Меню

Аэрозоли в атмосфере земли

Аэрозоли и их влияние на климат

Репост

Аэрозоли – это собирательное название крошечных частиц, парящих в атмосфере. Они оказывают гораздо большее влияние на планету, чем вы могли бы подумать, и человеческая деятельность играет здесь свою роль.

У самых ярких закатов, облачного неба и дней, когда все вокруг закашливаются, есть кое-то общее: все это происходит из-за аэрозолей – крошечных частиц, плавающих в воздухе. Аэрозоли могут быть крошечными капельками, частицами пыли, кусочками мелкого черного углерода и другими веществами, которые, паря в атмосфере, изменяют весь энергетический баланс планеты.

Аэрозоли оказывают огромное влияние на климат планеты. Некоторые из них, такие как черный и коричневый углерод, согревают атмосферу Земли, а другие, такие как капли сульфата, охлаждают ее. Ученые считают, что в целом весь спектр аэрозолей в конечном итоге слегка охлаждает планету. Но до сих пор не совсем ясно, сколь силен этот эффект охлаждения и насколько он прогрессирует в течение дней, лет или столетий.

Термин «аэрозоль» является универсальным для многих видов маленьких частиц, которые оказываются подвешенными по всей площади атмосферы – от самых дальних ее краев до поверхности планеты. Они могут быть твердыми или жидкими, бесконечно малыми или достаточно большими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.

«Первичные» аэрозоли, такие как пыль, сажа или морская соль, поступают непосредственно с поверхности планеты. Они поднимаются в атмосферу порывистыми ветрами, высоко взмывают в воздух взрывающимися вулканами или вылетают из дымовых труб и огня. «Вторичные» аэрозоли образуются, когда сталкиваются различные вещества, плавающие в атмосфере – например, органические соединения, выделяемые растениями, капли жидкой кислоты или другие материалы, – что приводит к химической или физической реакции. Вторичные аэрозоли, например, создают дымку, от которой пошло название горной цепи Грейт-Смоки-Маунтинс в США.

Аэрозоли выделяются как из природных, так и из антропогенных источников. Например, пыль поднимается от пустынь, высохших берегов рек, пересохших озер и многих других источников. Концентрации аэрозолtq в атмосфере поднимаются и опускаются в зависимости от климатических явлений; в холодные, сухие периоды в истории планеты, такие как последний ледниковый период, пыли в атмосфере было больше, чем во время более теплых периодов истории Земли. Но люди повлияли на этот естественный цикл – некоторые участки планеты оказались загрязнены продуктами нашей деятельности, а другие стали излишне влажными.

Морские соли являются еще одним естественным источником аэрозолей. Они выбиваются из океана ветром и морскими брызгами и имеют тенденцию заполнять нижние части атмосферы. А некоторые виды очень взрывоопасных вулканических извержений, напротив, могут выстреливать частицами и каплями высоко в верхние слои атмосферы, где они могут плавать в течение нескольких месяцев или даже лет, подвешенные за много миль от поверхности Земли.

Человеческая деятельность производит много различных типов аэрозолей. В результате сжигания ископаемого топлива образуются частицы, хорошо известные как парниковые газы – таким образом, все автомобили, самолеты, электростанции и промышленные процессы производят частицы, которые могут накапливаться в атмосфере. Сельское хозяйство производит пыль, а также другие продукты, такие как аэрозольные азотные продукты, которые влияют на качество воздуха.

В целом, своей деятельностью люди увеличили общее количество частиц, парящих в атмосфере, и сейчас пыли стало примерно вдвое больше, чем было в 19 веке. Количество очень мелких (размером менее 2,5 микрон) частиц материала, обычно называемого «PM2,5», увеличилось примерно на 60% по сравнению со временами промышленной революции. Содержание других аэрозолей, таких как озон, также увеличились, что привело к серьезным последствиям для здоровья людей по всему миру.

Читайте также:  Земля при аварийном доме

Загрязнение воздуха связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта, заболеваний легких, астмы. По некоторым недавним оценкам, мелкие частицы в воздухе привели к более чем четырем миллионам преждевременных смертей во всем мире в 2016 году, и сильнее всего пострадали дети и пожилые люди. Риски для здоровья от воздействия мелких частиц наиболее высоки в Китае и Индии, особенно в городских районах.

Как аэрозоли влияют на климат?

Аэрозоли влияют на климат двумя основными способами: изменяя количество тепла, которое попадает в атмосферу или выходит из нее, и влияя на то, как образуются облака.

Некоторые аэрозоли, как и многие виды пыли от измельченных камней, имеют светлый цвет и даже немного отражают свет. Когда на них падают солнечные лучи, они отражают лучи обратно из атмосферы, предотвращая попадание этого тепла на поверхность Земли. Но этот эффект может носить и негативный оттенок: извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году выбросило в высокую стратосферу такое количество мельчайших отражающих свет частиц, которое было эквивалентно площади в 1,2 квадратных мили, что впоследствии вызвало охлаждение планеты, не прекращавшееся в течение двух лет. А извержение вулкана Тамбора в 1815 году стало причиной необычайно холодной погоды в Западной Европе и Северной Америке в 1816 году, из-за чего его прозвали «Год без лета» – он был таким холодным и мрачным, что даже вдохновил Мэри Шелли на написание ее готического романа «Франкенштейн».

Но другие аэрозоли, такие как маленькие частицы черного углерода от сгоревшего угля или дерева, работают наоборот, поглощая тепло от солнца. В конечном итоге это согревает атмосферу, хотя и охлаждает поверхность Земли, тормозя лучи солнца. В целом, этот эффект, вероятно, слабее, чем охлаждение, вызываемое большинством других аэрозолей – но, вне сомнений, он тоже оказывает свое влияние, и чем больше углеродного материала накапливается в атмосфере, тем больше нагревается атмосфера.

Аэрозоли также влияют на формирование и рост облаков. Капли воды легко сливаются вокруг частиц, поэтому богатая частицами аэрозолей атмосфера способствует образованию облаков. Белые облака отражают падающие лучи солнца, предотвращая их попадание на поверхность и нагревание земли и воды, но они также поглощают постоянно излучаемое планетой тепло, задерживая его в нижних слоях атмосферы. В зависимости от типа и местоположения облаков, они могут либо обогревать окрестности, либо охлаждать их.

Аэрозоли имеют сложный набор различных воздействий на планету, и люди напрямую повлияли на их присутствие, количество и распределение. И хотя климатические последствия сложны и непостоянны, последствия для здоровья людей очевидны: чем больше в воздухе мелких частиц, тем больше это вредит здоровью человека.

Источник

1. Характеристики аэрозольных выбросов в атмосферу.

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на растения, животных, человека, климат, материалы, здания и сооружения.

Загрязнение атмосферы может происходить как вследствие преобразования ее компонентов, так и переноса загрязняющих веществ из других частей биосферы. Эти процессы могут иметь природный или антропогенный характер.

Читайте также:  Арт девушка маг земли

Вещества, попадающие в атмосферу непосредственно из-за человеческой деятельности, обычно относят к антропогенным выбросам и загрязнителям.

Выбросы в атмосферу различают по виду, составу, количеству, агрегатному состоянию, характеру появления и пребывания в атмосфере, влиянию на биосферу и множеству других признаков. Классификации антропогенных выбросов, пригодной для изучения их свойств с целью подбора способов очистки, пока нет. В стандартной классификации загрязнители разделены на 4 класса по агрегатному состоянию: газо- и парообразные, жидкие, твердые и смешанные. По химическому составу они делятся на группы, а в зависимости от размера частиц — на подгруппы. Например, твердые выбросы подразделяются на 4 подгруппы с размерами частиц, мкм: менее 1; 1…10; 10…50 и более 50.

Промышленное производство и другие виды хозяйственной деятельности людей сопровождаются выделением в воздух помещений и в атмосферный воздух различных веществ, загрязняющих воздушную среду.

В воздух поступают аэрозольные частицы (пыль, дым, туман), газы, пары, а также микроорганизмы и радиоактивные вещества.

В атмосферу Земли ежегодно поступает 150 млн. тонн различных аэрозолей, около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

В основном существуют две основных источника загрязнения атмосферы:

— стационарные источники (промышленные предприятия, топливно-энергетический комплекс, сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность;

— передвижные источники (транспорт).

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250…300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания.

Загрязнение воздуха вызывает значительные экономические потери. Запыленность и загазованность воздуха в производственных помещениях приводит к снижению производительности труда, потере рабочего времени из-за увеличения заболеваемости. Во многих производствах наличие пыли в воздушной среде ухудшает качество продукции, ускоряет износ оборудования. В процессе производства, добычи, транспортирования многих видов материалов, сырья, готовой продукции часть этих веществ переходит в пылевидное состояние и теряется (уголь, руда, цемент и др.), загрязняя в то же время окружающую среду. Потери на ряде производств составляют до 3…5 %. Велики также потери из-за загрязнения окружающей среды. Мероприятия по уменьшению последствий загрязнения обходятся дорого.

На предприятиях имеют место организованные (через трубы, вентиляционные шахты и т. п.) и неорганизованные выбросы (через фонари и проемы в цехах, от мест погрузки и разгрузки транспорта, из-за утечек в коммуникациях и др.). Неорганизованные выбросы по мнению специалистов составляют от 10 до 26 % от общего количества выбросов в атмосферу.

Читайте также:  Протоптер рыба спящая в земле ловля

Поступление в воздушную среду производственных помещений и выброс в атмосферу аэрозолей и других вредных веществ — результат несовершенства технологического и транспортного оборудования, в первую очередь, его негерметичности, а также отсутствия или недостаточной эффективности пылеулавливающих и локализующих устройств и систем.

Аэрозоль представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсной средой является газ, в частности, воздух, а дисперсной фазой — твердые или жидкие частицы. Наиболее мелкие (тонкие) аэрозольные частицы по размерам близки к крупным молекулам, а для наиболее крупных наибольший размер определяется их способностью более или менее длительное время находиться во взвешенном состоянии.

В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в вид дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1…5 мкм.

К аэрозолям относятся пыли, туманы и дымы.

Пылями называют дисперсионные аэрозоли с твердыми частицами, независимо от дисперсности. Пылью обычно также называют совокупность осевших частиц (гель или аэрогель).

Под туманами понимают газообразную среду с жидкими частицами как конденсационными, так и дисперсионными, независимо от их дисперсности.

Дымами называют конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой или включающие частицы и твердые, и жидкие.

В процессах пылеулавливания весьма важны физико-химические характеристики пылей и туманов, а именно: дисперсный (фракционный) состав, плотность, адгезионные свойства, смачиваемость, электрическая заряженность частиц, удельное сопротивление слоев частиц и др. Для правильного выбора пылеулавливающего аппарата необходимы прежде всего сведения о дисперсном составе пылей и туманов.

Аэрозоли обычно полидисперсны, т. е. содержат частицы различных размеров.

Дисперсность — степень измельчения вещества. Под дисперсным (зерновым, гранулометрическим) составом понимают распределение частиц аэрозолей по размерам. Он показывает, из частиц какого размера состоит данный аэрозоль, и массу или количество частиц соответствующего размера.

Дисперсность в значительной мере определяет свойства аэрозолей. В результате измельчения изменяются некоторые свойства вещества и приобретаются новые. Это вызвано, в основном, тем, что при диспергировании вещества многократно увеличивается его суммарная поверхность.

Дисперсный состав пыли имеет первостепенное значение для разработки и совершенствования пылеулавливающих аппаратов и систем, а также для осуществления мероприятий по предотвращению выделения пыли и ее распространению.

Интервал дисперсности аэрозольных частиц весьма велик: от 10 -7 до 1 см. Нижний предел определяется возможностью длительного самостоятельного существования весьма малых частиц; верхний предел ограничен тем, что крупные частицы весьма быстро осаждаются под действием сил тяжести и во взвешенном состоянии практически не наблюдаются.

Весь диапазон размеров частиц разбивают на фракции. Под фракцией понимают массовые (счетные) доли частиц, содержащихся в определенном интервале размеров частиц. Например, применяют следующую шкалу размеров пылевых частиц: 1 — 1,3 — 1,6 — 2,0 — 2,5 — 3,2 — 4,0 — 5,0 — 6,3 — 8,0 — 13 — 16 — 20 — 25 — 32 — 40 — 50 — 63 мкм.

Дисперсный состав пыли представляют в виде таблицы или графика.

В таблице дается распределение пыли по фракциям в процентах от общей массы. Пример приведен в таблице 1.1.

Источник

Adblock
detector