Смог. Виды смога

Смог. Виды смога 

         Смог (англ. smog, от smoke - дым и fog - туман), сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах, крайняя форма радиационного тумана, смесь дыма и тумана, вызываемая выбросами промышленных предприятий и загрязнением атмосферы химическими соединениями.

Смог бывает следующих  типов:

Влажный смог лондонского  типа - сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.

Ледяной смог аляскинского типа - смог, образующийся при низких температурах из пара отопительных систем и бытовых газовых выбросов.

Радиационный  туман - туман, который появляется в результате радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного приземного воздуха до точки росы.

Обычно радиационный туман  возникает ночью в условиях антициклона  при безоблачной погоде и легком бризе.

Часто радиационный туман  возникает в условиях температурной  инверсии, препятствующей подъему воздушной массы.

В промышленных районах может  возникнуть крайняя форма радиационного  тумана- смог.

Сухой смог лос-анджелесского  типа - смог, возникающий в результате фото - химических реакций, которые происходят в газовых выбросах под действием солнечной радиации; устойчивая синеватая дымка из едких газов без тумана.

Фотохимический  смог - смог, основной причиной возникновения которого считаются автомобильные выхлопы.

Автомобильные выхлопные  газы и загрязняющие выбросы предприятий  в условиях инверсии температуры вступают в химическую реакцию с солнечным излучением, образуя озон.

Фотохимический смог может  вызвать поражение дыхательных  путей, рвоту, раздражение слизистой оболочки глаз и общую вялость. В ряде случаев в фотохимическом смоге могут присутствовать соединения азота, которые повышают вероятность возникновения раковых заболеваний.

Фотохимический  смог

Фотохимический туман  представляет собой многокомпонентную  смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрие или очень слабого обмена воздуха в приземном слое примощной и в течение не менее суток повышенной инверсии.

Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются  чаще в июне - сентябре и реже зимой. При

продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.

Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул, и избыток озона.

В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в результате которой в атмосфере постепенно накапливается озон.

Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь  озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос - Анжелесом, Нью - Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на рганизм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

  Смог наблюдается  обычно при слабой турбулентности (завихрение воздушных потоков)  воздуха, и следовательно, при устойчивом распределении температуры воздуха по высоте, особенно при инверсиях температуры, при слабом ветре или штиле.

Инверсии температуры  в атмосфере, повышение температуры  воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы её убывания. Инверсия температуры встречаются и у земной поверхности (приземные инверсии температуры.), и в свободной атмосфере. Приземные инверсия температуры чаще всего образуются в безветренные ночи (зимой иногда и днём) в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха. Толщина приземных инверсия температуры составляет десятки — сотни метров. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15—20 °С и более. Наиболее мощны зимние приземные инверсия температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде.

В тропосфере, выше приземного слоя, инверсия температуры чаще образуются в антициклонах благодаря оседанию воздуха, сопровождающемуся его сжатием, а следовательно — нагреванием (инверсии оседания). В зонах фронтов атмосферных инверсия температуры создаются вследствие натекания тёплого воздуха на нижерасположенный холодный. В верхних слоях атмосферы (стратосфере, мезосфере, термосфере) инверсия температуры возникают из-за сильного поглощения солнечной радиации. Так, на высотах от 20—30 до 50—60 км расположена инверсия температуры, связанная с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца озоном. У основания этого слоя температура равна от — 50 до — 70°C, у его верхней границы она поднимается до — 10 — + 10 °С. Мощная инверсия температуры, начинающаяся на высоте 80—90 км и простирающаяся на сотни км вверх, также обусловлена поглощением солнечной радиации.

И. т. являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков. Вследствие аномальной рефракции света в инверсия температуры  иногда возникают миражи. В инверсии температуры образуются также атмосферные волноводы,благоприятствующие дальнему распространению радиоволн.

Атмосферный волновод, слой воздуха, непосредственно примыкающий к поверхности Земли или приподнятый над ней, который отклоняет распространяющиеся в нём радиоволны к поверхности Земли. При определённых метеорологических условиях, когда температура убывает с высотой медленнее, а влажность воздуха быстрее, чем при нормальных условиях, волна, вышедшая под небольшим углом к горизонту, на некоторой высоте испытывает полное отражение, отклоняется обратно к земной поверхности и отражается от неё.

Этот процесс может  повторяться многократно, в результате чего радиоволны распространяются вдоль поверхности Земли на большие расстояния без заметного ослабления (рис.). Такой способ распространения радиоволн в атмосфере называется волноводным, он напоминает распространение радиоволн в радиоволноводах. В атмосферных волноводах могут распространяться волны, для которых длина волны l меньше некоторого критического значения lкр (обычно lкр Ј 50—100 V), т. е. дециметровые, сантиметровые и более короткие волны

Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может явиться причиной повышения заболеваемости и смертности.

Угарный газ, входящий в состав смога, представляет собой соединение углерода с кислородом; газ без цвета и запаха. Угарный газ впервые выделил французский врач Жак де Лассон в 1776 году при нагревании древесного угля с окисью цинка. Плотность угарного газа 0,00125 г/см3 при 0 ?С и давлении 0,1 Мн/м2 (1 кгс/см2), tпл -205 ?С, tkип -191,5 ?С, критическая температура - 140?C, критическое давление 3,46 Мн/м2 (34,6 кгс/см2).

Отравления угарным газом  возможны на производстве и в быту: в доменных, мартеновских, литейных цехах; при испытании двигателей, использовании топливных газов для сушки и подогрева; в химической промышленности; в гаражах; при дровяном отоплении и т.п.

Поступая в организм через  органы дыхания, угарный газ взаимодействует  с гемоглобином и образует карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород к тканям. Наряду с этим уменьшается коэффициент утилизации кислорода тканями. Возникают гипокапния, затруднение диссоциации оксигемоглобина, ферментные нарушения тканевого дыхания и т.д.

Защитную роль играет железо плазмы крови: его соединение с угарным  газом препятствует образованию карбоксигемоглобина и способствует извлечению угарного газа из тканей.

При острых отравлениях могут  наблюдаться головная боль, головокружение, тошнота, рвота, слабость, одышка, учащённый пульс; возможны быстрая потеря сознания, судороги, кома (с последующим двигательным возбуждением),нарушения кровообращения и дыхания, поражение зрительного нерва и т.д.; на 2-3-е сутки может развиться токсическая пневмония.

В таких случаях рекомендуется  вынести пострадавшего на свежий воздух, растереть грудь; вдыхание паров нашатырного спирта, горячее питье. При хронических отравлениях появляются головная боль, головокружение, бессонница, возникает эмоциональная неустойчивость, ухудшаются память, внимание.

Возможны органические поражения  центральной нервной системы, сосудистые спазмы, повышение количества эритроцитов в крови.

Образование смога 
 
            При полном сгорании ископаемого топлива (угля или углеводородов) образуются достаточно безобидные продукты – диоксид углерода и вода, однако в условиях недостатка кислорода образуется ядовитый монооксид углерода. Если кислорода еще меньше, среди продуктов сгорания появляется углерод (в виде сажи). 
              Загрязнение воздуха могут вызывать и входящие в состав топлива примеси, в первую очередь, соединения серы. Ее содержание в некоторых углях может достигать 6%. При сжигании такого топлива образуется диоксид серы. Растворяясь в капельках воды, которые конденсируются вокруг частиц дыма, диоксид серы существенно снижает ее рН.  
Сажа и диоксид серы, образующиеся непосредственно при сжигании топлива, являются первичными загрязнителями воздуха. В условиях сырости и тумана, характерных для зимнего Лондона, они стали причинами длительных смогов, приводящих к росту легочных заболеваний. Со временем смог стал обычным явлением и в других крупных городах и промышленных центрах.  
                 Смог наблюдается обычно при слабой турбулентности (завихрение воздушных потоков) воздуха, и следовательно, при устойчивом распределении температуры воздуха по высоте, особенно при инверсиях температуры, при слабом ветре или штиле. 
 
Последствия смога: 
 
                    Особенно опасен смог, когда из-за погодных условий пелена висит на одном месте, не рассеиваясь. Последствия для здоровья людей могут быть весьма тяжелыми. Как установили патологоанатомы, поверхность органов дыхания жителей крупных промышленных городов не нормального розового цвета, а покрыта темным налетом. Смог является большой проблемой во многих мегаполисах мира. Он особенно опасен для детей, пожилых людей и людей с пороками сердца и лёгких, больных бронхитом, астмой, эмфиземой. Смог может стать причиной одышки, затруднения и остановки дыхания, голоных олей, кашля. Также он вызывает воспаление слизистых оболчек глаз, носа и гортани, снижение иммунитета. Во время смога часто повышается количество госпитализаций, ремиссий смерте от респираторных и сердечных заболеваний. 
               Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может явиться причиной повышения заболеваемости и смертности. Отравления угарным газом возможны на производстве и в быту: в доменных, мартеновских, литейных цехах; при испытании двигателей, использовании топливных газов для сушки и подогрева; в химической промышленности; в гаражах; при дровяном отоплении и т.п. 
            Поступая в организм через органы дыхания, угарный газ взаимодействует с гемоглобином и образует карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород к тканям. Наряду с этим уменьшается коэффициент утилизации кислорода тканями. Возникают гипокапния, затруднение диссоциации оксигемоглобина, ферментные нарушения тканевого дыхания и т.д. 
            Защитную роль играет железо плазмы крови: его соединение с угарным газом препятствует образованию карбоксигемоглобина и способствует извлечению угарного газа из тканей. 
При острых отравлениях могут наблюдаться головная боль, головокружение, тошнота, рвота, слабость, одышка, учащённый пульс; возможны быстрая потеря сознания, судороги, кома (с последующим двигательным возбуждением), нарушения кровообращения и дыхания, поражение зрительного нерва и т.д.; на 2-3-е сутки может развиться токсическая пневмония, спазмы, повышение количества эритроцитов в крови.