В местах поступления в атмосферу загрязнителей антропогенного характера концентрация их может быть весьма значительной: в воздушной среде, преимущественно в нижних приземных слоях тропосферы, образуются очаги сильно загрязненного воздуха, оказывающие в локальных масштабах большое влияние на природную среду.
Основными источниками очаговых загрязнений атмосферы являются газопылевые выбросы предприятий химической, металлургической и машиностроительной промышленности, тепловых электростанций и транспортных машин. Эти загрязнения наиболее характерны для городов, промышленных районов и автомобильных магистралей.
При взаимодействии загрязнителей и кислорода воздуха под действием ультрафиолетового излучения образуется токсичный туман, называемый «фотохимическим смогом».
Фотохимический смог – это многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц. Основными компонентами смога являются озон, оксиды серы и азота, а также многочисленные органические соединения перекисной природы, которые в совокупности называются фотооксидантами.
Смог возникает, когда молекулярный кислород и оксиды азота, которые накапливаются в атмосфере во время устойчивой безветренной погоды, поглощают энергию ультрафиолетового излучения Солнца, от этого молекулы переходят в возбужденное электронное состояние. Такое состояние характеризуется способностью быстро вступать в химические реакции, то есть оксиды азота и молекулярный кислород моментально окисляют продукты сгорания автомобильного топлива – остатки углеводородов, которые выбрасываются в атмосферу огромным количеством транспорта, в результате образуются новые органические соединения.
Благоприятной погодой для образования фотохимического тумана является ясная безветренная погода, которая чаще всего стоит с июня по сентябрь.
От фотохимического смога страдают и люди, и растения, и постройки, и различные материалы. Фотохимический туман вызывает у людей раздражение слизистых оболочек глаз, носа, горла. Он обостряет легочные и различные хронические заболевания, кроме того, помимо раздражающего воздействия может оказать и общетоксическое. Особенно плохо фотохимический смог влияет на бобы, свеклу, злаки, виноград, а также декоративные растения. Признаком того, что растение подверглось вредному влиянию фотохимического тумана, является набухание листьев, которое затем переходит в появление на верхних листьях пятен и белого налета, а на нижних ведет к появлению бронзового или серебристого оттенка. Затем растение начинает быстро чахнуть.
Кроме всего прочего, фотохимический туман ведет за собой ускоренную коррозию материалов и элементов зданий, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, и даже порчу одежды. Фотохимический смог особенно опасен для здоровья людей в период температурных инверсий.
Инверсия - явление увеличения температуры воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы ее убывания на 0,6°С на каждые 100 м. Чаще всего инверсии наблюдаются в самом нижнем слое воздуха по ночам. Они связаны с сильным охлаждением воздуха от земной поверхности. В этом случае более холодный слой воздуха оказывается «прижатым к земле». Инверсия затрудняет вертикальный воздухообмен. Различают два типа инверсии:
1) приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии − 10-100 м).
2)инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии ‒ 1000-10000 м). Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15 - 20°C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.
В определенных условиях (аварии, связанные с выбросом значительных количеств аммиака на предприятиях; усугубляющие ситуацию температурные инверсии; неисправности в системе вентиляции на рабочих местах) такое газообразное соединение, как аммиак (NH3), может являться загрязнителем атмосферы.
Аммиак ‒ токсичный газ с удушливым запахом. Он вызывает острое раздражение слизистых оболочек, слезоточение, расстройство кровообращения, кроме того, этот газ взрывоопасен. Содержание аммиака в воздухе рабочей зоны не должно превышать 20 мг/м3.
В последние годы обнаружено еще одно явление, связанное с загрязнением атмосферы и оказывающее негативное влияние на биологические объекты и абиоту, - это «кислотный дождь». Осадки, как правило, имеют кислотную реакцию, теоретически pH оставляет 5,5…5,6. Это связано с присутствием в атмосфере диоксидов углерода, серы и азота, поступающих из природных источников. Однако дождь, снег и пыль могут приобрести более кислую реакцию из-за избыточного количества оксидов антропогенного происхождения. Диоксид серы образуется в больших количествах при сжигании природных органических топлив. Среднее время жизни SO2 в атмосфере составляет четверо суток, а затем происходит окисление в SO3. Соединяясь с парами воды, присутствующими в воздухе, триоксид серы образует серную кислоту H2SO4. Таким же образом, диоксид азота превращается в воздухе в азотную кислоту HNO3.
Осадки могут иметь и щелочную среду в тех районах, где присутствуют основные компоненты, например ионы кальция.
Цель работы: освоить методику определения аммиака и выявить его присутствие в воздухе рабочей зоны.
Оборудование и реактивы: шприцы с иглой; лист белой бумаги; поглотительный раствор.