Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
Если пыль и аэрозоли достигают верхних слоев тропосферы, то они могут проникнуть и в стратосферу с помощью горизонтальных воздушных потоков между тропосферой и стратосферой с завихрениями на флангах (рис. 2.2).
При вулканических извержениях частицы золы и пыли могут подниматься на высоту до 20 км и выше, как это наблюдалось на о. Кракатау в 1883 г. и о. Святой Елены в 1980 г. Продолжительность существования пыли и аэрозолей в стратосфере составляет 1—3 года.
2.1. Пыль и аэрозоли
21
Рис. 2,1. Пояс ветров Земли.
0,мкг/м3 400
Стратосфера Тропопауза .
Разрывы
Y /'
-V Тропосфера у |
ч,__..
Полюс 60* 30 Экватор
Рис. 2.2. Вертикальное строение атмосферы Земли.
22
2. Изменения в атмосфере
Атмосферные пыль и аэрозоли, накапливающиеся над городами и промышленными зонами, имеют лишь региональное значение. Они образуют сгущения над первоначальными источниками, но при сильном движении воздушных масс эти загрязнения могут разноситься в подветренную сторону.
В областях с умеренным климатом выделение пыли в атмосферу заметно зависит от времени года; ее образование по естественным причинам достигает максимума в жаркие летние месяцы, а выделение пыли антропогенного происхождения над городами и густо населенными районами максимально в отопительный зимний период. Главной причиной в последнем случае являются продукты, образующиеся при. работе промышленных и бытовых котельных.
Область распространения пыли и аэрозолей, образующихся в закрытых помещениях, имеет четко ограниченный местный характер. При с<гсутствии вентиляции и вытяжных устройств кон-центрация загрязнений может приобрести такие размеры, что станет опасной для организма. Это особенно характерно для загрязнений, вызывающих аллергию.
2.1.3. Состояние загрязнений в атмосфере
2.1.3.1. Влияние загрязнений на тепловой режим атмосферы
Атмосферная пыль и аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и поглощения лучей. Эти процессы, связанные с действием диоксида углерода и других газов, поглощающих ультрафиолетовое излучение, заметно влияют на климат и нуждаются в более подробном рассмотрении.
У частиц с диаметром более 1 мкм поглощение инфракрасных лучей значительно возрастает, в результате чего воздушные слои, содержащие подобные частицы, нагреваются, а нижние слои соответственно остаются более холодными. Частицы меньшего размера способствуют рассеянию света, но при диаметре менее 0,4 мкм (т. е.. меньше, чем длина волны видимого света) они не оказывают заметного влияния на рассеяние света, хотя в соответствии со своей химической структурой могут поглощать ультрафиолетовые лучи.
Частицы темного цвета, например частицы сажи, естественно, сильнее всего поглощают видимый свет и инфракрасные лу
2J. Пыль и аэрозоли
23
чи, что приводит к самому интенсивному охлаждению земной поверхности (см. разд. 8.7).
Основная часть тропосферных и стратосферных аэрозолей состоит из частиц диаметром порядка 1 мкм и меньше. Эти частицы в первую очередь приводят к рассеянию в видимой области спектра, инфракрасное излучение они поглощают незначительно. В настоящее время плотность аэрозолей в тропосфере такова, что она приводит к понижению температуры земной поверхности приблизительно на 1,5° С. В качестве сравнения можно отметить, что облака и водяные пары в атмосфере понижают температуру земной поверхности примерно на 15° С. Если содержание аэрозолей в тропосфере увеличится в два раза, то это вызовет охлаждение земной поверхности более чем на 1,5° С, но не в два раза. Принято считать, что кратковременные изменения содержания аэрозолей могут привести к !шшатическим изменениям. Но эти предположения некорректны, поскольку влияние загрязнений атмосферы аэрозолями следует рассматривать в совокупности с другими факторами: отражательной способностью земной поверхности, содержанием в тропосфере газов, поглощающих тепло, а также с наличием в стратосфере газов, разрушающих озон.
В настоящее время отсутствуют данные о влиянии аэрозолей в стратосфере при высоте около 20 км на температуру в тропосфере и климатические изменения. Даже мощные вулканические выбросы не вызывают заметных климатических изменений, хотя при этом температура в стратосфере поднимается на несколько градусов. Так, например, при извержении вулкана Агунг на о. Бали в 1963 г. в течение трех лет существовал стратосферный слой из частиц пыли и аэрозолей, вызвавший повышение температуры в загрязненной нижней части стратосферы на 6—7° С по сравнению с первоначальным значением до извержения. При этом температура нижних слоев воздуха, близких к поверхности земли, понизилась всего на несколько десятых градуса, что не вызвало заметных климатических изменений.
Проведенные в США исследования показали, что за прошедшие 20 лет содержание ^сернокислотных аэрозолей в стратосфере ежегодно увеличивается примерно на 9%. Этот прирост приводит к постоянному появлению в ней серусодержатцих образований антропогенного происхождения. Каждые 7,5 лет плотность сернокислотных аэрозолей в стратосфере удваивается. При такой скорости прироста сернокислотных аэрозолей за 25 лет их плотность удесятеряется. Это окажет такое же действие, что и извер
