Атмосфераның жерге жақын қабатында зиянды шығарулардың өзгеруі

Атмосферада өлшенген бөлшектердің болу уақыты (өмiр сүру уақыты) физика-химиялық қасиеттерден, метеорологиялық параметрлерден, атмосфераға бөлшектердiң шығару биiктiктен, олардың өлшемдерінен және т.б. тәуелді.

Атмосферадан ауа тозаңдарының өзін-өзі жою негізгі процестері:

1)ауырлық күшінің әсерінен бөлшектердiң шөгуi;

2)өсiмдiктерде шөгу;

3)конденсация және жаңбырмен шайылу жолымен оларды тұнбалардың элементтерiне қосу.

Радиусы 10 мкм-ден артық бөлшектер барлығынан тез тұнады; өлшемі 4-10 мкм-ден түтінмен жүздеген километрге таралады, өлшеммен шақырымдарды жүздiкте тарайды, өлшемдері 1-4 мкм-ден басталатын бөлшектер жыл ағымында тұнады; өлшемі 1 мкм-ден кем болатын бөлшектердің тұну шапшаңдығы атмосферада ауа аысуымен салыстырғанда аз болады (мүлдем отырмайды).

Атмосферада күкiрттi газ SO2 өмір сүру мерзімі бiрнеше сағаттардан бiрнеше тәулікке дейiн уақытты құрайды. SO2 біртіндеп SO3-ке тотығады, ауаның ылғалымен өзара әрекеттесіп күкiрттi қышқылды құрайды. Тотығу процесiнің жылдамдығына күн жарығы, және шаңның тотығу процесін жылдамдататын өте ұсақ бөлшектері әсер етеді.

Толқын ұзындығы 220-250 нм болған кезінде, SO2-нің SO3-ке өту процесі белсендi болады. Тотығудың процесiне ылғалдылық та әсер етедi. Мысалы, ауаның ылғалдылығы 60 % кезінде, атмосфералық ауадағы күкіртті қышқылдың ауа тозаңының концентрациясы =7,8%, ал ылғалдылық 81 % кезінде- =31%.

Органикалық отынды жаққан кезде СО2 атмосфералық қоры жылына 0,7% өседi. Қазiргi уақытта СО₂ -нің атмосферада орташа концентрациясы бастапқыға қарағанда (0, 029 %) шамамен 0, 033 % құрайды.

СО2 шығарулары оның өсiмдiктермен меңгерілуiне қарсы қойылады, сонымен бірге атмосферада СО2 концентрациясының жоғарылауымен фотосинтез реакциясының қарқындылығы артады, яғни өсiмдiктердiң өсуі артады.

Фотосинтез реакциясы: СО₂ + Н₂О + световая энергия → СН₂О + О₂

Формальдегид

2000 жылға қарай СО2 концентрациясы еселендi. Бұл спектрдің инфрақызыл аймағында жұтудың күшеюі және ғарышта жоғалатын энергияның кішірею есебінен планетада температураның жоғарылауына әкеледі.

Басқа жағынан қарағанда, жанартау атқылауларынан және адамның іс-әрекеті есебiнен болатын атмосфераның шаң басуының жоғарылауы планетаның орташа температурасын 1860 жылмен салыстырғанда 1-1,5°С-қа төмендетеді. Қорыта келгенде, СО2-нiң жоғары дәрежеде болуы, климатқа әсері қиын.

ЖЭС-тан шығатын азот тотықтарының шығарындыларының өсуімен байланысты, атмосферада азот айналымын қарастырайық.

Атмосфера N2 молекулалары түрінде кездесетін, 79 % азоттан тұрады. Өсiмдiктер тек «белгiленген» азотты ғана пайдалана алады, ол тек өсімдіктер мен жануарлар ғана пайдалана алатын химиялық қосылуларға қосылған азот деген мағынаны білдіреді. Табиғи жағдайларда азот топырақ және кейбiр теңiз организмдармен белгiленедi, және кейбіреулері ғарыш сәулелерi мен электр заряды әсерінен табиғи ионизация процестерiнде белгіленеді. Ауыл шаруашылығында азотты бекiту үшiн бұршақты өсiмдiктердi пайдаланады.

Атмосферада азот тотықтарының өмір сүру уақыты 5 тәулiкке дейiн. Содан соң олар жауын-шашынмен, топырақ пен сутағандарға түсіп шайылады. Сол арқылы адамның іс-әрекетінің әсерінен байланған азоттың мөлшері, табиғатта табиғи жолмен алынатын байланған азоттан асады.

Белгiленген азоттың жалпы саны адам баласының қатысынсыз жылына 58 млн. тоннаны құрайды, ал адамның әрекетімен шамамен жылына шамамен 64 млн. тоннаны, өнеркәсiптiк азот (көлік және ЖЭС) әрекетінен жылына 20 млн. тоннаны құрайды.

Азот тотықтары адам денсаулығына зиянды әсер ететін,көруді нашарлататын фотохимиялық тұманды (смог) тудырады.

Азоттың екi тотығымен фотохимиялық реакция

NO₂ + УФ = NO + O

O + О₂ = О₃

NO + O₂ = NO_{3 екілік реакциялар}

NO₃ + О₂ = NO₂ + O₃

NO + O₃ → NO₂ + O₂

Бұл реакциялардың нәтижесінде ЖЭС жану өнiмдеріндегi NO2 мөлшері атмосферада максималды шоғырланулардың аймағында түтiн алауының қозғалыс өлшемi бойымен 60-70%-ке дейiн ұлғаяды. Бұл кезде құбырдың шығысында азоттың екi тотығы барлық түтіндік газдарда кездесетін азот тотықтарынан 10-15 % құрайды, қалған бөлігі 85-90 % NO құрайды. NO2 NO-ға қарағанда 2-3 есе улы болғандықтан, ол табиғатқа жану өнiмдерінің терiс әсерiн күшейтеді.

Азот тотығының валенттiлiгi жоғары болған сайын, оның улылығы артады.

Фотохимиялық тұманның (смог) түзілуінің шарты күн радиациясының молшылығы, температуралық инверсия және желдің аз жылдамдығы болып табылады. Түнде оксиданттардың аз концентрациясы таңға қарай артады, ең жоғарғы концентрация түсте, ал максималды мәні күннiң көзі бар кезінде болады.

Жануарлар әлемінің өмір сүруіне маңызды рольді ауаның оттегісі әсер етеді. Оның құрамы тыныс алу процесiнде, жердегі өсімдіктерді жойған және органикалық отынды жағу кезінде азаяды. О2 концентрациясының төмендеуi, СО2 концентрациясының жоғарылауымен де байланысты.