35. Фотохимический смог.

Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, только когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями. 5 декабря 1952 г. над всей Англией возникла зона высокого давления, и в течение нескольких дней не ощущалось ни малейшего дуновения. Однако трагедия разыгралась только в Лондоне, где была высокая степень загрязнения атмосферы. Английские специалисты определили, что смог 1952 г. содержал несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. При сопоставлении загрязненности атмосферного воздуха в Лондоне в эти дни с уровнем смертности было отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа. Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха.

«Продолжительность жизни» самого сернистого газа в атмосфере сравнительно невелика (от двух-трех недель, если воздух сравнительно сухой и чистый, до нескольких часов, если воздух влажен и в нем присутствует аммиак или некоторые другие примеси). Он, растворяясь в каплях атмосферной влаги, в результате каталитических, фотохимических и других реакций окисляется и образует раствор серной кислоты. Агрессивность выбросов еще более возрастает. В конечном счете, переносимые воздушными массами сернистые соединения переходят в форму сульфатов. Их перенос в основном происходит на высоте от 750 до 1500 м, где средние скорости близки к 10 м/с, и дальность переноса сернистого газа простирается до 300—400 км. На этом же удалении от источника выбросов в струе переноса отмечается максимум концентрации раствора серной кислоты. Ее обнаруживают и на расстоянии до 1000—1500 км, где в основном завершается ее переход в форму сульфатов. Описанный выше процесс—лишь упрощенная схема, не учитывающая возможности вымывания сернистого газа и серной кислоты по пути переноса каплями дождя, а также абсорбирования их растительностью, почвой, поверхностными и морскими водами. Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется, прежде всего, в поражении верхних дыхательных путей. Под влиянием сернистого газа и серной кислоты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшаются фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.

36. Уголь и радиактивность.

В углях водород функциональных групп может быть замещен ионами металлов. В гуминовых кислотах концентрация функциональных групп максимальна. С переходом торфа в бурые угли их содержание заметно снижается, а в антраците они отсутствуют совсем. Таким образом, торф оказывается наиболее активной химической средой, в которой происходят реакции, приводящие к концентрированию металлов, в том числе радиоактивных.

Когда угольный пласт был еще торфом, он представлял собой открытую систему, в которую с поверхностными и грунтовыми водами могли свободно поступать различные химические элементы, в том числе и радионуклиды.

В углях уран был обнаружен в 1875 г. и в начале атомной эпохи в нашей стране его извлекали большей частью именно из угля. Среднее содержание урана в угле составляет 3,6 г/т. В составе углей большая часть урана связана с кислородом функциональных групп в гуминовых кислотах. В процессе метаморфизма часть функциональных групп теряется, следовательно, образующийся уголь также теряет часть урана, накопленного на торфяной стадии. Именно поэтому «рудные» концентрации его не обнаружены в каменных углях и антраците.

В природных условиях уголь часто окисляется, что ухудшает его характеристики как топлива, но происходит регенерация гуминовых кислот (возрастает концентрация функциональных групп). Если в подземных водах есть уран, то происходит его повторное накопление в угле.

В отличие от урана, торий входит преимущественно в состав глинистых минералов.

Таким образом, очень часто в составе углей есть радиоактивные элементы. А уголь человечество использует в основном как топливо. Для тория-232 радиоактивность составляет 4,03х10⁶ Бк/кг, а для урана-238 – 1,23х10⁷ Бк/кг. Согласно нормативам, допустимые концентрации радионуклидов в атмосферном воздухе не должны превышать для тория-232 9,3х10^-7 Бк/л, а для урана-238 – 8,1х10^-5 Бк/л.

Перед тем, как уголь поступит в топку ТЭС, его, как правило, обогащают – для снижения зольности удаляют минеральные элементы. При этом содержание тория тоже заметно снижается, т.к. он входит в состав минеральных частиц. А вот уран, связанный с органическим веществом, наоборот концентрируется.

При сжигании (Т=1000-1600°С) некоторая часть радионуклидов переходит в газовую фазу. Продвигаясь по внутренним коммуникациям ТЭС, продукты сгорания остывают до сотен градусов, и радионуклиды концентрируются на поверхности частиц золы. В результате часть радионуклидов оказывается в воздухе, а часть в золоотвале. Зола ТЭС – техногенное сырье, которое используют для наполнителя бетона вместо песка, который идет на строительство.