Аэрозольное загрязнение атмосферы Наиболее активная и объемная причина загрязнения атмосферы – это аэрозоли - созданные человеком либо естественные смеси жидких или твёрдых частичек в газовой среде и, соответственно, в атмосферном воздухе.
Аэрозоли – аэродисперсные (коллоидные) системы, в которых неопределяемо долгое время могут находиться во взвешенном состоянии твердые частицы (пыль) капельки жидкости, образующиеся либо при конденсации паров, либо при взаимодействии газовых сред, либо попадающие в воздушную среду без изменения фазового состава.
Воздух или газ являются дисперсной средой, а твердые и жидкие частицы — дисперсной фазой. Значительная часть аэрозолей формируется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром.
Появление их в воздушной оболочке Земли может не быть связано с деятельностью человека. Это – результаты пожаров на огромных площадях с выделением продуктов сгорания и угарных газов, выбросы пепла при вулканической активности, пылевые бури. Все эти природные феномены сопровождаются выпадением больших объемов мелкодисперсных элементов в атмосферу.
В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана. По своему происхождению аэрозоли подразделяются на и Естественные Искусственные возникают в природных условиях без участия человека. поступают в тропосферу при извержении вулканов, сгорании метеоритов, при возникновении пылевых бурь, а также при лесных и степных пожарах. тепловые электростанции, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в них обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода (несгоревший уголь, сажа, смола); реже – оксиды железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест.
Два недавних исследования показали , что последняя разновидность аэрозолей существенно влияет на окружающую среду, провоцируя изменение погоды и климата. Команда исследователей из университета Мэриленда выяснила, что увеличение загрязнения воздуха строительными компаниями, электростанциями и другими источниками создаёт антропогенные аэрозоли, которые способны влиять на процесс образования облаков и обуславливать снижение уровня осадков в более засушливых регионах и, наоборот, повышение его в более влажных. Это может приводить в одних регионах к засухам, а в других – к существенному ухудшению погодных условий в виде снегопада, дождя и снижения температуры.
По данным учёных, толщина облаков в загрязненных регионах может быть в два раза больше, чем их толщина в чистых регионах, кроме того, вероятность сильных дождей удваивается. Это было первое исследование с целью выявить зависимость между сменой погоды и действием аэрозолей.
Как подтверждение сложности и двоякости науки об атмосфере и климате, другое исследование сделало вывод о том, что аэрозоли антропогенного происхождения вовсе не тотально плохи. В исследовании говорится, что облака, утолщенные таким способом, блокируют действие солнечной радиации, сохраняя планету более прохладной. Данные этого исследования были опубликованы в журнале Science. Кроме того, аэрозоли, будучи мельчайшими каплями жидкости, отражают солнечный свет обратно в космос, что также способствует контролю температуры на Земле.
Но есть и третий тезис, не получивший широкого распространения. Натали Маховальд, исследователь по климату из Корнельского университета и автор упомянутой статьи в Science говорит, что искусственные аэрозоли, содержащие железо, азот и фосфор, являются, по сути, удобрениями и, оседая на поверхности планеты, стимулируют рост растений на суше и фитопланктона в океане. В свою очередь эти растения потребляют больше углекислого газа в атмосфере, что может стать на сторону борьбы с глобальным потеплением.
Это не первый случай, когда эти противоречивые вопросы были подняты. Многие люди утверждают, что ликвидация угольных электростанций могла бы навредить планете, поскольку их выбросы не будут блокировать солнечную радиацию, что приведёт к постепенному увеличению температуры воздуха. Но доктор Маховальд говорит, что аэрозоли антропогенного происхождения в любом случае нужно обуздать просто по причине того, что они причиняют вред здоровью человека.
Независимо от происхождения и условий образования аэрозоль, содержащий твердые частицы размером менее 5, 0 мкм, называется дымом, а содержащий мельчайшие частицы жидкости – туманом.
Время пребывания частиц в атмосфере зависит как от их размеров и плотности, так и от состояния атмосферы (скорости ветра, состава, температуры). Крупные частицы обычно не переносятся в верхние слои атмосферы и оседают в течение нескольких часов вблизи источников их образования с рассеиванием у земной поверхности в подветренную сторону. Поэтому над крупными промышленными центрами образуются мощные скопления пылей и аэрозолей. Мелкие частицы (размер частицы меньше 1 мкм) имеют время пребывания в нижних слоях атмосферы 10– 20 суток.
Атмосферная пыль и аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и поглощения лучистой энергии. При достаточно длительном сохранении интенсивных загрязнений атмосферы это приводит к понижению температур и локальным изменениям климатических условий, что наиболее заметно в крупных городах и промышленных центрах. Пыль и аэрозоли играют заметную негативную роль в процессах коррозии металлических и силикатных материалов из-за образования на поверхностях отложений.
По санитарным нормам среднесуточная предельно допустимая концентрация нетоксичной пыли в атмосферном воздухе населенных мест должна составлять 0, 15 мг/м 3, однако в действительности концентрация пыли чаще бывает значительно больше. В среднем в воздухе большого города содержится от 3, 0 до 10, 0 мг/куб. м. аэрозоля. Размеры частиц от 0, 02 до 200 мкм. В сосновом лесу в безветренную погоду, над озером или рекой – до 1, 0 мг/куб. м.
Аэрозоли: вред для здоровья
Снижение потока солнечного излучения уменьшает образование (воздействием УФ-лучей) витамина В 3 УФ-лучи уничтожают некоторые микроорганизмы, оказывая стерилизующее действие. Недостаток УФлучей повышает риск инфекционных бактериальных заболеваний у растений и животных. Длительный контакт с аэрозолями чреват развитием бронхиальной астмы проходя через дыхательные пути, запускают в них аллергическую реакцию, что способствует отеку стенки бронхов и выработке густой, вязкой мокроты
Способны оказывать и химическое действие на организм. Систематическое вдыхание пыли, богатой различными металлами или оксидом кремния, через годы приводит к таким болезням как силикоз, асбестоз, металлоз легких.
Карта : аэрозольное загрязнение Земли Лидерство по концентрации аэрозолей принадлежит Китаю. На карте американского аэрокосмического агентства NASA хорошо видна зависимость концентрации аэрозолей от сгорания органики: европейская часть России помечена красным цветом – наивысшая концентрация взвешенных частиц в атмосфере. Этак карта была сделана американцами в сентябре 2010 года – когда эта территория была охвачена лесными пожарами.
год спустя, в сентябре 2011 года, видно, что концентрация аэрозолей на территории европейской России пришла в норму Но если сравнить эти две карты, то заметно, что за этот год концентрация взвешенных частиц в прибрежной части Китая не изменилась – там она как превышала, так и превышает норму в 9 -12 раз. Такой же осталась концентрация аэрозолей и в Западной Африке, но там природа их появления объясняется ветрами, сдувающими в этом направлении микрочастицы из пустыни Сахара. На территории Бразилии причиной этой аномалии является сведение лесов, из-за чего там происходит эрозия лёссовых почв, частички которой поднимаются в воздух.
Карта (сделанная в октябре 2011 года) показывает размер взвешенных частиц. Зелёным отмечены крупные аэрозоли – свыше 5 мкм в диаметре, оранжевым – менее этой величины. Крупные частицы, как правило, обусловлены природными факторами (песчинки, соли), мелкие – техногенными (сажа, смолы). При этом чем крупнее частица, тем быстрее она осаждается на землю (как правило, в течение 12 -36 часов). Самые же опасные для человека частицы размером 1 -5 мкм могут «висеть» в воздухе 10 -20 суток.
На карте показана концентрация углекислого газа. И снова наивысшая его концентрация наблюдается на востоке Китая:
О прямой связи загрязнения атмосферы и здоровья человека можно судить ещё по одной карте. На ней показана смертность от респираторных (лёгочных) заболеваний. И снова Китай – в числе лидеров по этому печальному показателю (наряду с Индией):
к 2015 году потребления угля в Китае вырастет до 1 млрд тонн (из них 200 млн тонн импортируется). Китай является страной, которая выбрасывает в атмосферу наибольшее количество углекислого газа в мире – около 9 млрд тонн ежегодно. Причём это загрязнение атмосферы уже не объяснить слишком большим населением страны – по объёму выбросов углекислого газа на 1 человека Китай недавно обошёл Францию (6, 1 тонны в год против 6 тонн). Согласно данным Мирового банка, среди 10 самых экологически загрязнённых городов мира 6 находятся в Китае. По данным министерства окружающей среды КНР год, из 488 исследованных городов в 258 выпадают кислотные осадки. Фактически Китай сегодня превратился в одну большую аномально грязную зону. Выбросы загрязняющих веществ в Китае привели к неожиданному эффекту – локальному похолоданию (особенно на северо-востоке страны, а также вокруг Шанхая). В то время как в целом по миру средняя температура растёт, в Китае за последние 10 лет она упала в среднем на 0, 2 градуса. - Люди, как правило, обращают внимание лишь на нагревательный эффект углекислого газа, в то время как рост китайской экономики сопровождался огромными выбросами серы. Последняя, напротив, охлаждала атмосферу, – объясняет Роберт Кауфман из Бостонского университета.
Скачать презентацию Аэрозольное загрязнение атмосферы Наиболее активная и объемная причина
Аэрозольное загрязнение атмосферы.pptx