Экологический портал

Главная страница экологического портала Правила карта сайта Обратная связь
Навигация по сайту
Это интересно!
Присоединяйся!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 13
Всех: 14
Именниников сегодня нет

Взаимодействие с окружающей средой дыма и пыли

 Экологические статьи » Ядерная война - последствия  7-11-2010, 15:39  Author: BlogDix
Дым и другие атмосферные аэрозоли подвержены воздействию гравитационных сил и взаимодействуют с ионами, газами и солнечным излучением, а в приземном слое — с различными поверхностями. Гравитационное оседание (седиментация) происходит из-за большей плотности частиц по сравнению с окружающим воздухом. При рассмотрении субмикронных частиц, находящихся в тропосфере и нижней стратосфере, седиментацией обычно пренебрегают, так как скорость оседания субмикронных частиц много меньше скорости их переноса вертикальным движением воздуха (Twomey, 1977). Скорость удаления более крупных частиц, однако, за счет седиментации увеличивается, так как эти частицы опускаются в нижние слои атмосферы или выпадают на поверхность Земли. Исключение составляют агломераты частиц (например, цепочечные сажевые структуры), характеризующиеся очень низкой эффективной плотностью и большим аэродинамическим сечением. Такие частицы легко переносятся ветром и оседают значительно медленнее, чем компактные частицы той же массы.
Из приземного слоя воздуха частицы могут выпадать (и налипать) на различные поверхности, землю, воду и растительность (особенно в густых зарослях, где эффективная площадь поверхности, на которую могут оседать частицы, чрезвычайно велика). Эффективность адгезивных процессов зависит от размеров частиц. Отметим, что скорость выпадения частиц, размер которых лежит в диапазоне от 0,1 до 1 мкм, очень мала (менее 0,001 м/с; Slinn, 1977). Скорость выпадения определяется полным потоком массы, переносимой к поверхности за счет всех, микромасштабных процессов. При расчетах скорости удаления из атмосферы частиц такого размера «сухое выпадение» наряду с другими эффектами второго порядка может оказаться довольно важным.
Можно считать, что аэрозоли находятся в тепловом равновесии с воздухом. Их температура обычно пренебрежимо малоотличается от температуры воздуха, так как поглощенная частицами энергия (например, солнечного излучения) быстро рассеивается в окружающем воздухе за счет теплопроводности. Поэтому в нижних слоях атмосферы можно пренебречь неравномерностью нагрева или охлаждения частиц дыма или мелкой пыли. Примерно выше 35 км, т. е. в верхней части стратосферы, температура частиц может быть больше температуры воздуха на несколько градусов.
Дым взаимодействует с газообразными химическими соединениями, присутствующими в атмосфере. В ходе некоторых реакций меняется структура поверхности частицы, а в других происходит поглощение дыма. При адсорбции различных паров из атмосферы могут изменяться состав и размеры частиц,, а также их гигроскопические и оптические свойства. В результате окислительных реакций углеродных частиц сажи с озоном и гидроксилом количество сажи может уменьшаться. Учет этих реакций особенно важен в стратосфере, где в их отсутствие сажа может находиться значительное время. В атмосфере, однако, достаточно быстро идущие реакции между сажей я окислителями не были обнаружены. Поэтому в настоящее время возможность значительного уменьшения количества сажи в результате фотохимических реакций представляется чисто умозрительной. Более того, частицы углерода будут покрываться пленкой маслянистых веществ или (за несколько дней пребывания в атмосфере) различными неорганическими соединениями, например сульфатами и водой, что предохранит их от прямого воздействия химически активных веществ.
В атмосфере на всех высотах находятся ионы. Их концентрация в тропосфере, как правило, составляет 109 м-3. Поскольку подвижность положительных и отрицательных ионов, вообще говоря, различна, аэрозоли, окруженные ионной плазмой, приобретают электрический заряд. Этот заряд весьма мал, так что его влиянием на микрофизические процессы можно пренебречь (Twomey, 1977). Однако при сильной штормовой конвекции (и, возможно, в конвективных колонках больших пожаров) складывается совершенно иная ситуация: капли и аэрозоли сильно электризуются в ходе процессов вымерзания и таяния {Pruppacher, Klett, 1980). В силу конечной, хотя и весьма малой проводимости воздуха, представляющего собой слабо ионизованную плазму, любые находящиеся в нем заряженные объекты с течением времени разряжаются.
При неоднородном нагреве частиц солнечным (или каким-нибудь другим) излучением возникает фотофорез. Поглощая падающее излучение, частица нагревается преимущественно с одной стороны; при этом за счет пространственно неоднородной термодиффузии возникает градиент давления, направленный в сторону источника излучения. По своей природе фото-форическая сила очень мала. Однако для небольших частиц, освещенных Солнцем, эта сила может превышать силу тяжести. Недавно было высказано предположение (Sitarski, Kerker, 1984), что фотофорез обусловливает подъем частиц сажи в дневное время суток. Возможно, этой же причиной объясняется большое время жизни в атмосфере арктической дымки (Sitarski, Kerker, 1984). В зависимости от размера и состава частиц фотофорез может уменьшать или увеличивать скорость оседания сажевого аэрозоля. Некоторые соображения, однако, позволяют утверждать, что фотофорез незначительно влияет на движение сажевых частиц в атмосфере: 1) броуновское вращение частиц ослабляет эффект неравномерного нагрева; 2) из-за суточных вариаций освещенности средняя фотофориче-ская сила примерно вчетверо меньше силы тяжести; 3) из-за нерегулярной формы частиц эффективность нагрева солнечным излучением невелика; 4) рассеянное и отраженное коротковолновое излучение нагревает частицы со стороны, обращенной к земной поверхности, наконец, 5) в задымленной после ядерной войны атмосфере солнечное излучение может сильно ослабляться.
загрузка...