Уровень приземной концентрации вредных веществ в атмосфере от стационарных и подвижных объектов промышленности и транспорта при одном и том же массовом выбросе может существенно меняться в атмосфере в зависимости от техногенных и природно-климатических факторов.
К техногенным факторам относятся:
• интенсивность и объем выброса вредных веществ;
• высота расположения устья источника выбросов от поверхности земли;
• размер территории, на которой осуществляются загрязнения;
• уровень техногенного освоения региона.
К природно-климатическим факторам относятся:
• характеристика циркуляционного режима;
• термическая устойчивость атмосферы;
• атмосферное давление, влажность воздуха, температурный режим;
• температурные инверсии, их повторяемость и продолжительность;
• скорость ветра, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров (0 – 1 м/с);
• продолжительность туманов, рельеф местности, геологическое строение и гидрогеология района;
• почвенно-растительные условия (тип почв, водопроницаемость, пористость, гранулометрический состав почв, эродированность почвенного покрова, состояние растительности, состав пород, возраст, бонитет);
• фоновые значения показателей загрязнения природных компонентов атмосферы, в том числе существующих уровней шума;
• состояние животного мира, в том числе ихтиофауны.
В природной среде непрерывно меняются температура воздуха, скорость, сила и направление ветра, поэтому распространение энергетических и ингредиентных загрязнений происходит в постоянно новых условиях. Неблагоприятна следующая синоптическая ситуация – антициклон с безградиентным полем изобар в межгорных замкнутых котловинах. Процессы разложения токсических веществ в высоких широтах при малых значениях солнечной радиации замедляются. Осадки и высокие температуры, наоборот, способствуют интенсивному разложению токсичных веществ.
В Москве, например, неблагоприятные по условиям загрязнения воздуха метеорологические условия, связанные с застоями воздуха и инверсиями, создаются летом, преимущественно в ночные часы при слабых северных и восточных ветрах.
При общей закономерности снижения уровня загрязнения по мере удаления от дороги снижение уровня шума происходит за счет рассеивания звуковой энергии в атмосфере и поглощения ее поверхностным покровом. Рассеивание отработавших газов зависит от направления и скорости ветра .
Более высокая температура у поверхности земли в дневное время заставляет воздух подниматься вверх, что приводит к дополнительной турбулентности.
Ночью температура у поверхности земли более низкая, поэтому турбулентность уменьшается. Это явление служит одной из причин лучшего распространения звука ночью по сравнению с дневным временем. Рассеивание отработавших газов, наоборот, уменьшается.
Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии (отклонению от адиабатности). Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного потолка. В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии – повторяемость нижней границы.
Сочетание природных факторов, определяющих возможный уровень загрязнения атмосферы, характеризуется:
• метеорологическим и климатическим потенциалом загрязнения атмосферы;
• высотой слоя перемешивания;
• повторяемостью приземных и приподнятых инверсий, их мощностью, интенсивностью;
• повторяемостью застоев воздуха, штилевых слоев до различных высот.
Падение концентраций вредных веществ в атмосфере происходит не только вследствие разбавления выбросов воздухом, но и из-за постепенного самоочищения атмосферы. В процессе самоочищения атмосферы происходит:
1) седиментация, т.е. выпадение выбросов с низкой реакционной способностью (твердых частиц, аэрозолей) под действием силы тяжести;
2) нейтрализация и связывание газообразных выбросов в открытой атмосфере под действием солнечной радиации или компонентами биоты.
Определенный потенциал самовосстановления свойств окружающей среды, в том числе и очищения атмосферы, связан с поглощением водными поверхностями до 50 % природных и техногенных выбросов СО2. В водоемах растворяются и другие газообразные загрязнители воздуха. То же происходит на поверхности зеленых насаждений: 1 га городских зеленых насаждений поглощает в течение часа такое же количество СО2, которое выдыхают 200 человек.
Химические элементы и соединения, содержащиеся в атмосфере, поглощают часть соединений серы, азота, углерода. Гнилостные бактерии, содержащиеся в почве, разлагают органические остатки, возвращая CO2 в атмосферу. На рис. 5.2 приведена схема загрязнения среды канцерогенными полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), содержащимися в выбросах транспортных средств, объектов транспортной инфраструктуры, и ее очищения от этих веществ в компонентах окружающей среды.
Факторы, влияющие на рассеивание выбросов. Метеорологические факторы. Географические факторы.
На рассеивание аэрозолей в атмосферном воздухе влияют географические и метеорологические факторы, параметры выбросов и их источников, агрегатное состояние примесей в выбросах, характер процессов массопереносов, наличие зданий, преград, процессы вымывания и осаждения частиц.
В рассеивании выбросов участвуют процессы конвективно-тепловой диффузии, внешние силы, подстилающая поверхность.
Для возможности количественной оценки этих процессов разработано несколько моделей, учитывающих действие вышеперечисленных факторов.
Из географических факторов на рассеивание выбросов влияние оказывают подстилающая поверхность и рельеф местности.
В приземном слое (50-150 м от поверхности земли) движение атмосферного воздуха подвержено влиянию шероховатости поверхности земли (подстилающей поверхности). Возникающее поверхностное трение влияет на профиль скоростей ветра.
К метеорологическим факторам, влияющим на рассеивание аэрозолей в атмосферном воздухе, относятся скорость ветра, температура атмосферного воздуха и характеристика ее изменения по высоте от поверхности земли, называемая температурной стратификацией атмосферы. Оба эти фактора могут оказывать взаимное и суммирующееся влияние на рассеивание выбросов. Кроме того, не рассеивание выбросов влияют влажность воздуха и барометрическое давление.
23.
