CC BY
151
УДК 54-138:504.3
Стегней Ж.Г., к.вет.н., доцент © Швень G.I., студентка факультету ветеринарно! медицини Нацюналънийутверситет ôiopecypcie i природокористування Украти, м. Кигв
АЕРОЗОЛ1 ТА ÏX ВПЛИВ НА АТМОСФЕРУ
Досл1джено позитивный та негативний вплив аерозол1в на навколишне середовище. Показана необх1дшстъ устшного розвитку вчення про аерозол1 для виршення багатъох проблем чистоти навколишнъого середовища.
Ключое1 слова: аерозол1, атмосфера, навколишне середовище
Аерозол1 впливають на кл1мат як у мкцевому, так i в глобальному масштаб!, а отже i на життя людини. В атмосфер! мктиться велика кшькють аерозол1в, при цьому icHye ïx постшна циркулящя. Важливим впливом аерозол1в е властив1сть конденсувати воду. Проте, вони можуть викликати змшу кл1мату. Тому вивчення аерозол1в та ïx впливу на навколишне середовище мае велике значения. Аерозолем називаеться дисперсна система, яка складаеться з газопод1бного дисперсшного середовища й твердо! або рщко1 дисперсно! фази [8]. Вперше термш "аерозоль" був використаний англшським xîmîkom Ф. Дж. Доннаном на початку XX стол1ття для позначення хмар, що складалися i3 часток х1м1чних речовин. За походженням аерозол1 подшяються на аерозол1 природного та антропогенного походження. Атмосферш аерозол1 подшяють також на тропосферш (до 10 км) та стратосферш (вщ 10 до 50 км). Джерелами природних аерозол1в е океани, косм1чний пил, часточки грунту i г1рських порщ, як1 пщшмаються в пов1тря при в1тровш epo3iï хмари в He6i, тумани, пил над шляхом, смог над мютами, дим вщ пожеж та заводських труб, грибопод1бна хмара ядерного вибуху i навпъ чисте пов1тря, яким ми дихаемо, а також оргашчш речовини - пилок рослин, спори, продукти вулкашчних вивержень. Атмосферш аерозол1 над океаном утворюються в результат! утворення i випаровувань капель морсько! води. Вулкашчш аерозол1 являють собою др1бнодисперсну лаву сульфат1в, галоген! д1в, залишки шкелю i хрому. Значна частина аерозол1в потрапляе в атмосферу з поверхш грунту i прських порщ. Важлива роль у надходженш в атмосферу аерозол1в належить степовим i лковим пожарам. Важливою властивютю аерозол1в е здатшсть ïx складових часток збер1гатися i перемщатися як едине цше. При зштовхуванш вони здатш до коагуляцп. В сташ спокою часточки аерозолю пщтримуються грав1тацшним полем завдяки ïx власному тепловому руху. KpiM того, на атмосферш аерозол1 дшть горизонтальш i вертикальш потоки пов1тря. Горизонтальш потоки пов1тря пов'язаш з циркулящею атмосфери, перемщенням баричних утворень (циклошв антициклошв) i е наслщком нер1вном1рного nporpiBy атмосфери, а вертикальш потоки пов'язаш з турбулентшстю в атмосфер!. в аерозолях вщбуваеться перемшування менш щщьно! фази вверх, а бшьш щщьно! вниз.
© Стегней Ж.Г., Швень G.I., 2012
145
Наявшсть аерозольних часток визначае багато властивостей газових середовищ, у тому числ1 найважливш1 для юнування людини властивост1 атмосферного повпря, як середовища проживания. Нав1ть невелика концентрация часток може радикально змшити властивост1 газу. Саме юнування ядер конденсаци, яких у повпр1 не бшьше шж атом1в самого рщкюного з шертних газ1в - ксенону, визначае можливкть утворення хмар, що важливо для життя на Землг Прозоркть атмосфери, що обмежуе доступ сонячно! рад1ацп до земно! поверхш, I таким чином визначае кл1мат планети, залежить вщ вмюту аерозол1в в поверг
Аерозол1 атмосферного походження становлять бшьше 20% вщ загально! кшькост1 аерозол1в. Розподш аерозол1в антропогенного походження нер1вном1рний. Вони забруднюють атмосферу, негативно впливаючи як на д1яльшсть тваринних I рослинних угрупувань, так I на д1яльшсть само! людини. Останшм часом зростае штенсившсть викид1в в атмосферу шдустр1альних аерозол1в. Великих часток в атмосфер! немае, а е лише частки, як1 добре розаюють ультрафюлетове та видиме випромшювання. Нижш шари атмосфери пропускають шфрачервоне випромшювання. Як результат, атмосферний аерозоль може послабити приток сонячного тепла, але не заважае випромшюванню земного теплау св1товий прост1р.
Х1м1чний склад аерозольних часток визначаеться природою та потужшстю р1зних джерел часток, а також мехашзмом виведення часток р1зного походження ¿з атмосфери. Грунт являе собою найбшьш потужне джерело аерозольних часток [7]. Значна кшьюсть аерозолю в атмосфер! пов'язана з пиловими бурями. Морська поверхня забезпечуе за масою 10-20% часток. Х1м1чний склад цих часток вщповщае приблизному х1м1чному складу сухого залишку морсько! води. 1стотним джерелом аерозол1в е сполуки лкових пожеж та промислових аерозол1в. Значний вщсоток часток приходиться на продукта спалювання: сажа - 48-27%, смола - до 1%, зола - 51-62%. Бюсфера щор1чно видшяе в атмосферу 108 тонн слабо окисленених вуглеводшв. Фотох1м1чш та х1м1чш реакци можуть зумовлювати виникнення др1бнодисперсно! фракцп аерозол1в. У вихлопних газах автомобшв сконцентрована велика кшьюсть р1зних часток д1аметром 0,02-0,06 мкм I невелика кшьккть великих часток. Як джерело аерозол1в в стратосфер! I верхшх шарах тропосфери можна вважати продукта I згорання ав1ацшного палива. Виведення аерозол1в ¿з атмосфери здшснюеться, в основному, за рахунок вимивання хмарами [5].
Розм1ри аерозольних часток в бшьшост1 випадк1в визначаються через розм1р рад1уса або д1аметра сферичних часток, що мають площу перетину, яка дор1внюе площ1 перетину реальних аерозольних часток. Це виправдовуеться тим, що бшьшкть аерозольних часток в атмосфер! мають форму, яка не дуже вщр1зняеться вщ сферично! I зависл1 в пов1тр1, не будучи зор1ентованими електромагштним або грав1тацшним полями. Д1апазон розм1р1в аерозольних часток дуже широкий: вщ часток з декшькох молекул, рад ¿уса приблизно 10-7, до розм1р1в в декшька м1крон. Верхня межа розм1р1в аерозольних часток визначаеться можливютю тривалого кнування цих часток в атмосфер!, тобто, в першу чергу, швидкють осщання. 1снують р1зномаштш класифжацп
146
атмосферних аерозольних часток за розм1ром. Фракцш часток с рад1усом 0,1 мкм прийнято називати др1бнодисперсною або високодисперсною. Ця фракщя вщ1грае важливу роль в електричних атмосферних явищах, а також у фотох1м1чних процесах, що вщбуваються в атмосфер!. Середньодисперсна фракщя атмосферних аерозол1в або велик! частки включае частки в д1апазош розм1р1в 0,1 мкм до 1 мкм. Ця фракщя визначаеться оптичними властивостями атмосферного аерозолю у видимш та близькш шфрачервонш област1 спектру, а саме обумовлюе як розсшвання, так \ поглинання сонячно! рад1ацп атмосферою. Грубодисперсною фракщею атмосферних аерозол1в або пгантськими частками називаються частки ¿з рад1усом бшьше 1 мкм. Вони вщ1грають важливу роль у процесах хмароутворення, а також ктотно впливають на оптичш властивост1 атмосферних аерозол1в в шфрачервонш област1 спектру. Вони е головним компонентом, який вим1рюють при вивченш атмосферно! аерозольно! забрудненостг Фазовий стан аерозольних часток обумовлений мехашзмом 1х утворення \ багато в чому визначають форму часток. Рщк1 частки мають сферичну форму, тод1 коли тверд! - неправильну форму [6-8].
Збшьшення вмюту аерозол1в в атмосфер! змшюе рад1ацшний баланс в б1к похолодания кл1мату. Антропогенш викиди с1рки, як1 збшьшувались у швшчнш швкул1 протягом останнього стол1ття як результат згорання палива, утворюють аерозол1, впливають на оптичш властивост1 хмар, що викликае охолодження Землг Про величину цього впливу важко робити висновки, проте можна припускати, що в нашому стоштп вш пор1вняний з парниковим ефектом. 1ншими словами, якби не с1рков1 викиди, то пщвищення температури вщ 0,3 до 0,6 градуЫв ЦельЫя, яке ми спостершаемо, можливо було б вдв1ч1 бшьшим. Вплив на кл1мат антропогенних викидав арки не слщ розглядати як можливий вклад у послабления глобального потеплшня, а лише як частину проблеми. Викиди двоокису с1рки, як1 викликають утворення центр1в конденсаци хмар, сприяють процесу збшьшення вмюту аерозольних часток кислоти в атмосфер!. Пошкодження люних екосистем шляхом випадшня кислотних дощ1в фактично наражае на небезпеку важливий природнш резервуар у вуглеводному цикл1 [7].
1снуе фактор, що впливае на навколишне середовище протилежно шж аерозолг Це накопичення в атмосфер! двоокису вуглецю. Основш компоненти атмосфери - не поглинають ш видимого, ш шфрачервоного випромшювання, а водяна пара та двоокис вуглецю мають широю полоси поглинання в шфрачервонш дшянщ, що заважае випромшюванню земного тепла в космос. Тому накопичення в атмосфер! двоокису вуглецю призводить до потеплшня, так названого парникового ефекту [1-3]. Надходження двоокису вуглецю в атмосферу зростае з кожним роком за рахунок збшьшення енергетики та промисловостг Внаслщок антропогенного впливу постшно зменшуеться площа люв, що дають основну частину кисню. Поки що можливе похолодания внаслщок приросту кшькост1 аерозол1в в атмосфер! перекриваеться парниковим ефектом, обумовленим збшьшення викид1в С02. Проте юнуе небезпека, що в деяких умовах ефект аерозол1в буде бшьшим \ призведе до похолодания на територи Швшчно! швкулг
147
Велию змши кл1мату планети можуть статися в результат! ядерно! вшни. Ядерш вибухи призведуть не тшьки до заражения навколишнього середовища але й до викиду велико! кщькост! аерозол!в у стратосферу, звщки вони виводяться надзвичайно довго. Земна куля вкриеться непрозорим "покривалом" з аерозол!в, як! не будуть пропускати сонячне випром!нювання до земно! поверхш. Внасл!док цього земна поверхня не буде нагр!ватися i наступить так звана "ядерна зима". Без тепла не зможе рости рослинн!сть, багато тварин, що харчуеться т!льки рослиншстю загине. Оск!льки Bci тварини i рослинн!сть пов'язан! в еколог!чний троф!чний ланцюг, а зима буде довгою, то на Земл! може не залишитись н!яких форм життя [4].
Отже, аерозол! можуть як завдавати шкоди так i приносити користь для людини. Так, наприклад, збер!гаеться велика к!льк!сть врожаю завдяки знищенню комах-шк!дник!в. Штучн! аерозол! використовуються для лжування людей та тварин, викликання дощу, запоб!гання граду тощо. Вщ устшного розвитку учения про аерозол! залежить вир!шення багатьох проблем, нав!ть таких, як! визначають можлив!сть подальшого ¿снування людини на Земл!, а можливо й самого кнування планети. Виршення проблеми глобально! зм!ни кл!мату, полягае, головним чином, у збереженш природи, та вир!шенн! проблеми безвщходного виробництва, тод! зм!ни кл!мату будуть вщбуватися за природними процесами.
Л1тература
1. Астанин Л.П. Охрана природы / Л.П. Астанин, К.Н. Благосклонников. - М.: Колос, 1984. - 255 с.
2. Ивлев Л.С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. / Л.С. Ивлев. - Л.: Изд. ЛГУ, 1982. - 366 с.
3. Кондратьев К.Я. Аэрозоль и климат / К.Я. Кондратьев. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 191 с.
4. Кучерявий В.П. Еколопя / В.П. Кучерявий. - Льв!в: Св!т, 2000. - 499 с.
5. Лялюк О.Г. Мошторинг довк!лля / О.Г. Лялюк, Г.С. Ратушняк. -В1нниця: ВНТУ, 2004. - 140 с.
6. Монин А.С. Глобальне экологические проблемы: науки о Земле / А С. Монин, Ю.А. Шишков. - М.: Знание, 1997. - №7. - С. 23-25.
7. Надточш П.П. Еколопя грунту та його забруднення / П.П. Надточ!й, Ф.В. Вольвач, В.Г. Гермашенко. - К.: Аграрна наука, 1997. - 286 с.
8. Яблоков А.В. Уровни охраны живой природы / А.В. Яблоков, С.А. Остроумов. - М.: Наука, 1985. - 175 с.
Summary Stegney Zh.G., Piven E.I.
AEROSOLS AND THEIR EFFECT ON THE ATMOSPHERE Investigated the positive and negative effect of the aerosols on the environment. Shown the necessity of successful development of science about aerosols and solutions of many environmental cleanness problems.
Key world: aerosol, atmosphere, environmental surrounding
Рецензент - д.вет.н., професор Демчук М.В.
148
