ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поле концентрации, химический состав и микрофизические свойства почвенно-эрозионного (минерального) аэрозоля из "Атмосферный аэрозоль" Экспериментально установлено, что коэффициент а является функцией распределения по размерам частиц поверхностного слоя почвы, степени шероховатости последнего и наличия в нем цементирующих агентов он зависит также от протяженности поля вдоль преимущественного направления ветров в данном регионе и, наконец, от ряда метеорологических факторов. Увеличение коэффициента а, соответствующее повышению эрозиоустойчивости почвы и снижению уровня продуцирования почвенного аэрозоля, наблюдается при увеличении шероховатости почвы не склонной к эрозии (за счет уменьшения скорости ветра у поверхности и повышения уровня к), при повышении влажности почвы (за счет увеличения по механизму водородных связей силы сцепления между отдельными почвенными частицами, покрывающимися водными оболочками), при наличии на поверхности разлагающихся (на определенном этапе) органических веществ, продукты распада которых обладают цементирующим свойством. Наконец, увеличение коэффициента а наблюдается для почв, поверхностный слой которых состоит либо из крупных крупинок преимущественно одного и того же диапазона эквивалентных диаметров, либо содержит большое количество очень мелких частиц (последние, активно прилипают к большим частичкам, увеличивая их массу и связь с поверхностью, и таким образом предотвращают сальтацию). [c.9] Отсюда следует, что увеличение продукции аэрозоля почвенного происхождения следует ожидать с сухих, гладких (или пересеченных, но состоящих из легко эродирующих элементов) площадей, лишенных растительности, расположенных по направлению преобладающих ветров. Разумеется, эти условия должны наблюдаться и при некоторых метеорологических факторах больших скоростях ветра, значительных вертикальных потоках, относительно высоких температурах и продолжительных засушливых периодах. Следует также отметить, что процесс эрозии почвы может усиливаться в значительной мере также и антропогенными факторами уменьшением или уничтожением растительного покрова, вспашкой почвы, чрезмерным ее осушением и др. [c.9] Таким образом, из вышесказанного следует, что, во-первых, в соответствии с основными механизмами почвенной эрозии, в атмосферу должны инжектироваться частицы довольно широкого диапазона эффективных диаметров, во-вторых, скорость инжекции почвенного аэрозоля должна обнаруживать временные изменения. [c.9] Частицы морского аэрозоля начинают свое существование в земной атмосфере в виде капель морской воды. Одним из механизмов образования этих капель следует считать сдувание брызг с гребней разбивающихся волн. Другой механизм представляет собой образование капель при лопаньи большого числа пузырьков воздуха, по мере того как они достигают поверхности моря. Наконец, капли могут также образовываться и многими другими путями, например при выпадении дождя или снега на поверхность воды. [c.10] образующиеся по первому из вышеперечисленных механизмов, весьма велики и частицы морской соли, остающиеся в результате испарения, соответствуют гигантским частицам по известной классификации Юнге. Поскольку последние в силу своих значительных размеров характеризуются небольшим временем жизни в атмосфере, этот механизм вряд ли может считаться основным механизмом образования, точно также как и механизм образования аэрозоля при выпадении осадков ввиду своей очевидной эпизодичности и локального характера. [c.10] Таким образом, основным механизмом поступления в атмосферу морского аэрозоля, по-видимому, нужно считать механизм лопающихся пузырьков [27]. По существующим оценкам, по крайней мере 0,3 % поверхности Мирового океана покрыта воздушными пузырьками [136]. Полагают, что при этом ежесекундно лопается не менее 10 —10 ° пузырьков, оказывающихся ответственными за инжекцию в земную атмосферу в общей сложности колоссальных количеств (10 т/год [135]) органических и неорганических веществ. [c.10] Детальное рассмотрение этого вопроса [225] показывает, что следует различать две стадии в развитии интересующего нас механизма, обусловливающие, как оказывается, возникновение в приповерхностном слое воздуха взвешенных капель двух диапазонов дисперсности. [c.10] Естественно, что самые тяжелые капли этого сорта, за исключением особо турбулентных областей, не в состоянии находиться во взвешенном состоянии в приповерхностном слое воздуха. Часть этих тяжелых капель может падать во внутрь образовавшейся полости лопнувшего пузырька и участвовать во второй стадии рассматриваемого процесса. Часть более мелких капелек увлекается вверх потоком воздуха, вырвавшимся из лопнувшего пузырька, образует грибовидное облачко над полостью пузырька и способна существовать во взвешенном состоянии непосредственно над поверхностью воды. По результатам работы [228], число взвешенных капелек этого сорта, образующихся от одного лопнувшего пузырька, варьирует в пределах 100—200, а солевые аэрозольные частицы, остающиеся при испарении этих капель, характеризуются максимальным диаметром около 0,9 мкм. [c.11] Таким образом, две стадии пузырькового механизма инжектирования в приводный слой атмосферы капель морской воды обусловливают формирование там аэрозольных частиц, характеризующихся довольно широким спектром эффективных размеров. [c.12] Находясь во взвешенном состоянии над поверхностью воды, аэрозольные солевые частицы оказываются под влиянием физических условий окружающей воздушной среды. Последние сказываются не только на скорости образования морских аэрозольных частиц, но также и на уровне их концентрации и характере распределения по размерам в функции высоты [130, 131, 173]. [c.12] Таким образом, теоретическое рассмотрение приводит к важному выводу о том, что логарифмическое отношение концентраций i/So морского аэрозоля соответственно на уровнях z — I и г = 0 прямо пропорционально и обратно пропорционально скорости ветра щ. [c.12] Кстати сказать, аналогичные зависимости, но для концентраций солей и хлора в морском аэрозоле были экспериментально получены и другими исследователями (см., например, [264]). [c.14] Поскольку капля морской воды массой 10 г должна иметь диаметр о,коло 81 мкм и поскольку, как отмечалось выше, она может быть инжектирована фонтанирующим выбросом лопающегося пузырька диаметром порядка 0,75 мм, то в соответствии с закономерностью хода (рис. 1.3) можно считать, что скорость образования морского аэрозоля растет с увеличением размеров пузырьков до 0,75 мм. [c.14] Как показывают расчеты [163] и экспериментальные данные [92, 122, 279, 283], это объясняется тем, что увеличение диаметра пузырька до 1,5—2 мм влечет за собой значительное увеличение как общего количества образующихся, капель, так и высоты инжектирования капель в приводный слой воздуха. [c.14] В реальных условиях, кроме морского или почвенно-эрозионного аэрозоля, атмосфера содержит значительное число мелких, субмикронных частиц. Наиболее тонкодисперсная фракция аэрозолей в атмосфере генерируется процессами газохимических реакций с образованием кластеров. В реальной атмосфере наиболее широко распространенным компонентом этого типа аэрозолей являются соединения серы, благодаря чему он получил название сульфатного. В стратосфере сульфатный аэрозоль продуцируется процессами фотохимических реакций с образованием частиц растворов серной кислоты. Среди других компонентов к этому типу источника аэрозолей принадлежат частицы воды или водных растворов, генерируемые в процессе ионной гидратации. В промышленных районах в результате ионных реакций образуются частицы сажи. Причем сам процесс полимеризации частиц сажи может происходить как путем образования кластеров, так и каталитически на поверхности уже существующих частиц субмикронной фракции. Далее обратимся к анализу процессов генерации сульфатного аэрозоля, имея в виду его широкую распространенность. [c.15] по крайней мере, частицы, содержащие сульфаты. [c.15] Таким образом, из этих и многих других экспериментальных наблюдений, указывающих на универсальную распространенность сульфатного аэрозоля, следует также, что, во-первых, на земной поверхности существуют мощные источники соединений серы, инжектируемой в атмосферу, и, во-вторых, сам сульфатный аэрозоль должен обладать способностью в высо,кой степени перемешиваться в атмосфере [139, 200, 215, 216, 226, 227, 255, 258, 259, 272, 277, 278, 295]. [c.16] Анализ возможных источников соединений серы и их баланса в тропосфере достаточно сложен и до настоящего времени этот вопрос в значительной мере остается открытым. [c.16] Полагают, что одним из основных естественных источников серы в тропосфере является эмиссия НгЗ, обусловленная процессами разложения микробами живых организмов и продуктов их жизнедеятельности, наблюдающимися преимущественно на болотистых площадях [285]. Хорошо известно, также, что в слабо проточных морях (например. Балтийском и Черном) в глубинных водах скапливается колоссальное количество НгЗ. Однако до сих пор неясно, способен ли НгЗ в значительных количествах преодолевать окислительный фильтр , который должны представлять для него богатые. кислородом поверхностные воды. Существуют данные, относящиеся к побережью Панамы и о. Барбадос [220], согласно которым концентрация сернистого газа снижается по мере удаления от побережья в глубь материка. С другой стороны, в работе [142] и более раннем исследовании [235] не обнаружено ни в поверхностных водах, ни в атмосфере над ними присутствия НзЗ. [c.16] СНзСНзЗН, СН2(СН2)25Н, СНзЗЗСНз, СЗз и, наконец, ЗОз. За исключением последних двух, они образуются в результате биологических процессов, происходящих на поверхности планеты и в Мировом океане [223]. Однако имеются сведения, что эти соединения сопутствуют НгЗ, поступающему в атмосферу в результате вышеупомянутых антропогенных воздействий [160]. Ввиду их низкой растворимости в воде Мировой океан, вообще говоря, должен являться значительным источником таких сероорганических веществ, однако до сих пор не изучены их окислительные реакции в воде, что, естественно, затрудняет адекватные оценки действительной мощности этого источника. [c.17] Вернуться к основной статье