Аэрозоли — системы с газообразной дисперсионной средой (дым, туман и др.)- Лиозоли — системы с жидкой дисперсионной средой. (Если средой является вода, то систему называют гидрозолем: глина, песок и другие вещества в воде.) Солиозоли — системы с твердой дисперсионной средой (сплавы, цветные стекла, некоторые минералы).[ ...]
Аэрозоли (от греч. — воздух и нем. — коллоидный раствор) — твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде (атмосфере) . Их источниками являются как естественные (извержение вулканов, пыльные бури, лесные пожары и др.), так и антропогенные факторы (ТЭЦ, промышленные предприятия, обогатительные фабрики, сельское хозяйство и пр.). Так, в 1990 г. в мире выброс в атмосферу твердых частиц (пыли) составил 57 млн т. Особенно много техногенной пыли образуется при сжигании каменного или бурого угля на ТЭЦ, при производстве цемента, минеральных удобрений и т. д. На основе изучения содержания взвешенных частиц в атмосфере на 100 станциях глобального мониторинга (за период 1976—1985 гг.) получено, что наиболее загрязненными городами являются Калькутта, Бомбей, Шанхай, Чикаго, Афины и др. Эти искусственные аэрозоли вызывают ряд негативных явлений в атмосфере (фотохимический смог, уменьшение прозрачности атмосферы и т. п.), что особенно вредно для здоровья городских жителей.[ ...]
АЭРОЗОЛИ — твердые или жидкие частицы, находящиеся но взвешенном состоянии в атмосфере.[ ...]
Аэрозоль дисперсная система, состоящая из мелких жидких или твердых частиц, устойчиво взвешенных в воздушной среде.[ ...]
Аэрозоли играют важную роль и при формировании другой глобальной характеристики атмосферы - ее гидрологического режима. Частицы определенного размера и химического состава служат ядрами, на которых происходит конденсация водяного пара и кристаллизация воды. В данном случае роль аэрозолей состоит в том, что в их присутствии конденсация молекул Н20 происходит при невысокой относительной влажности, тогда как в чистом, не содержащем частиц воздухе для образования жидко-капельной фазы требуется значительное пересыщение водяного пара.[ ...]
Аэрозоли являются ист очником загрязнения не только атмосферы, но и стратосферы, оказывая влияние на ее спектральные характеристики и вызывая опасность повреждения озонового слоя. Непосредственно в стратосферу аэрозоли поступают с выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы, диффундирующие в ст ратосфере.[ ...]
Образование аэрозолей в различных природных и производственных процессах происходит двумя путями: диспергированием и конденсацией. Аэрозоли образуются при механическом измельчении и распылении твердых тел или жидкостей: дроблении, истирании, взрывах, распылении в форсунках й пульверизаторах и т. п. Так возникают туманы в районе мощных водопадов, шахтная пыль при бурении и взрывании руд и угля. При выплавке металлов пары их сгораю а продукты горения конденсируются с образованием дыма, состоящего из твердых частиц металлических оксидов. Примерно так же образуется дым и при горении топлива, но в этом случае помимо твердых частиц сажи в дыме содержатся еще капельки смолистых веществ. Более высокодисперсные и однородные по дисперсности аэрозоли получаются конденсационными методами, к которым относятся: переходы пересыщенных паров в жидкое или твердое состояние (например, образование туманов и облаков), а также химические реакции, приводящие к появлению новых жидких или твердых фаз, причем обязательным условием возникновения аэрозоля путем конденсации является наличие пересыщенного пара. При химических реакциях, например, аэрозоли возникают, когда образуется новая фаза с низким давлением насыщенного пара (испарение ангидрида во влажном воздухе приводит к возникновению аэрозоля серной кислоты, смешение хлористого водорода и аммиака приводит к образованию аэрозоля хлористого аммония и т. д.).[ ...]
Улавливание аэрозолей из загрязненного воздуха описано в работах [173—183]. Для этой цели применяют мембранные фильтры, тонковолокнистые фильтры из стекла или керамики [176, 177], а также фильтры из полимерных материалов [12, 72, 178], Для по-, глощения из воздуха паров и частиц пестицидов начали использовать фильтры из вспененного полиуретана [179]. Они портативны, могут быть изготовлены любой формой, позволяют отбирать пробу с любой скоростью, легко транспортируются. Для увеличения эффективности улавливания пенополиуретан предварительно обрабатывают в аппарате Сокслета ацетоном и гексаном. Трехслойный аналитический фильтр (средняя часть является волокнистой органической тканью, а внешние слои — из полиамидного волокна) способен извлекать из воздуха частицы размером 0,1 мкм [180].[ ...]
Под атмосферным аэрозолем понимают совокупность взвешенных частиц с размерами, превышающими молекулярные, т. е. с радиусом более 10 9 м. Эти частицы вместе с вмещающим дисперсную фазу воздухом образуют коллоидную систему. Таким образом, атмосфера Земли представляет собой гигантскую коллоидную систему со всеми характерными для них особенностями, определяемыми главным образом наличием развитой межфазной поверхности раздела и высоким значением удельной свободной энергии.[ ...]
По способу получения аэрозоли могут быть дисперсионными, образующимися при диспергировании (измельчении, распылении) твердых тел и при переходе порошкообразных тел во взвешенное состояние под действием воздушных потоков, например, в системах аспирации. Такие аэрозоли обычно называют пылями. Другой тип аэрозолей — конденсационный, образующийся при объемной конденсации перенасыщенных паров, ведущих к образованию аэрозольных частиц. Их обычно называют дымами (например, дымы металлургических печей).[ ...]
Для улавливания жидких аэрозолей (туманов) используют устройства, аналогичные пылеулавливающим. Различие заключается в том, что все туманоуловители работают в режиме самоочищения, т.е. накапливаемая в них жидкость постоянно удаляется. При очистке туманов солей для предотвращения их кристаллизации, зарастания фильтровальной перегородки и, в целом, аппаратов последние орошают водой или обдувают паром. В качестве туманоуловителей используют скрубберы Вентури, электрические устройства и волокнистые фильтры.[ ...]
Масса тонкодисперсного аэрозоля оценивается величиной около 0,05 Гт, а скорость его образования - около 5 Гт/год. Это означает, что полное обновление происходит примерно 100 раз в год.[ ...]
Таким образом, атмосферный аэрозоль - продукт сложной совокупности химических, физических и биологических процессов. Основные пути его образования показаны на рис. 4.1.[ ...]
Для улавливания взвешенных частиц аэрозолей (твердых и жидких) из воздуха широко применяется аспирационный способ с использованием материалов из тонких и ультратонких волокон (перхлорвинила, ацетилцеллюлозы, полиакрилонитрила и др.).[ ...]
Частицы терригенного и вулканического аэрозоля в момент их образования содержат подавляющую часть атомов тяжелых металлов в составе минеральных (силикатной и алюмосиликат -ной) матриц, из которых они с трудом извлекаются водой после появления на частицах гидратной оболочки. Однако скорость выщелачивания многократно увеличивается, если обводненные аэрозоли захватывают из атмосферы пары кислот или кислотообразующие газы (802, N0 ). О значимости такого процесса говорит тот факт, что собираемый в Антарктиде аэрозоль, перенесенный на тысячи километров от источника, содержит тяжелые металлы исключительно в водорастворимой форме.[ ...]
В процессах газоочистки могут участвовать аэрозоли дисперсионные и конденсационные, а также содержащие одновременно частицы конденсационного и дисперсионного происхождения. Как правило, в этих процессах имеет место обеспыливание аэродисперсных систем с большим содержанием аэрозольных частиц в единице объема или с большой запыленностью (> 0,1 г/м3).[ ...]
Для тонкой очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей наибольшее распространение получили ткани на основе материалов ФПП и ФПА. Ткань ФПП состоит из очень тонких (1,5—2,5 мкм) волокон перхлорвинила, нанесенных на марлевую подкладку. Ткань гидрофобна (несмачиваемая водой), стойка по отношению к кислотам и щелочам, но подвержена воздействию масел и органических растворителей. Ткань можно применять при температурах до 60° С. Ткань ФПА изготавливается из сверхтонких ( 1,5 мкм) волокон ацетилцеллюлозы, гидрофильна (способна смачиваться водой), нестойка к кислотам и щелочам, но стойка к маслам. Ее можно применять при относительной влажности воздуха не более 80% и при температурах до 150° С.[ ...]
Казалось бы, химический состав океанического аэрозоля должен полностью соответствовать составу морской воды. Действительно, основными составляющими частиц являются главные компоненты солевого состава воды. Однако морской аэрозоль оказывается аномально обогащенным некоторыми элементами, такими как РЬ, Си, Мп, Ре, Сс1, Нё, Ag, Ъп. Коэффициент обогащения по отношению к натрию океанической воды для калия и магния примерно равен 1, для кобальта - 10, меди - 800, марганца - 1000, свинца - 4000, алюминия - 5000, железа - 104 и цинка - 2 ■ 104. По некоторым расчетам, океанический источник ответственен за поступление в атмосферу от 5 до 20 % таких элементов, как медь, ванадий и цинк (эмиссия железа, цинка и меди из океанов оценивается значениями 2,6, 1,4 и 0,17 Мт/год соответственно).[ ...]
Наиболее яркой отличительной чертой городского аэрозоля является высокое содержание в нем органического углерода.[ ...]
Различие между дисперсионными и конденсационными аэрозолями состоит в том, что дисперсионные аэрозоли значительно крупнее конденсационных. Аэрозольные частицы конденсационных аэрозолей — рыхлые агрегаты, состоящие из большого числа первичных частиц. Дисперсионные аэрозоли обычно состоят из индивидуальных или слабо агрегированных частиц неправильной формы.[ ...]
Наиболее вероятными предшественниками городского аэрозоля являются ароматические углеводороды С6-С12, доля которых в общем "органическом фоне" воздуха современных городов превышает 30 % (Исидоров, 1985). В табл. 4.4 приведена часть результатов изучения скорости образования аэрозолей при фотохимических реакциях углеводородов С5-С8 в "смоговой камере" при естественном дневном освещении (Фокс и соавт., 1980).[ ...]
Важная черта химического состава континентального аэрозоля состоит в неравномерности распределения элементов по разным фракциям.[ ...]
В тропосфере с высотой, как это видно из рис. 4.4, содержание аэрозолей уменьшается. Вертикальный профиль концентрации частиц в различного рода моделях обычно задается в виде экспоненциальной зависимости = А 0 ехр( г/Н0). Здесь — концентрация частиц на высоте 2, - их приземная концентрация, а Н0 - экспериментально определяемый параметр, зависящий как от природы частиц, так и от условий их существования (главным образом - от турбулентности атмосферы).[ ...]
Типичное распределение ПАУ в различных фракциях городского аэрозоля приведено в табл. 8.9. С санитарно-гигиеничес-кой точки зрения важно, что от 70 до 90 % общего количества ПАУ содержится в мелких частицах с диаметром менее 3,3 мкм. Установлено, что частицы диаметром более 5 мкм задерживаются в верхней части дыхательных путей человека; аэрозоли меньшего размера проникают в бронхи, а частицы диаметром 1 мкм и менее - непосредственно в альвеолы.[ ...]
Кроме названных соединений в состав кутикулярного воска и атмосферных аэрозолей входят циклические углеводороды С20 и С30, имеющие структуру ди- и тритерпенов, а также их производные - терпено-вые спирты, кетоны и кислоты, такие как абиетиновая кислота С21Н30О2, а- и Р-амироны С30Н18О, а- и р-амирины С30Н50О (Симонейт, 1989). Не исключено, что такого рода органические соединения или продукты их окисления могут выступать в качестве комплексообразо-вателей атомов тяжелых металлов.[ ...]
Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэрозольные образования. Аэрозоли — дисперсные системы, в которых дисперсионная среда — газ, а дисперсные фазы — твердые или жидкие частицы. Аэрозоли делят на три группы: к первой относятся пыли — коллективы, состоящие из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде; ко второй — дымы — все аэрозоли, образующиеся при конденсации газа; к третьей — туманы — скопления жидких частиц в газообразной среде (см. подразд. 4.2).[ ...]
Группа тяжелых аэроионов постепенно переходит в группу сверх-тяжелых, которые называются аэрозолями — частицами, незаряженными или заряженными электричеством того или иного знака. Они состоят из копоти, дыма, пыли, тумана, мелких дождевых капель, снежинок и т.д. Такие частицы могут нести на своей поверхности большое число элементарных электрических зарядов и не нести ни одного истинного газового иона.[ ...]
Свинец поступает в атмосферный воздухе выбросами автотранспорта в основном в виде аэрозоля неорганических солей и окислов. О механизме действия свинца на организм пока нет единого представления. Полагают, что это соединение, действуя как протоплаз-матический яд, денатурирует белки, следствием чего являются разнообразные нарушения ферментативной активности. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов. В моче нарастает содержание копропорфи-рина, могут появиться глюкоза, фосфаты, аминокислоты. Все эти симптомы неспецифичны (Hardy, Chamberlin, 1971).[ ...]
Хорошо растворимая в воде, метансульфоновая кислота окисляется в капельно-жидкой фазе атмосферных аэрозолей с образованием серной кислоты, и обе эти кислоты удаляются из атмосферы с осадками. Отметим, что «влажное осаждение» - характерный сток не только кислот, но и любых других хорошо растворимых в воде примесей атмосферы: низших карбонильных соединений, спиртов, аминов и др.[ ...]
Диоксид серы — является основной причиной ухудшения видимости, что связано с образованием различных аэрозолей при фотохимических реакциях между кислородом, взвешенными частицами, оксидами азота и углеводородами.[ ...]
Скрубберы Вентури относятся ко второму классу пылеуловителей и обеспечивают высокую степень очистки аэрозолей со средним размером частиц 1-2 мкм и их начальной концентрацией до 100 г/м . Удельный расход воды на орошение равен 0,1-6,0 л/м .[ ...]
В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной форме (ртуть). Для урбанизированных районов они заметно выше. Так, содержание меди и цинка в атмосфере некоторых городов США и Европы составляет 100-340 нг/м1 и 500-1200 нг/м соответственно, свинца - 120-2700 нг/м31190].[ ...]
Межгодовые колебания вулканической активности весьма велики, и это затрудняет получение средних оценок поступления аэрозоля в атмосферу. Однако несомненно, что вулканы - одни из главных ’’поставщиков” мелкодисперсного, химически активного материала земной атмосферы. Масса частиц, выбрасываемых при единичном извержении умеренной интенсивности, достигает нескольких миллионов тонн (например, в 1976 г. при извержении вулкана Сент-Огастин на Аляске было выброшено 6 Мт пепла). Верхний предел оценки эмиссии твердых аэрозолей из этого источника составляет 120 Мт/год (К. Я. Кондратьев, 1985).[ ...]
Крупные частицы выводятся на подстилающую поверхность в основном в импактной зоне предприятия, тогда как мелкодисперсный аэрозоль и газообразные соединения металлов могут переноситься на сотни и даже тысячи километров от источников.[ ...]
Для извлечения из воздуха вредных веществ применяют также аэрозольные фильтры, пропитанные химическими реагентами, которые одновременно улавливают газы, пары, аэрозоли и твердые частицы. Этим способом можно отобрать представительную пробу пестицидов (фильтр и сетка, пропитанная ио-лиэтиленгликолем), диоксида серы и сульфатов, оксидов азота и нитратов, аммиака и солей аммония.[ ...]
Тяжелые металлы в атмосфере. Как было показано выше (глава 4), большие количества различных элементов, в том числе атомов металлов, поступают в атмосферу в составе аэрозолей. Океанический аэрозоль существенно обогащен (¿-элементами по сравнению с морской водой. В таких частицах металлы представлены главным образом биодоступными ионными формами и низкомолекулярными комплексами. Однако перенос океанического аэрозоля на континенты невелик (табл. 2.5), так как основные количества частиц выводятся обратно на морскую поверхность.[ ...]
При оценке запыленности атмосферы следует помнить, что пыль появляется в результате природных явлений и деятельности человека. Основными источниками природных твердых аэрозолей являются вулканические пеплы, пыль лесных и степных пожаров, морская пыль, образующаяся в результате выпадения из облаков солей, космическая пыль, растительные аэрозоли (пыльца растений) и пыль, образующаяся от истирания песка в пустынях, а также в результате разрушения горных пород. Общее количество пыли, выбрасываемой в атмосферу, повышается за счет эрозии почвы, в той или иной степени связанной с деятельностью человека.[ ...]
Реально водородный показатель дождевой воды, отобранной в разных районах мира, лежит в пределах 2 < pH < 9. "Раскисление" происходит обычно при захвате каплями дождя некоторых видов аэрозолей - частиц карбонатных пород или морских аэрозолей (морская вода в силу своего ионного состава имеет щелочную реакцию, что отражается на составе образующихся из нее аэрозолей). На рис. 6.1 показаны компоненты, определяющие значения pH осадков.[ ...]
Дисперсными принято называть системы, состоящие из мелкораздробленных частиц (дисперсная фаза), распределенных в какой-либо дисперсионной среде (воде, другом растворителе, воздухе). Аэродисперсными системами или аэрозолями называют системы, в которых дисперсионной средой является газ, а дисперсной фазой — твердые (пыль) или жидкие (туман) частицы. Дисперсная фаза может состоять из частиц разного размера (поли-дисперсная система) или из частиц одинакового размера (моно-дисперсная система). В том и другом случаях система может быть много- или однокомпонентной. Дисперсные системы, диаметр частиц которых не превышает несколько десятков (иногда сотен) микрометров, называют иногда пылевидными. В технике и технологии разных отраслей промышленности, в том числе и химической, принято считать подобные сыпучие системы порошковыми материалами (ПМ) или многокомпонентными порошковыми материалами (МПМ), или многокомпонентными полидисперсными порошковыми материалами (МППМ). Поэтому в дальнейшем под ПМ, МПМ и МППМ будем подразумевать дисперсные системы, состоящие из воздушной (газовой) дисперсионной среды и твердой дисперсной фазы, между частицами которой имеется физический контакт, а характерной особенностью является подвижность частиц относительно друг друга и способность перемещаться под действием внешней силы.[ ...]
В результате бурного развития промышленности в наше время быстро усиливается взаимное влияние промышленных регионов независимо от государственных границ, причем антропогенное воздействие на природу приобретает глобальный характер. С аэрозолями переносятся пылевые выбросы, тяжелые металлы, пестициды, радионуклиды, соединения азота и серы. Около 90 % поллютантов прочно связано с почвенными частицами и более 9 % приходится на водные донные отложения. В рамках различных международных организаций осуществляется работа по наблюдению и оценке изменений в биосфере, в частности под воздействием антропогенной деятельности.[ ...]
Поток солнечной энергии образует глобальные физические круговороты воздуха и воды на Земле. Движение воздушных масс помимо механических эффектов (ветры, волны, течения) обусловливает аэрогенную миграцию веществ, в первую очередь газов, паров воды и пылевых частиц, аэрозолей разного состава. Под действием солнечной радиации и грозовых разрядов в атмосфере происходят различные фотохимические и электрохимические реакции — фотолиз воды, образование озона, окислов и кислотных осадков, образование углеводородных смогов и др.[ ...]
Дисперсные системы имеют много разновидностей, отличающихся агрёгатным состоянием дисперсной фазы и дисперсионной среды. Если обозначить Г — газ, Ж — жидкость, Т -— твердое агрегатное состояние, при этом индекс 1 отнести к среде, а 2 — к фазе, то возможно несколько комбинаций. Например, П — Ж2 — аэрозоль, более конкретно — туман, когда в газообразной среде растворены капли воды; Г] — Гг — тоже аэрозоли (аэрозоль пыль представляет собой газообразную систему с растворенными в ней твердыми частичками, а аэрозоль дым ■—ту же систему с конденсированными летучими веществами); Ж1 — Г2— пена; Ж]—Ж2 — эмульсия; Ж) —Т2 с низкодисперсными частичками —.суспензия, с тонкодиспергированными частичками— коллоидные растворы, или золи.[ ...]
Наиболее важная переменная составная часть атмосферы — водяной пар. Основная его масса сосредоточена в тропосфере. Изменчивость содержания водяного пара в тропосфере определяется процессами испарения, конденсации и горизонтального переноса. Заметное влияние на радиационные процессы в атмосфере оказывает аэрозоль — взвешенные в воздухе частицы размером от десятков нанометров до нескольких десятков микрометров. Аэрозоль наблюдается как в тропосфере, так и в верхних слоях атмосферы. Концентрация его убывает с высотой. Возникает он под влиянием «засорения» от земной поверхности, индустриальных загрязнений, вулканических извержений и космических факторов. Каждый кубический сантиметр воздуха, которым мы дышим в городе, содержит от 10 до 100 тыс. мельчайших частиц, в горах и сельской местности— около 5 тыс., над океаном — еще меньше. Так как аэрозольные частицы малы, каждую из них в отдельности мы не видим, но при большой концентрации они наблюдаются хорошо.[ ...]
Процесс образования капель тумана и дождя уже давно привлек к себе внимание физиков и метеорологов. Изучение этих явлений привело к возникновению науки о дисперсном состоянии воздушной среды. Атмосферный воздух стали рассматривать как полидисперсный коллоид, отдельные фракции которого обладают различной степенью устойчивости. Учение об атмосферных аэрозолях внесло ясность в целый рад практических вопросов не только метеорологии и геофизики, но, как увидим ниже, физиологии дыхания и гигиены.[ ...]
Диоксины 2, 3, 7, 8, — ТХДД и диоксиноподобные соединения (более 200) — самые токсичные из полученных человеком веществ. Они обладают мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием; подавляют иммунную систему («диоксиновый СПИД») и в случае получения человеком через продукты питания или в виде аэрозолей достаточно высоких доз вызывают «синдром изнурения» — постепенное истощение и смерть без явно выраженных патологических симптомов. Биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.[ ...]
Найденные в лабораторных экспериментах значения упред для разложения озона на химически инертных частицах А1203 и вЮ2 составляют 10 5-10 4, и следовательно, при моделировании химических процессов в воздухе городов нельзя пренебрегать гетерогенным стоком озона и многих других, даже значительно более долгоживущих, компонентов. Это тем более верно, что форма частиц твердого тропосферного аэрозоля далека от идеально сферической, а значения вычисляемой по формуле (4.5) удельной поверхности сильно занижено относительно реального. Кроме того, вероятность реакции у в случае некоторых компонентов может существенно возрастать вследствие специфического взаимодействия с возбуждаемой излучением поверхностью твердых частиц.[ ...]
Наиболее оптимальными электролитами являются < цинкатные. Они превосходят другие типы растворов по степени ! экологической безопасности и экономичности. Цинкатные электролиты характеризуются высокой рассеивающей способностью, наносимые покрытия обладают достаточно высокой коррозионной стойкостью. Основными недостатками цинкатных электролитов являются плохая паяемость наносимых из них покрытий, выделение в рабочую зону аэрозоли щелочи и непригодность для цинкования чугунных изделий.[ ...]
В настоящее время фотохимическое загрязнение воздуха наблюдается уже не только в городах США, но и во многих других городах и местностях земного шара. В частности, этот вид загрязнения стал серьезной проблемой для городов Японии. Так, например, в мае—июле 1971 г. в Токио было зарегистрировано 12 случаев фотохимического тумана, от которого пострадало свыше 10 000 человек (Kawamura, 1972; Syrota, 1973). Появились сообщения о наличии оксидантов в воздухе городов Голландии (Wisse, Velds, 1970; Ham, Nieboer, 1972), Италии (Kanitz, 1967), Болгарии (Г. Курчатова, 1972).[ ...]
В зависимости от источника и механизма образования различают первичные и вторичные загрязнители воздуха. Первые представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или подвижных источников. Вторичные образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода) под действием ультрафиолетового излучения. Часто вторичные загрязнители, например вещества группы пероксиацетилнитра-тов (ПАН), гораздо токсичнее первичных загрязнителей воздуха. Большая часть присутствующих в воздухе твердых частиц и аэрозолей является вторичными загрязнителями.[ ...]