Страница 48

Обострение респираторных

заболеваний

Ухудшение спортивных показателей

Примечание. В России принято выражать концентрации газообразных примесей в мг/м3 , а за рубежом – в частях на миллион (млн-1, ррт). Для перевода концентраций с, выраженных в мг/м3, необходимо использовать соотношение с (мг/м3) = с (млн-1)·М/24,5, где М — молярная масса примесей, г/моль; 24,5 —объем (л) 1 моль идеального газа при температуре 25 °С и давлении 105 Па. Для О3 при t = 25ºС 1 млн-1 = 1,962 мг/м3.

Фотохимические смоги, впервые обнаруженные, в 40-х годах в г. Лос-Анджелес, теперь периодически наблюдаются во многих города мира.

Кислотные дожди известны более 100 лет, однако проблема этих дождей возникла около 20 лет назад.

Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот. Наиболее важные из них: SO2, NОх, H2S. Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Например, концентрация SO2 (мкг/м3) обычно таковы: в городе 50...1000, на территории около города в радиусе около 50 км 10...50, в радиусе около 150 км 0,1...2, над океаном 0,1.

Основными реакциями в атмосфере являются: I вариант: SO2 + ОН ® НSO3; НSO3 + ОН ® H2SO4 (молекулы в атмосфере быстро конденсируются в капли); II вариант: SO2 + hv ® SO2* (SO2*— активированная молекула диоксида серы); SO2* + O2 ® SO4 ; SO4 + O2 ® SO3 + O3; SO3 + H2O ® H2SO4. Реакции обеих вариантов в атмосфере идут одновременно. Для сероводорода характерна реакция H2S + O2 ® SO2 + H2O и далее I или II вариант реакции.

Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются: естественные (вулканическая деятельность, действия микроорганизмов и др.) 31...41 %, антропогенные (ТЭС, промышленность и др.) 59...69 %; всего поступает 91...112 млн. т в год.

Концентрации соединений азота (мкг/м3) составляют: в городе 10...100, на территории около города в радиусе 50 км 0,25...2,5, над океаном 0,25.

Из соединений азота основную долю кислотных дождей дают NO и NO2. В атмосфере возникают реакции: 2NO + O2 ® 2 NO2, NO2 + ОН ® HNO3. Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.) 63 %, антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность) 37 %; всего поступает 51...61 млн. т в год.

Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде тумана и паров от промышленных предприятий и автотранспорта. В городах их концентрация достигает 2 мкг/м3.

Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свойства соответственно, в течение 2 и 8...10 суток. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояния 1000...2000 км и лишь после этого выла' дают с осадками на земную поверхность.

Различают два вида седиментации: влажная и сухая. Влажная — это выпадение кислот, растворенных в капельной влаге, она возникает при влажности воздуха 100,5 %; сухая —реализуется в тех случаях, когда кислоты присутствуют в атмосфере в виде капель диаметром около 0,1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала и могут проходить большие расстояния (следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе).

Различают прямое и косвенное воздействие кислотных осадков на человека. Прямое воздействие обычно не представляет опасности, так концентрация кислот в атмосферном воздухе не превышает 0,1 мг/м3, т. е. находится на уровне ПДК (ПДКос = 0,1 и ПДКмр = 0,3 мг/м3 для H2SO4). Такие концентрации нежелательны для детей и астматиков.

Прямое воздействие опасно для металлоконструкции (коррозия со скоростью до 10 мкм/год), зданий, памятников и т. д. особенно из песчаника и известняка в связи с разрушением карбоната кальция.

Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды (РН = 7 —нейтральная среда). От значения рН воды зависит растворимость алюминия и тяжелых металлов в ней и, следовательно, их накопление в корнеплодах, а затем и в организме человека. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородие. Снижение рН питьевой воды способствует поступлению в организм человека указанных выше металлов и их соединений.

В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 4...5,5) отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучны города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км·год), зарегистрирована в 22 городах страны, а более 8...12 т/(км·год) в городах: Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск.

Состояние и состав атмосферы определяют во многом величину солнечной радиации в тепловом балансе Земли. На ее долю приходится основная часть поступающей в биосферу теплоты:

Теплота от солнечной радиации

Теплота от естественных источников (из недр Земли, от животных и др.)

Теплота от антропогенных источников (энергоустановок, пожаров и др.)

Дж/год

25-1023

37,46-1020

4,2-1020

%

99,8

0,18

0,02