Распространение автомобильных выбросов. Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным 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, СХНУ, NOX, SOX распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.
В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частью процесса загрязнения и зависит от многих факторов. Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами зависит от возможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.
Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия. Примеры физического реагирования конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могут объединяться, адсорбировать или растворять газообразные вещества.
Реакции синтеза и распада, окисления и восстановления осуществляются между газообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом. Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмо-сферу, другие - при появлении для этого благоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов. При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединений углерода в виде CO и СХНУ. Моноксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокой концентрации.
Его интенсивно поглощают почвенные микроорганизмы в атмосфере он может окисляться до СО2 при наличии примесей - сильных окислителей О,Оз, перекисных соединений и свободных радикалов. Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации.
В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы. В свободной атмосфере сернистый газ SО2 через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида SОз или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях.
В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде. B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO2 не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха. 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 из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата. Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO2. Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью 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 являются основными носителями высокого уровня окислительной активности, характерной для смога.
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 реакции добавляются к первоначальным. Формирование смога и образование оксиданта обычно останавливается при прекращении солнечной радиации в темное время суток и дисперсии реагентов и продуктов реакции. В Москве при обычных условиях концентрация тропосферного озона, который является предвестником образования фотохимического смога, достаточно низкая.
Оценки показывают, что генерация озона из оксидов азота и углеводородных соединений вследствие переноса воздушных масс и повышение его концентрации, и следовательно, неблагоприятное воздействие происходит на расстоянии 300-500 км от Москвы в районе Нижнего Новгорода. 4.