Сухое выпадение на поверхность

Сухое выпадение загрязняющих веществ на подстилающую поверхность

Загрязняющие вещества попадают на растительность и подстилающую поверхность при условии отсутствия мокрых осадков, этот процесс выведения из атмосферы загрязняющих соединений называется сухим выпадением. Для относительно крупных частиц, имеющих диаметр более 20 мкм, на поверхность происходит гравиметрически и описывается законом Стокса. Закон Стокса устанавливает соотношение между скоростью осаждения, силой тяжести и аэродинамическим сопротивлением. Этот закон хорошо описывает особенности процессов гравитационной седиментации, которые наблюдаются в зонах с высокой запыленностью воздуха, в районах горных разработок полезных ископаемых, например при добыче гравия. Однако сухое осаждение на подстилающую поверхность не ограничивается только гравитационным осаждением крупных частиц. Существует еще много важнейших процессов осаждения, приводящих к выведению из атмосферы микродисперсных частиц и газов. В таком случае процессы сухого выпадения загрязняющих веществ определяются коэффициентом выпадения — скорость осаждения и представляет отношение потока загрязняющих соединений к земной поверхности к концентрации этого соединения в пограничном слое атмосферы, непосредственно над подстилающей поверхностью. Этот коэффициент был назван скоростью осаждения, так как он выражается в единицах скорости. Математическое выражение скорости сухого осаждения имеет вид:

Vd=D⁄(C ),

где Vd— скорость сухого осаждения; D — поток загрязнения к подстилающей поверхности;

Многочисленные исследования последних лет показали, что скорость осаждения зависит от химических свойств вещества — более высокой скорость осаждения обладают газообразные соединения, в силу большей реакционной способности. Как газы, так и аэрозольные частицы-участвуют в процессах сухого осаждения. Сухое осаждение осуществляется главным образом вследствие неподвижности тонкого слоя воздуха над подстилающей поверхностью толщина которого от 10-100 мкм. Слой такого воздуха практически статичен (неподвижен) и попадающие в него частицы или газообразные вещества за счет броуновского движения вступают в прямой контакт и взаимосвязь с частицами растительности или почвы. Вследствие такого взаимодействия (химические реакции, физическая или химическая сорбция) загрязняющие вещества выводятся из указанного тонкого пограничного слоя воздуха. При наличии сильного турбулентного обмена в слоях воздуха, находящихся выше указанного слоя его влияние может сильно и не влиять, так как турбулентный обмен увеличивает поступление газов и аэрозолей в фиксированный слой с дальнейшей их убылью, по одному из указанных ранее способов. Образуется неправильной поток веществ в фиксированный слой из атмосферы и следом на подстилающую поверхность. Сухое осаждение загрязняющих веществ и есть совокупность указанных последовательных стадий.

Как было указано выше, для понимания процесса сухого осаждения нижний слой атмосферы можно условно разделить на три зоны. Зона  аэродинамической турбулентности — область атмосферы, в которой вертикальное перемещение составляющих атмосферы к поверхности осуществляется за счет турбулентного перемешивания масс воздуха. Как раз из-за турбулентного перемешивания масс воздуха поддерживается относительное постоянство концентрации загрязняющих веществ в данном слое атмосферы.

Вторая зона, располагающаяся ниже аэродинамической зоны турбулентности называется ламинарный пограничный слой, через который примеси атмосферы перемещаются за счет броуновской или молекулярной диффузии непосредственно к физической границе подстилающей поверхности. На границе раздела подстилающей поверхности и воздуха за счет взаимодействия с поверхностью происходит выведение примесей из атмосферы.

Наличие растительности вносит различия в выведение веществ из пограничного слоя, так как происходит в устьицах растений, а не только на поверхности почвы. Двуокись серы и другие растворимые газы, обладают довольно сильно различающимися характеристиками осаждения, в сравнение с менее растворимыми газами (окись углерода). Различие обусловливается эффективностью растворения загрязнения на поверхности растений или на поверхности подстилающей почвы. К примеру, на влажной поверхности (влажной листве), поверхности воды, скорость сухого осаждения растворимых соединений выше, чем на песчаных или сухих почвах.

Согласно имеющимся литературным данным, только в 1975 г. было признано, что процессы сухого осаждения играют существенную роль в атмосферном переносе загрязнения. После этого времени отмечается увеличение объема исследований в этой области как в США, так и в европейских странах. Результаты выполненных исследований свидетельствуют о важной роли процессов сухого осаждения в атмосферных циклах поллютантов. Так, например, за счет процессов сухого осаждения за несколько дней из атмосферы выводится около 50 % загрязняющих веществ, эмиттируемых в атмосферу тепловой электростанцией, работающей на угле. Влияние процессов химического взаимодействия загрязняющих веществ, приводящих в частности к образованию аэрозолей, может быть сравнимо с эффективностью выведения загрязнения из атмосферы за счет сухого осаждения.

В настоящее время существует обоснованное мнение о необходимости уменьшения высоты труб электростанций, а также других источников эмиссии двуокиси серы в атмосферу, поскольку использование высоких труб уменьшает вероятность сухого осаждения и разрушения двуокиси серы на подстилающей поверхности и приводит к увеличению роли процессов выведении двуокиси серы из атмосферы с жидкими осадками. Этот факт в свою очередь может привести к увеличению значимости проблем, связанных с кислотными осадками и изменением их химического состава. В 70-х годах многие исследователи считали, что проблемы, связанные с уменьшением рН осадков (кислотные дожди), немногом были обусловлены применением высоких труб для основных источников загрязнения атмосферы (промышленные предприятия, тепловые электростанции). Было, конечно, также признано, что применение высоких труб уменьшает эффекты воздействия загрязняющих соединений на объекты окружающей среды, расположенные на территории, непосредственно примыкающей к источнику загрязнения. Для таких районов распределение загрязняющих веществ в нижнем слое атмосферы описывается уравнением Гаусса.

Понравился пост? Оценить легко!
0 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 5 (0 голосов, среднее: 0,00 из 5)
Оставлять голоса могут только зарегистрированные пользователи.
Загрузка...
Вы можете следить за комментариями с помощью RSS 2.0-ленты. Вы можете оставить комментарий или трекбэк с вашего сайта.

Оставить комментарий

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

?