Метеорологические условия и распространение загрязняющих веществ. Потенциал загрязнения атмосферы

Перенос веществ на большие расстояния, например, из северного полушария в южное, т. е. из мест наиболее интенсивной промышленной деятельности человека в места относительно менее нагруженные, происходит с воздушными потоками – ветрами. Известно, что существуют ветры, господствующие на протяжении большей части года. Они обусловлены общей циркуляцией атмосферы под действием разогрева воздуха солнцем. Определенный вклад в движение атмосферы вносит и вращение земли (кариолисово ускорение). Хотя общие причины и силы, приводящие к глобальным течениям хорошо определены, точность детального предсказания таких течений (предмет метеорологии) остается пока невысокой.

Известно, что ни одно предприятие не может функционировать без выбросов в атмосферу или сбросов в водоемы или водотоки. Попадая в эти текучие среды, вещества должны быть как можно быстрее и тщательнее перемешаны с принимающей средой, чтобы концентрация в регламентируемых точках не превышала нормативные (допустимые) значения. При этом используется свойство текущих сред переносить вещество и момент количества движения во всех направлениях (в т. ч. и против основного потока). Такое свойство движений, если они упорядочены, связано с конвекцией, а при больших интенсивностях в случае потери дальнего порядка – с турбулентностью.

Существуют три механизма, приводящие к уменьшению концентрации ЗВ в атмосфере:

1. уже названное выше рассеяние (путем конвективного и турбулентного) перемешивания выбросов в атмосфере;

2. деградация (трансформация), в результате химических и биохимических процессов;

3. иммобилизация, т. е. потеря подвижности загрязняющих веществ (ЗВ) в результате физико-химических процессов адсорбции или биохимических процессов поглощения.

Рассеяние – основной и самый дешевый способ достижения существующих нормативов. Его, конечно, нельзя назвать идеальным с точки зрения устранения загрязнения атмосферы. Расчет делается на пороговый характер проявления негативных воздействий и на самоочищающую способность атмосферы. Движущей силой процесса рассеяния с термодинамической точки зрения является стремление системы к сглаживанию градиентов химического потенциала.

Деградация – термин, строго говоря, относящийся к органическим веществам, для неорганических веществ чаще используют термин трансформация. Отмечают химические, фотохимические и биологические виды деградации и трансформации. Трансформация неорганических веществ сопровождается изменением форм существования ЗВ (комплексообразование, гидролиз, реакции окисления - восстановления ).

Свойство атмосферы рассеивать загрязнение количественно определяется величиной потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА), который введен в США и в последнее время широко используется у нас. Строгого определения данное понятие не получило. Из общих соображений ясно, что более высокий ПЗА соответствует таким метеорологическим условиям, при которых создаются более высокие концентрации примесей в приземном слое воздуха. Но даже при одинаковых метеорологических условиях источники различной высоты будут создавать различное распределение концентраций по высоте. Так, в случае высоких источников наибольшие концентрации у земли достигаются при опасной скорости ветра, имеющей существенные турбулентные составляющие сверху вниз. Однако те же условия должны способствовать переносу примеси вверх от низких источников (например, автомобилей) и очищению приземных слоев.