригенных аэрозолей

5. Особенности вулканических аэрозолей

6. Особенности океанических аэрозолей

7. Особенности биологических (растительных) аэрозолей

8. Частицы аэрозоля и оптические свойства атмосферы.

9. Аэрозоли и организм человека

Основные свойства аэрозолей

Аэрозоли являются одним из постоянно присутствующих в атмосфере ее компонентов. Они представляют собой двухфазные среды, в которых диспергирующая среда – возух, а дисперсная среда – твердые или жидкие частицы радиусом более 10^-9м. .

1. Многие частицы аэрозоля, состоящие из веществ, растворимых в воде или гигроскопичных, в тропосфере являются атмосферными ядрами конденсации. Вокруг таких частиц в воздушной среде, содержащей в соответствующих количествах водяной пар, могут конденсироваться водяные оболочки. Это приводит к возникновению облаков, влияющих на поток солнечной радиации, достигающий земной поверхности, туманов и атмосферных осадков. Тем самым частицы аэрозоля способны существенно влиять на климат планеты.

2. В стратосфере, мезосфере и ионосфере, где водяного пара гораздо меньше, взвешенные частицы водяных оболочек, как правило, лишены и представляют собой пылевые частицы, которые влияют на их прозрачность, температурный режим, распределение некоторых парниковых газов, образование и разрушение озона. Тем самым они оказывают существенное влияние на радиационный режим планеты. Повышение их содержания в воздухе влечет за собой увеличение альбедо атмосферы, коэффициента поглощения в ней солнечной радиации и уменьшение ее потока, поступающего в биосферу. Последнее вызывает похолодание на земной поверхности, тем более сильное, чем больше накапливается в атмосфере пыли. Так, в 1963 году, выброс пыли в атмосферу, сопровождавший извержение вулкана Агунг (о. Бали, Индонезия), вызвал похолодание в умеренных широтах северного полушария на 0.6^оС.

3. Аэрозоли загрязняют содержащимися в них веществами атмосферные осадки. При этом загрязняются почвы и водоемы. Многие вещества, содержащиеся в аэрозолях, токсичны.

4. В аэрозолях, в результате происходящих в них фотостимулированных и темновых химических реакций, образуются многие из подобных загрязняющих веществ, а прочие непосредственно поступают в них с подстилающей поверхности.

5. Присутствие в воздухе частиц аэрозолей влияет на здоровье человека. Эти частицы вызывают раздражение дыхательных путей и легких. Среди них также присутствуют болезнетворные микроорганизмы и растворимые в воде токсичные соединения, способные проникать из альвеол легких в кровь и через нее воздействовать на органы.

6. Поскольку при диспергировании твердых и жидких веществ суммарная площадь поверхности, на которой протекают химические реакции с газами существенно возрастает, возрастает и скорость этих реакций. Вследствие этого пожаро и взрывоопасность любых веществ в форме аэрозоля возрастает. Присутствуют среди них и вещества, активно потребляющие кислород и потому способствующие тушению пожаров. Вследствие указанного свойства, в двигателях внутреннего сгорания топливо в камеры сгорания поступает в форме аэрозолей.

7. Благодаря многим аэрозолям существуют запахи. Поэтому некоторые из них используют в качестве дезодорантов, духов, пудры. Другие применяют в медицине как лекарства (ингаляция). Третьи используются животными в качества маркеров своей территории, поиска партнеров и добычи.

8. Благодаря аэрозолям существуют многие оптические явления в атмосфере (сумерки, гало, венцы, радуга и др.)

Содержание в воздухе частиц аэрозоля в последние десятилетия неуклонно возрастает, что делает проблему защиты атмосферы от загрязнения ими весьма актуальной.

Содержание в атмосфере некоторых видов взвешенных частиц нормируется. Сведения о максимальноразовых и среднесуточных значениях их ПДК представлены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальноразовые (м.р.) и среднесуточные (с.с.) ПДК для нормируемых в свободной атмосфере взвешенных частиц

Код	Наименование	Класс опасн.	ПДК м.р. (мг/м3)	ПДК с.с. (мг/м3)
2902	Взвешенные вещества	3	0.5	0.15
2903	Зола сланцевая	3	0.3	0.1
2904	Мазутная зола теплоэлектростанций	2		0.002
2907	Пыль неорганическая, с содержанием SiO2 более 70%	3	0.15	0.05
2908	Пыль неорганическая, с содержанием SiO2 от 20 до 70% (цемент, амот и др.)	3	0.3	0.1
2909	Пыль неорганическая, с содержанием SiO2 менее 20% (доломит и др.)	3	0.5	0.15
2917	Пыль хлопковая	3	0.5	0.05
2918	Пыль цементного производства	3		0.02

Наиболее опасными являются частицы аэрозоля, в составе которых присутствуют радионуклиды. Именно такие частицы выбрасываются в атмосферу при ядерных испытаниях, а также образовались в результате аварии на ЧАЭС (26 апреля 1986 г.). Поскольку среди радионуклидов, которые могут присутствовать в таких частицах, могут быть относительно долгоживущие Cs-134, Sr-90 и др., они способны оставаться опасными десятилетиями и столетиями, находя все новых жертв. Данные частицы столь опасны, что ПДК для них не установлено. Одной частицы на кубические километры воздуха достаточно для того, чтобы убить не только человека но доже слона.