Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Симоненков Денис Валентинович

Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана
<
Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Симоненков Денис Валентинович. Химический состав антропогенного аэрозоля над промышленными центрами Сибири, дальнего востока и Казахстана: диссертация ... кандидата физико-математических наук: 25.00.29 / Симоненков Денис Валентинович;[Место защиты: Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН].- Омск, 2015.- 175 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Фундаментальные представления теории атмосферных аэрозолей о закономерностях формирования их дисперсного и химического состава; роль и место антропогенного фактора в этом процессе

1.1 .Классификации аэрозоля и методология физико- математического описания их существования в атмосфере

1.1.1. Источники и механизмы образования аэрозолей и оценка их мощности

1.1.2. Функции и типы распределения аэрозоля в атмосфере 23

1.2.Физико-химические свойства атмосферного аэрозоля 27

1.2.1. Аэрозоль как процесс постоянной трансформации атмосферно-дисперсной системы

1.2.2. Роль антропогенных источников в формировании химического состава атмосферного аэрозоля

1.3 .Методы исследования аэрозолей 41

1.3.1. Особенности отбора проб аэрозоля; определение его массовой и счетной концентрации

1.3.2. Методы анализа химического состава частиц 52

Глава 2. Методология отбора аэрозольного вещества и анализа его состава

2.1 Измерительные комплексы 58

2.1.1. Самолет-лаборатория Ан-30 «Оптик-Э» 58

2.1.2. Наземные измерительные посты 60

2.1.3. Мобильная станция «Атмосфера: Контроль Воздуха-2» 62

2.2. Методы измерения характеристик аэрозоля 64

2.2.1. Измерение счетной концентрации и дисперсного состава атмосферного аэрозоля

2.2.2. Отбор проб атмосферного аэрозоля и анализ его химического состава

2.3. Характеристика материала: районы работ, схемы реализации измерений и пробоотбора

Глава 3. Исследование свойств антропогенного аэрозоля в шлейфах выбросов промышленных предприятий

3.1. Состав шлейфов выбросов различных промышленных источников

3.2. Изучение состава выбросов топливосжигающих источников. Влияние типов топлива и теплоэнергопроизводств на состав аэрозоля

3.3. Трансформация «газ-частица» в шлейфе аэрозольно-газовых выбросов горно-металлургического производства в полярной атмосфере

Глава 4. Влияние города на состав атмосферного аэрозоля пространственное распределение антропогенного аэрозоля. Сезонные особенности

4.1. Структура аэрозольных полей над промышленными городами 105

4.2. Влияние города средней величины с невысокой промышленной нагрузкой на химический и дисперсный состав атмосферного аэрозоля в приземном слое (на примере г.Томска)

4.3. Аэрозольно-химическая матрица воздушного бассейна крупного промышленного района. Баланс примесей в районе Большого Норильска

Заключение 155

Литература

Источники и механизмы образования аэрозолей и оценка их мощности

Одна из первых классификаций X. Юнге подразделяет аэрозольные частицы в зависимости от дисперсности и роли, которую они выполняют в метеорологических процессах, на три большие группы: частицы Айткена (г 0,1 мкм), больше всего которых по числу - 90% (по массе - 20%) - связаны с атмосферным электричеством; большие частицы (0,1 К10 мкм) - 9.9 % -определяют оптические свойства атмосферы, процессы облакообразования, по массе от всего аэрозоля - 31%; и, наконец, гигантские частицы с г 10 мкм - их 0,1 % - определяют процессы облако- и осадкообразования, химический состав атмосферы, оптические явления - по массе 49% от всего аэрозоля [1,3].

Отечественные авторы [4,5] приняли за основу классификации размер аэрозольных частиц: микродисперсные (высокодисперсные, тонкодисперсные) - с диаметром частиц d 0,2 мкм, средне дисперсные (большие или субмикронные) - 0,2 d 2,0 мкм, и грубодисперсные (гигантские) - d 2,0 мкм. Согласно этой классификации, соответствующие семейства аэрозолей принято называть микродисперсной, субмикронной (аккумуляционной) и грубодисперсной фракциями аэрозоля. К микродисперсной фракции относят также легкие (dM),014 мкм) и тяжелые ионы (0,014 d 0,2 мкм) [3]. Самые мелкие частицы микродисперсной фракции с d 0,01 мкм в последнее время принято называть ультрадисперсными (нуклеационными, т.е. образованными в ходе преобразований газ-частица); ядра Айткена ограничивают при этом диапазоном размеров 0,01 d 0,l мкм [6].

По способу образования аэрозоли делят на конденсационные и дисперсные. Первые образуются при объёмной конденсации пересыщенных паров веществ или охлаждении газообразных продуктов горения и последующей агрегации молекул. Дисперсионные возникают при диспергировании твердой и жидкой фаз вещества, например, при дроблении горных пород и минералов и их распылении, выветривании почвы, разбрызгивании капель морской воды. Образование аэрозолей возможно также в результате совместного действия этих процессов, например, при взрывоподобном разрушении твердых пород выделяющимися газами при вулканических извержениях. Важным источником аэрозольных частиц в атмосфере являются процессы химического взаимодействия частиц веществ, находящихся в газовой фазе, в частности взаимодействия основных газов, составляющих воздух, таких, как азот, кислород, а также водяного пара с некоторыми газами, например SO2, хлором, NH3j озоном и т.п. Источники газов - вулканы, лесные пожары, биологические процессы, антропогенная деятельность, связанная со сжиганием топлив и транспортом [7].

В зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы Н.А. Фукс [4] предложил ещё одну классификацию аэрозолей: туманы - природные (конденсационные), либо дисперсионные аэрозоли с жидкими и ледяными частицами; пыли - дисперсионные аэрозоли с твердыми частицами; дымы - конденсационные аэрозоли с твердой фазой, при этом в дыме могут содержаться и дисперсионные аэрозоли; смоги - отдельный класс аэрозолей (от англ. smoke + fog = smog); образуются, как правило, над крупными промышленными зонами, может состоять из агрегатов сажи, золы, кислот, атмосферной влаги и т.п. Более широкую классификацию аэрозоля, где кроме дисперсной фазы учитывается природа происхождения, размер, а также некоторые физические свойства аэрозольных частиц, предложили Д. Сайнфельд и С. Пандис [2]: пыли - взвеси твердых частиц, образованных в результате механического дробления материалов, а именно размельчение, перемалывание, взрыв (dp 1 мкм); туманы - общий термин применимый к видимым аэрозолям жидкой фазы.

Обычно, взвешенные в воздухе около земли вода или лед; испарения (или пары) - твердые частицы, образованные в результате конденсации из газовой фазы, в основном после улетучивания с тающих (плавившихся) материалов, часто сопровождаемой химическими реакциями, такими, как окисление. Как правило, материалы, вовлеченные в этот процесс, ядовиты (dp 1 мкм); дымки - аэрозоль, который заметно ухудшает видимость, - из комбинации водных капель, загрязняющих веществ и пыли (dp 1 мкм); мгла - жидкость, как правило, вода в форме частиц, взвешенных в атмосфере у поверхности земли; взвешенные или падающие маленькие водяные капли, стремящиеся по форме к дождю; часто отличны от тумана большей прозрачностью и/или скоростью оседания (dp 1 мкм); частицы - сплошные агрегаты твердого или жидкого тела, содержащие много удерживаемых межмолекулярными силами молекул (dp 0,001 мкм). Часто частицей бывает структура, состоящая из двух и более таких агрегатов, удерживаемых межчастичными силами сцепления, и ведёт себя как единое целое во взвешенном состоянии или при оседании; смог - широко используется в настоящее время для определения любого атмосферного загрязнения; дымы - взвешенные в воздухе небольшие частички (с1р 0,01мкм), образующиеся при неполном сгорании и состоящие в основном из углерода и других горючих материалов. Имеются в достаточном для их наблюдения в присутствии других твердых взвесей количестве. сажа - агломераты насыщенных смолами углеродных частиц, формирующиеся при неполном сгорании углеродсодержащих материалов. Имеется также классификация аэрозолей по форме [3,8,9], согласно которой, аэрозоли делятся на: сферические; изометрические (правильные многогранники); частицы протяженные в одном измерении; частицы значительно протяженные в 2-х измерениях; сложные агрегаты.

В силу многообразия свойств аэрозолей существуют и другие его классификации. В числе основных, определяющих распределение частиц аэрозоля по размерам и химическому составу (исследование которых применительно к одной из фракций атмосферного аэрозоля является главным предметом данной диссертационной работы), называется классификация аэрозоля по происхождению - источникам, механизмам, районам образования [8-10]. В связи с важностью данной классификации для нашей работы, целесообразно рассмотреть её отдельным разделом.

В целом, все атмосферные аэрозоли по происхождению принято делить на естественные (природные) и искусственные (антропогенные) [10]. Опираясь на монографию [7], авторы которой также указывают химический состав (минеральный, ионный или элементный) продуцируемой аэрозольной компоненты, приведём перечень основных источников аэрозоля в атмосфере и общую оценку их вклада. Итак, источниками аэрозоля в атмосфере являются:

Наземные измерительные посты

АКВ-2 оснащена автономным источником питания на остове аккумуляторных батарей 24В и однофазных преобразователей напряжения в -220В. Наличие автономного питания позволяет оперативно приступать к измерениям газовых и аэрозольных компонент атмосферы, так как регистрирующая аппаратура может быть доставлена к месту проведения измерений уже в рабочем состоянии, т.е. отсутствует необходимость предварительного прогрева, калибровки и ожидания выхода станции на рабочий режим. Таким образом, время необходимое для приведения станции в рабочее положение сокращается до нескольких минут. Аккумуляторные батареи емкостью 210 А/ч при полной зарядке, позволяют работать станции в течение не менее трех часов потребляя до 2 кВт/ч при напряжении сети -220В. Поэтому в местах продолжительного базирования мобильной станции предусмотрена возможность электропитания аппаратуры, как от внешней сети, так и от компактного электробензогенератора -220В, которым она оснащена. Это позволяет использовать станцию в режиме временного поста контроля качества воздуха, как на территории города, где проблема поиска внешнего питания не является существенной, так и в фоновых точках, удаленных от населенных пунктов и линий электропередач. При этом имеется возможность одновременного подзаряда аккумуляторных батарей.

Исследование физико-химических свойств аэрозоля включает в себя несколько параметров. Под физической стороной этого явления часто подразумевается количество частиц в единице объема, а также их форма, размер, морфологическая структура. Химические свойства явления также характеризуются в первую очередь концентрационными параметрами: содержанием элементов, ионов или веществ - мольном или массовом - в единице объема дисперсной среды.

Как уже отмечалось в Главе 1, измерение счетной концентрации аэрозоля и распределения частиц по размерам представляет интерес по двум причинам. С одной стороны, этим определяется спектральное ослабление излучения, проходящее через атмосферу [121], что имеет прямое отношение к проблеме радиационного баланса. С другой стороны, знание спектра частиц взвешенных веществ примесей важно для задач экологии, так как в зависимости от их размера они могут поглощаться живыми организмами, либо осаждаться в носоглотке и выбрасываться наружу [122].

Наиболее широко и достаточно давно [124, 125] для измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц используются фотоэлектрические счетчики, обладающие после телевизионных самыми широкими диапазонами обоих измеряемых параметров, не имея их отмеченных в обзоре недостатков.

Поэтому для измерения счетной концентрации аэрозоля нами был выбран типовой фотоэлектрический счетчик АЗ-5, модернизированный в части прососа воздуха при самолетных измерениях согласно рекомендациям [123].

Наиболее подробный анализ ошибок измерений фотоэлектрическими счетчиками проведен в работах [124, 125]. Согласно [125], основная погрешность измерения размеров частиц в субмикронном диапазоне определяется выражением: где слагаемые являются независимыми относительными погрешностями, вызванными нестабильностью пороговых и других преобразующих устройств (5ПІ); изменением коэффициента преломления 5т; размеров счетного объема 5V; флуктуации длины волны излучения 5Х; концентрации молекул газа и более мелких частиц в счетном объеме 5NH; ошибками в тракте анализа и регистрации сигналов 5А и фотометрической ошибкой 5J.

Принципиально неустранимым источником погрешности измерения аэрозольных частиц является зависимость показаний фотоэлектрического счетчика от коэффициента преломления частиц m [124]. Характерное для процессов обводнения атмосферного аэрозоля уменьшение тот 1,5 до 1,33 обуславливает (для АЗ-5) уменьшение сигнала от частицы примерно в 2 раза. Поэтому при анализе спектров частиц важно следить за изменением влажности воздуха. Все остальные ошибки 5 5Х, 5J, 5А, 5V, при корректном подборе элементов счетчика [125], для диапазона размеров 0,7 - 5 мкм, не превышают 10%.

На основании сказанного можно полагать, что погрешность измерения счетной концентрации аэрозоля применяемым счетчиком не выше его паспортной, то есть 20%, с допущением, что показатель преломления измеряемого аэрозоля изменяется нерезко.

Как следует из обзорной главы, методики отбора вещества из воздуха при фильтрации мало отличаются друг от друга и включают в себя следующие стадии: пропускание воздуха через фильтр, выделение из него частиц аэрозоля, и, наконец, непосредственно их количественный химический анализ. В процессе фильтрации контролируется расход воздуха, прошедшего через фильтр, метеорологические параметры.

Для отбора проб атмосферного аэрозоля в приземном слое нами использовались фильтро-аспирационные установки (ФАУ), фото-образец одной из которых представлен на рисунке 2.3: побудителем расхода является подключенный через реостат пылесос, а измерителями расхода - ротаметры типов РМ-25Г или РМ-2,5Г (соответственно, с пределами суточной аспирации воздуха 600 и 60 м ). Фильтро-аспирационная установка для наземного пробоотбора аэрозоля (в натурных условиях на Киреевской площадке, апрель 2001 г.)

Отбор воздуха для анализа химического состава аэрозоля и измерения его счётной концентрации на самолете-лаборатории ИОА СО РАН осуществлялся за счет прямого надува в соответствующую систему и разрежения, создаваемого на ее выходе. Согласно [120] изменение высоты и скорости полета самолета мало влияет на изменение расхода воздуха и не сильно изменяет условие изокинетичности [24].

При заборе проб атмосферного аэрозоля из воздуха с борта самолёта использовалась ФАУ, схема которой представлена на рисунке 2.4. Побудителем расхода в данном случае являлся сам набегающий при движении самолета на сопло 1 поток воздуха, проходящий объем которого фиксировался газовыми счетчиками типа СГБ G 4-1.

Изучение состава выбросов топливосжигающих источников. Влияние типов топлива и теплоэнергопроизводств на состав аэрозоля

Что касается дисперсности выбрасываемого аэрозоля, то видим (рисунок 3.3), что дифференциальная кривая дисперсного состава выбросов ТЭЦ-3 довольно сильно отстоит от остальных в сторону меньших значений и даже имеет некоторую тенденцию к «проседанию» в области 1-1,5 мкм, которая в природном аэрозоле обычно разделяет конденсационно-коагуляционную и дисперсионную моды. Хотя вполне возможно, что «проседание» и всей кривой, и диапазонов 0,4-0,5 и 1-1,5 мкм связано с технологическим лидерством теплопроизво детва на ТЭЦ-3. Очень вероятно, что такая картина является суперпозицией, как используемой технологии, так и особенностью сочетания разных видов топлива. Мы воздержимся от точных оценок вкладов этих моментов в полученный результат из-за значительной неопределенности в исходных данных.

Следует отметить, что на эксперимент накладывались ограничения, связанные с лётными правилами. Так, минимальная высота зондирования допускалась в 200 м в связи с тем, что трубы расположенной в зоне зондирования Ермаковской ГРЭС имеют высоту 180 м. Большой интерес представляет влияние вариаций удалённости точки отбора от точки выбросов на состав аэрозоля, особенно его дисперсность.

Так, спектр дисперсного состава аэрозоля выбросов ТЭЦ-2 сильно отличен от других максимальной концентрацией субмикронной фракции и резким падением числа частиц в грубодисперсном диапазоне. Последний факт, очевидно, связан с наибольшим удалением профиля отбора от горловины трубы источника, особенно для вертикальной составляющей (до 80-120 м). То есть, высота зондирования шлейфов всех источников была одна (200 м), а сами трубы имели разную высоту. И, по визуальным оценкам борт-оператора, наименьшую высоту имели трубы старейшей в Павлодаре ТЭЦ-2. Поэтому, с одной стороны, из шлейфа этой ТЭЦ успевала выпасть большая доля крупных частиц, а с другой стороны, большее расстояние до профиля зондирования способствовало возрастанию доли частиц, образованных в конденсационных процессах. Сравнение с составом аэрозоля от ТЭЦ-1 подтверждает это (рисунок 3.1). Очевидно возрастание в относительном составе выбросов ТЭЦ-2 ряда ионов конденсационной природы: сульфат-анион - с 0,9 до 4,2 масс.%; аммоний-катион - с 0,4 до 1,5%; сумма ионов щелочных металлов (Na++ К+) - с 0,8 до 2,9%. Для содержания хлорид-иона не отмечается подобного возрастания, вероятно, в силу его склонности к обратимым переходам газ-частица-газ.

Оценить количественно, а не только качественно, связанное с конденсацией обогащение элементов и ионов в аэрозоле выбросов, мы попытались по анализу кривых дисперсного состава и относительному химсоставу аэрозольных выбросов Павлодарской ТЭЦ-1 и Ермаковской ГРЭС. С учетом того, что выбросы последней снимались на минимальном расстоянии от среза трубы (не более 50 м по прямой) и соотношение расстояний перемещения отходящих газов внутри трубы и в открытой атмосфере составляло не менее, чем 6 к 1, можно утверждать, что обогащение ионов и элементов по конденсационному сценарию в аэрозоле выбросов ЕрГРЭС будет в наибольшей степени связано с продолжительностью и условиями перемещения отходящих газов до открытой атмосферы.

Дифференциальные кривые дисперсного состава ГРЭС и ТЭЦ-1 практически повторяют друг друга с небольшой вариацией в сторону больших значений счетной концентрации аэрозоля в выбросах ГРЭС (в 1,1-1,2 раза в диапазоне частиц 0,4-0,7 мкм; 1,4-1,7 раз для частиц 0,7-4,0 мкм; и в 1,3 раза для частиц с d 4 мкм). При разнице в ту же сторону суммарной концентрации неорганической компоненты в 2 раза, структура макроэлементов летучей золы почти полностью сохраняется (за исключением возрастания доли кальция, возможно из-за добавления на ГРЭС известняка для десульфуризации отходящих газов). В то же время, в разы и порядки возрастает не только относительное, но и абсолютное содержание практически всех ионов (хлор опять проявляет свою легкую обратимость пар-аэрозоль; вероятно, такое свойство характерно и для мышьяка) и концентраций тяжелых металлов в составе аэрозоля (рисунок 3.4), которым, как отмечалось в обзорной главе, ряд исследователей приписывают доминирующее парофазное существование в атмосфере.

Очевидно, что большая высота труб ГРЭС, то есть большая продолжительность нахождения отходящих газов в ограниченном объеме, способствует процессам активной конденсации летучих паров тяжелых металлов и металлоидов (Zn, Cd, Hg, Си, Cr, Br) на аэрозольных частицах отходящих газов. О более активных процессах конденсации в этом случае говорит и положительная тенденция наклона кривой дисперсного состава в начале спектра (0,4-0,5 мкм). Таким образом, подводя итог этого раздела нашего исследования, следует отметить, что при однородности используемого топлива на относительный химический состав выбрасываемых частиц самое существенное влияние оказывают технологические особенности теплоэнергопроизводства, особенно на стадии перемещения выбросов до открытой атмосферы. Наибольшему «искажению» подвергается микрокомпонентная фракция, активно участвующая в процессах конденсации «газ-частица». Для дисперсности также важен этот фактор, как и мощность источника, определяющая общий подъем кривой. В практическом плане это определяет важность использования газгольдеров для выведения наиболее токсичной части из выбросов и снижения загрязнения атмосферы.

Влияние города средней величины с невысокой промышленной нагрузкой на химический и дисперсный состав атмосферного аэрозоля в приземном слое (на примере г.Томска)

Это отличие в не меньшей степени проявляется и в дисперсном составе аэрозоля (рисунок 4.15). По сравнению с мартом в апреле в городе счетная концентрация может возрастать до 2-3 раз, а с фоном это различие может превысить порядок величины. В то же время в фоновом районе доминирующими факторами, определяющими дисперсность среды, по всей видимости, являются как природные процессы, так и региональные.

Возвращаясь к осенним измерениям, можно сделать вывод, что они по характеру происходящих процессов схожи с периодом ранней весны (март). И другая предыстория воздушной массы в этом случае дает инверсное соотношение город-фон, особенно по микроэлементам, содержание которых в фоновой арктической массе может быть весьма значительным [69]. Этому, по всей видимости, способствует аккумуляция ряда из них в парогазовой форме [70]. В городской среде, вероятно, они активно соосаждаются, конденсируясь на крупных частицах. Это проявляется на дифференциальных кривых дисперсного состава (рисунок 4.16): для Киреевска характерен небольшой пик в области 0,4-0,5 мкм, который характеризует «молодой» аэрозоль. В аэрозольной массе, прошедшей Томск, такой пик уже отсутствует.

Интересно распределение элементов и ионов на частицах разного размера. Из сопоставления интегральных значений концентраций химических компонентов и осредненных за периоды отбора проб измеренных счётных концентраций аэрозоля в диапазоне d = 0,4 - 10 мкм в наиболее репрезентативной весенней серии построены корреляционные кривые (рисунки 4.17, 4.18), которые качественно характеризуют распределение компонентов по частицам разных размеров.

Корреляционные кривые распределения ионов натрия по частицам аэрозоля в двух пунктах измерений ((т) - Томск, (к) - Киреевск), построенные по результатам весенней серии измерений 2001 г. Ход кривых для компонентов, имеющих приоритетно природное происхождение, имеет больше сходства между собой для обоих пунктов, хотя, несомненно, некоторая трансформация со смещением основного пика распределения всё же наблюдается и в этом случае (рис.4.18).

Таким образом, подводя итог этому разделу исследования, можно сделать следующие выводы: Определяющими факторами формирования аэрозольного поля среднего города являются предыстория воздушных масс, а летом ещё и активность почвенно-эрозионных процессов. Влияние прямых антропогенных выбросов города средней величины и промышленной нагрузки на мезомасштабную изменчивость атмосферного аэрозоля не столь значительно, как можно было бы ожидать исходя из данных о количестве этих выбросов в атмосферу. Состав основы неорганической химической матрицы аэрозоля меняется мало. Однако, из-за дестабилизирующего действия городского «острова тепла» и развитой турбулентности в пограничном слое городской атмосферы происходит «выметание» природного аэрозоля в приземный слой, что особенно проявляется в весенний период, в который суммарная масса неорганической компоненты в антропогенном пункте измерений резко возрастает в разы.

Помимо увеличения счетной концентрации аэрозоля в городе, дисперсный состав в целом также изменяется незначительно. Однако, происходит существенная трансформация структуры распределения элементов и ионов по частицам разной дисперсности: отмечается тенденция появления дополнительных пиков в области мелких (d 0,5 мкм) и грубых частиц (d 10 мкм) и/или их возможного смещения в более грубодисперсную область.

Аэрозольно-химическая матрица воздушного бассейна крупного промышленного района. Баланс примесей в районе Большого Норильска Количество выбрасываемых предприятиями и автотранспортом загрязняющих веществ достаточно точно рассчитывается по топливному и материальному балансу. Однако, помимо крупных предприятий, на которых учет налажен хорошо, имеется много мелких предприятий и неорганизованных источников, вносящих иногда заметный вклад в загрязнение атмосферы города и окружающего его пространства. Кроме того, выбрасываемые в воздух соединения, в ходе химических и фотохимических реакций, конденсационных, коагуляционных и седиментационных процессов могут трансформироваться в другие, более токсичные. Например, озон не выбрасывается в воздух ни одним предприятием, а образуется в атмосфере из газов-предшественников. Параллельно с ним образуются формальдегид и другие альдегиды, микродисперсная фракция аэрозоля, включающая пероксиацетилнитраты и т.п. Поэтому целесообразно иметь независимую оценку баланса загрязняющих веществ в районе города или территории, полученную из прямых измерений.

Расположение Норильска, а точнее орографические препятствия вокруг него, не позволили реализовать в летных экспериментах схему «квадрат» [158-159]. Поэтому мы пользовались вариантом, используемым зарубежными учеными [160-161]: построение вертикальных разрезов с наветренной и подветренной сторон города.

Проанализируем состав аэрозоля, который поступает в атмосферу Норильска и выбрасывается предприятиями города.

Если сопоставлять химический состав аэрозоля на наветренной и подветренной стороне города, приведенный на рисунке 4.19, то особенно больших различий не увидим. Как и в зимний период увеличивается содержание в аэрозоле кальция. Входящий аэрозоль близок по составу к морскому [8].