3 Распространение и трансформация автомобильных выбросов

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200различных компонентов. Самая большая группа соединений - углеводороды. Эффектпадения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение кнормальному состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газоввоздухом, но и со способностью самоочищения атмосферы. В основе самоочищениялежат различные физические, физико-химические и химические процессы.

Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро

освобождаетатмосферу только от Грубых частиц. Процессы нейтрализации и связывания газовв атмосфере проходят гораздо медленнее. Значительную роль в этом играетзеленая растительность, поскольку между растениями идет интенсивныйгазообмен. Скорость газообмена между растительным миром в 25 - 30 разпревышает скорость газообмена между человеком и ОС в расчете на единицу массыактивно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков оказываетсильное влияние на процесс восстановления. Они растворяют газы, соли,адсорбируют и осаждают на земную поверхность пылевидные частицы.Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере поопределенным закономерностям.

Так, твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих

поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил.

Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO,

С_ХН_У, NO_X, SO_X распространяются в атмосфере подвоздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химическоговзаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действиепроявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частьюпроцесса загрязнения и зависит от многих факторов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами объектов АТК зависит отвозможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительныерасстояния, уровня их химической активности, метеорологических условийраспространения.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая всвободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферноговоздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическоевзаимодействия.

Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухес образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результатеиспарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могутобъединяться, адсорбировать или растворять газообразные вещества.

Реакции синтеза и распада, окисления и восстановления осуществляются междугазообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом.

Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно смомента поступления выбросов в атмосферу, другие - при появлении для этогоблагоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, другихфакторов.

При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединенийуглерода в виде CO и С_ХН_У.

Моноксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокойконцентрации. Его интенсивно поглощают почвенные

микроорганизмы; в атмосфере онможет окисляться до СО₂ при наличии примесей - сильных окислителей, перекисных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению,полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, преждевсего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуютсяперекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере сернистый газ (SО₂) через некоторое время окисляется досернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другимисоединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида всерный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитическихреакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или растворсерной кислоты в дождевой воде.

B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темнотеокисления SO₂ не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азотаскорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажностивоздуха.

Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями

подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида.Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц изокислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены восновном NO и NO₂. Выделяемый в атмосферу моноксид азота подвоздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом додиоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется егоспособностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота

и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

Фотохимический смог - это комплексная смесь, образующаяся при

воздействии солнечного света из двух основных компонентов выбросов

автомобильных двигателей - NO и углеводородных соединений. Другие вещества (SO₂), твердые частицы также могут участвовать в смоге, но не являютсяосновными носителями высокого уровня окислительной активности, характерной длясмога. Стабильные метеорологические условия благоприятствуют развитию смога:

• городские эмиссии удерживаются в атмосфере в результате инверсии,

• служащей своеобразной крышкой на сосуде с реактивами,

• увеличивая продолжительность контакта и реакции,

• препятствуя рассеиванию (новые эмиссии и реакции добавляются к

первоначальным).

Рис. 1. Фотохимический смог

Формирование смога и образование оксиданта обычно останавливается при

прекращении солнечной радиации в темное время суток и дисперсии реагентов ипродуктов реакции.