Основные процессы трансформации загрязняющих веществ
В химии атмосферы загрязняющие атмосферный воздух вещества подразделяются на первичные и вторичные. Первичными,называют вещества, непосредственно поступающие в атмосферу от всех источников выбросов.Вторичные, представляют из себяпродукты трансформациив атмосфере первичных веществ. Во многих случаях вторичные примеси оказываются более токсичными, чем исходные вещества. Наиболее изученным является процесс образования в фотохимического смога. Данный процесс происходит под воздействием на загрязненный городской воздух ультрафиолетового излучения Солнца, которое служит катализатором цепных химических реакций. Для образования фотохимического смога необходимо, чтобы под влиянием кванта УФИ (hv) диоксид азота, постоянно присутствующий в воздухе современных городов, превратился в оксид азота и при этом образовался атом кислорода: NO2 + hv = NO + O
Атомарный кислород (О), вступая в реакцию с молекулярным кислородом воздуха (О2), обусловливает образование озона (О3): O+ O2= O3 Часть образовавшегося озона расходуется на окисление оксида азота: NO + O3 = NO2 + O2 диоксид азота вновь может разлагаться под влиянием УФИ, продолжая цепь реакций. Остальной озон и часть атомарного кислорода взаимодействуют с углеводородами и другими органическими соединениями:
RH + О = R + ОН
Часть образовавшихся при этом свободных радикалов (R) реагирует последовательно с молекулярным О, вновь регенерируя озон.
|
|
|
R + О2 = RО2;
RО2 + О2 = RО + О3.
Конечными продуктами этих реакций являются свободные радикалы (R) и другие органические соединения, обладающие высокой реакционной способностью и по этой причине получившие название фотооксиданты.
Многие химические вещества, поступающие с выбросами в атмосферный воздух, взаимодействуют с каплями туманов, облаков, осадков. К основным загрязнителям атмосферы, которые являются источниками образования кислотных дождей, относятся диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС).
Двуокись серы, поступая в атмосферный воздух, окисляется кислородом воздуха до трехокиси, которая сразу же реагирует с водяными парами, образуя сернистую кислоту, которая, постепенно окисляясь, превращается в серную кислоту. SO2 + O2 = SO3
SO3 + H2O = H2SO4 – серная кислота (в виде капелек)
SO2 + H2O = H2SO3 – сернистая кислота
H2SO3 + О2 = H2SO4 – серная кислота (в виде капелек).
Большая часть двуокиси серы превращается в серную кислоту в течение нескольких дней после ее выброса в атмосферу.
Влияние погодных условий на распространение загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы.
Уровень приземной концентрации вредных веществ в атмосфере от стационарных и подвижных объектов промышленности и транспорта при одном и том же массовом выбросе может существенно меняться в атмосфере в зависимости от техногенных и природно-климатических факторов.
|
|
|
Под техногенными факторами будем понимать интенсивность и объем выброса вредных веществ; высота расположения устья источника выбросов от поверхности земли; размер территории, на которой осуществляются загрязнения; уровень техногенного освоения региона.
К природно-климатическим факторам распространения загрязняющих веществ обычно относят:
· режим циркуляции атмосферы, ее термическую устойчивость;
· атмосферное давление, влажность воздуха, температурный режим;
· температурные инверсии, их повторяемость и продолжительность;
· скорость ветра, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров (0¸1 м/с);
· продолжительность туманов;
· рельеф местности, геологическое строение и гидрогеологию района;
· почвенно-растительные условия (тип почв, водопроницаемость, пористость, гранулометрический состав почв, состояние растительности, состав пород, возраст, бонитет);
· фоновые значения показателей загрязнения природных компонентов атмосферы;
· состояние животного мира
|
|
|
В природной среде непрерывно меняются температура воздуха, скорость, сила и направление ветра. Поэтому распространение энергетических и ингредиентных загрязнений происходит в постоянно меняющихся условиях. Процессы разложения токсических веществ в высоких широтах при малых значениях солнечной радиации замедляются. Осадки и высокие температуры, наоборот, способствуют интенсивному разложению веществ. Более высокая температура у поверхности земли в дневное время заставляет воздух подниматься вверх, что приводит к дополнительной турбулентности. Ночью температура у поверхности земли более низкая, поэтому турбулентность уменьшается. Это явление приводит к уменьшению рассеивание отработавших газов.
Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии. Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного «потолка». В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии - повторяемость высот нижней границы.
Сочетание природных факторов, определяющих возможный уровень загрязнения атмосферы, характеризуется метеорологическим и климатическим потенциалом загрязнения атмосферы. Уменьшение концентраций вредных веществ в атмосфере происходит не только вследствие разбавления выбросов воздухом, но и из-за постепенного самоочищения атмосферы.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1008; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!