Всю історію людства можна назвати війною, людини і навколишнього світу. У прагненні вижити і підвищити якість життя, людина в буквальному сенсі забирає ресурси у інших видів живих організмів і змінює середовище проживання, причому зміни ці навряд чи можна назвати позитивними.
У міру розвитку промислового потенціалу людства, екологічні проблеми стають все більш гострими. До числа найбільш важливих відносяться негативний антропогенний вплив на природу, екологічна криза, глобальне потепління і парниковий ефект, кислотні дощі, виснаження біологічних ресурсів, руйнування озонового шару, демографічні проблеми, опустелювання. Але крім глобальних екологічних проблем, існує величезна кількість їх приватних різновидів. До них відноситься і аерозольна забруднення атмосфери.
Через малого розміру часток, вони можуть довгий час перебувати в підвішеному стані в атмосфері, а так як сумарна поверхня частинок надзвичайно велика, як і вільна енергія, то на кордоні розділу фаз протікають різні процеси, що негативно впливають на навколишнє середовище і організм людини.
Аерозольні забруднення атмосфери призводять до захворювань дихальних шляхів і токсичним отруєнням, а також можуть стати причиною алергічних захворювань.
Аерозольні забруднення антропогенного характеру руйнують екосистему і заважають протіканню природних процесів, наприклад, процесу фотосинтезу.
Тому дуже важливо, запобігати або скорочувати викиди забруднюючих речовин в атмосферу і шукати нові способи її очищення.
Атмосфера, по суті, являє собою колоїдну систему типу "аерозоль", тобто, дисперсних систем, в якій повітря є дисперсійним середовищем, а дрібні крапельки або тверді частинки - дисперсною фазою. Як і будь-які дисперсні системи, аерозолі мають великий, розвиненою поверхнею і характеризуються надлишком енергії, необхідної для протікання різних процесів.
Аерозольні частинки в атмосфері мають широкий діапазон розмірів, так як до них ставляться як частинки, що складаються з декількох молекул (кластери), що мають діаметр близько 1 нм, так і великі порошинки, що витають в повітрі, діаметром в декілька десятків мікрон (104 нм).
Точно визначити найбільші розміри аерозольних часток складно, так як в різних умовах частинки одного і того ж розміру можуть випадати з атмосфери, а можуть і досить тривалий час перебувати зваженими в повітрі. За Х.Юнге ця межа дорівнює. Під час пилових бур верхня межа розмірів витають в повітрі частинок може перевищувати 100 мкм. За розмірами розрізняють три класи аерозольних часток:
1. дрібнодисперсні (r # 63; 0,1 мкм),
2. середньодисперсні (0,1 мкм 3. Грубодисперсні (r # 63; 1 мкм). Середньодисперсні аерозолі називаються також великими частками, а Грубодисперсні - гігантськими. Частина дрібнодисперсного фракції, яка має гігроскопічними властивостями і реєструється за допомогою лічильників Айткена (що представляють собою модифікацію камери Вільсона), називається ядрами конденсації. За характером освіти і трансформації аерозольних часток дрібно- та Середньодисперсні фракції були названі К.Уітбі транзитивной і акумулятивний. Для частинок менше 1 мкм в літературі також вживаються терміни субмікронних або тонкодисперсна фракція. Велика пил (частки радіусом понад 5 мкм) складає лише невелику частину дисперсної фази, тому що завдяки розміру, відносно швидко осідає. Близько 95% частинок має менший радіус, який доходить до сотих і тисячних часток мікрона. З атмосфери такі маленькі частинки видаляються в основному завдяки опадам, таким як дощ чи сніг. Кількість аерозолю в атмосфері безпосередньо залежить від висоти, на якій проводяться вимірювання: чим вище, тим чистіше повітря. Невід'ємною частиною повітря є витають в ньому тверді і рідкі аерозольні частинки. Навіть в центральних районах Антарктиди, найбільш віддалених від цивілізованого світу, в одному кубічному сантиметрі повітря міститься не менше 100 аерозольних часток. Хімічна природа, фізичні характеристики і концентрація в повітрі цих частинок в значній мірі визначають основні фізико-хімічні властивості всієї повітряної середовища. За формою частинок тверді аерозолі можна розділити на три класи: 1. Частинки, розміри яких у всіх трьох вимірах приблизно рівні, тобто мають кулясту або кубічну форму. 2. Частинки, розмір яких в одному вимірі багато менше, ніж в двох інших. Це пластинки, лусочки, листочки і т.д. 3. Частинки, розмір яких в одному вимірі багато більше, ніж в двох інших. Це призми, голки, ворсинки, волокна і т.п. Однією з найважливіших характеристик аерозольних часток є їх дисперсність - величина, що показує, скільки таких частинок можна "вмістити" в одному кубічному метрі. Чим більше дисперсність, тим менше частки. Високодисперсні частки, розміром від тисячних до десятих часток мікрона, визначають якість повітря в атмосфері і таким чином формують середовище проживання. Аерозольні частинки можуть бути утворені двома первинними способами: дезінтеграцією (руйнуванням більших частинок) або конденсацією (з'єднанням дрібніших). Дисперсна фаза. Отримана першим способом, як правило, більші за отриманою другим способом. Вважається, що аерозолі конденсації мають розміри від 0,001 мкм до 10 мкм, аерозолі дезінтеграції - від 0,1 мкм до 100 мкм. Нижньою межею розмірів аерозолів можна вважати розмір частки, що містить близько 10 молекул і не відбивається від твердої поверхні при ударі об неї. Верхньою межею розмірів аерозолю слід вважати розмір частки, здатної ще рухатися переважно разом з газовим середовищем. Така здатність залежить не тільки від розміру частки, але і від її форми, а головне від інтенсивності турбулентності. У звичайних умовах приземного шару атмосфери для крапельок води верхньою межею буде розмір в 40-60 мкм. Процес утворення пилу може бути видно неозброєним поглядом, як це відбувається, наприклад, при терті каміння один про одного, або ж не видно, як процес розщеплення волокон целюлози. Ми не можемо побачити процес первинного утворення домашнього пилу, зате легко можемо спостерігати його результат, а також процес попадання частинок в повітря. При розбризкуванні (диспергування) рідких речовин утворюється дрібний аерозоль з крапельок рідини - спрей. Розмір аерозольних часток визначає як характер їхньої поведінки в повітряному середовищі, так і можливості їх спостереження. Аерозолі з розмірами менше 0,15-0,30 мкм можна виявити тільки за допомогою складного комплексу обладнання, що включає електронні мікроскопи. Аерозолі з розмірами більше 0,15-0,3 мкм вже можна спостерігати за допомогою оптичних приладів. Для отримання повної і точної картини аерозольної обстановки потрібно знати, скільки частинок і яких розмірів міститься в повітрі, для чого дослідники будують спектри розподілу аерозольних часток за розмірами. Крім неорганічних і органічних речовин, в повітрі можуть міститися і живі організми, такі, як бактерії або віруси. Віруси мають розміри менше 0,1 мкм, бактерії - від 1 мкм до 15 мкм, суперечки - від 3 мкм до 20 мкм, пилок рослин - від 10 мкм до 60 мкм. Будь-яка речовина у формі аерозолю має високу хімічну активність, що обумовлено структурою виникає дисперсної системи, що забезпечує тісне зіткнення двох різних фаз на поверхні і надлишком енергії. Аерозольні частинки весь час беруть участь в різних атмосферних процесах, а тому являють собою динамічну систему. Основними процесами є осадження (з різних причин) і укрупнення частинок - коагуляція. Оскільки всі ці процеси розгортаються в часі, то можна вважати, що аерозоль старіє з часом (крупнеет і зникає). Процес генерації нових аерозолів і руйнування старих протікають одночасно. Фоновим аерозолем називають аерозоль, відокремлений від джерел утворення аерозолю, тобто, що знаходиться від них на деякій відстані. Виділяють кілька основних складових фонового аерозолю. 1. Континентальний аерозоль, що має розміри від кількох мкм до декількох десятків мкм, що містить кремній і алюміній і представляє різні осколки гірських порід. 2. Морський аерозоль, що має розміри від найменших до 10 мкм, що містить натрій, калій, магній, кальцій, хлор і представляє віднесені вітром з поверхні морів і океанів і висохлі крапельки морської води. 4. Природний фотохімічний зміг, що має розмір до 0,1 мкм, що містить різні органічні хімічні сполуки і представляє собою продукт конденсації виділяються рослинами летючих сполук (ефірних масел). 5. Старий витає аерозоль, який народився під час пожеж (значною мірою - сажа) або при виверженні вулканів (в тому числі частки сульфату амонію і сірчаної кислоти, що становлять основу стратосферного аерозолю). Вміщені в повітрі високодисперсні аерозольні частинки визначають функціонування теплового режиму атмосфери, перетворюючи і відбиваючи в космос енергію сонячного випромінювання, є основними носіями атмосферної електрики і радіоактивності, служать ядрами конденсації води в хмарах, визначаючи динаміку вологи в атмосфері.Схожі статті