Приземная часть атмосферного бассейна

Чистый и сухой воздух на уровне моря представляет собой механическую смесь нескольких газов: азот – 78,08%, кислород – 20,95%, аргон – 0,93%, углекислый газ – 0,03%. На долю остальных газов – неона, гелия, метана, криптона, ксенона, водорода, йода, угарного газа и оксидов азота – приходится менее 0,1%.

Загрязнение атмосферы – изменение газового состава атмосферы в результате привнесения в нее примесей. Выделяют загрязнение воздуха:

1) антропогенное – обусловлено выбросами от различных отраслей хозяйственной деятельности человека;

2) естественное – вызывается природными процессами.

Наиболее распространенными примесями в атмосфере являются:

- твердые частицы (пыль или сажа, копоть);

- сернистый газ (SO₂);

- окись углерода (CO);

- окислы азота (NO);

- в последние годы – формальдегид (HCHO).

Сернистый газ поступает в атмосферу, главным образом, при сжигании твердого и жидкого топлива, содержащих серу (каменный уголь, мазут), а окислы азота – при сжигании топлива при высоких температурах в транспортных двигателях, на тепловых электростанциях и некоторых промышленных объектах. Сжигание органического топлива приводит к поступлению в атмосферу окислов углерода (CO₂ и СО). Наличие формальдегида в атмосфере обусловлено выбросами автотранспортных средств в сочетании с высокой интенсивностью солнечной радиации.

Основными источниками выбросов ЗВ в атмосферу на территории РБ являются автотранспорт, объекты энергетики и промышленности. На долю передвижных источников загрязнения атмосферы приходится более 70%. Крупнейшими стационарными источниками загрязнения воздуха на территории Беларуси являются: Новополоцкое ПО «Нафтан», Мозырьский НПЗ, Новолукомльская ГРЭС, ПО «Беларуськалий», Гродненское ПО «Азот», Минская ТЭЦ-4, Мозырьская ТЭЦ, Минский тракторный завод, Минская станция аэрации, Белорусский цементный завод.

Постоянный мониторинг состояния атмосферного воздуха проводится в 13 городах республики. В этих городах размещены стационарные станции, на которых 3-4 раза в сутки проводится наблюдение за 24 видами ЗВ. Основной объем наблюдений относится к веществам, имеющим повсеместное распространение (пыль, диоксид серы, оксид углерода и оксиды азота). В ряде городов проводится контроль специфических ЗВ, которые присутствуют в выбросах предприятий. Во всех промышленных центрах определяется содержание формальдегида.

Вся информация о загрязнении воздуха получена в соответствии с методиками, вошедшими в «Перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению в деятельности лабораторий экологического контроля предприятий и организаций Республики Беларусь. Качество воздуха оценивается учетом национального стандарта – предельно допустимой концентрацией (ПДК) и дополнительно путем сравнения с международными нормами, рекомендованными Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

Величина ПДК зависит от степени токсичности вещества, характеризующейся классом опасности. В зависимости от степени воздействия на организм человека все нормируемые вещества подразделяются на 4 класса опасности:

1-й класс – чрезвычайно опасные, значение ПДК_МР которых в воздухе рабочей зоны не должно превышать 0,01 мг/м³;

2-й класс – высокоопасные со значением ПДК_МР от 0,01 до 0,1 мг/м³;

3-й класс – умеренно опасные со значением ПДК_МР от 0,1 мг/м³ до 1 мг/м³;

4-й класс – малоопасные со значением ПДК_МР больше 1 мг/м³.

Гигиеническая оценка загрязнения воздуха выполняется по численному значению величины ИЗА. Этот безразмерный показатель определяется как сумма выраженных в СГК для пяти веществ, имеющих наибольший для каждого конкретного места уровень и приведенных к классу опасности для человека сернистого газа (SO₂). Значение ИЗА рассчитывается по формуле

 

, (1.1)

 

где – среднегодовая концентрация -ой примеси, мг/м³;

– среднесуточное ПДК для -ой примеси, мг/м³;

– коэффициент, соответствующий классу опасности вещества, принимаемый равным:

1,7 – для 1-го класса,

1,3 – для 2-го класса,

1 – для 3-го класса,

0,85 – для 4-го класса.

Уровень загрязнения классифицируется согласно существующим методикам и оценивается как

низкий – ИЗА < 5;

повышенный – 5 ≤ ИЗА < 7;

высокий – 7 ≤ ИЗА ≤ 14;

очень высокий – ИЗА > 14.

При наличии в атмосферном воздухе нескольких веществ, которые обладают однонаправленным действием, проявляется ЭС этих веществ. Усиление токсического действия учитывается в формуле за счет сложения их уровней и учета как одного вещества.

Атмосферные процессы

Диоксид углерода образуется при сжигании органического топлива (при неполном сгорании выделяется токсичный оксид СО). Основное отрицательное последствие – нарушение теплового баланса верхних слоев тропосферы.

В приземных слоях от нескольких сотен метров до нескольких километров мигрируют выброшенные в результате технологических процессов вещества в разных физических состояниях. Наряду с главным окислителем в воздушном океане – молекулярным кислородом О₂ – с участием солнечного света протекают многочисленные химические реакции. В многофазной (газ + вода + пыль) атмосферной среде происходят превращения с доминирующим участием веществ:

1.1) – гидроксидный радикал (специфическое состояние иона, у которого не сбалансирован заряд)

 

.

 

При воздействии солнечного света -квант выбивает из оболочки электрон и передает ему свою энергию. Таким образом, радикал обладает избыточным отрицательным зарядом;

1.2) О₃ – озон

 

, ;

 

1.3) – гидропероксидный радикал

 

,

;

1.4) – пероксид водорода;

1.5) – органические пероксидные радикалы.

1.6) – нитрат-ион.

2) Атмосферные реакции:

2.1) Кислотные дожди

Ночью в атмосферных процессах важную роль играет нитрат-ион

,

(равновесное состояние),

.

 

Днем азотная кислота в газовой фазе образуется по реакции

.

 

При участии солнечного света сульфат-ион преобразуется в свободный радикал

и .

Серная кислота образуется в результате реакций

 

,

,

.

 

Наибольшее содержание радикалов наблюдается при соотношении летучих органических соединений и оксидов азота в соотношении примерно 10:1. В ходе газофазных окислительных реакций кроме азотной и серной кислот с участием образуются и органические кислоты – преимущественно муравьиная и уксусная.

2.2) Фотохимический смог

При интенсивной солнечной радиации и наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, соединений углерода, озона и других ЗВ, а также безветрия или очень слабого обмена воздушных масс, в приземном слое образуются высокотоксичные загрязнители. Основным источником их возникновения являются выхлопные газы автомобилей. Массы выхлопных газов не поднимаются вверх и не рассеиваются в атмосфере, причем теплые газы вредных веществ остаются в непосредственной близости от земной поверхности.

Под действием солнечного излучения формируется белесый туман, синеватая прозрачная дымка (перекиси). Концентрация озона при солнечном излучении достигает 2-3 мг/м³, что во много раз больше, чем в чистом воздухе.