Антропогенний вплив на атмосферу та охорона атмосферного повітря. 2

РОЗДІЛ 1

АТМОСФЕРА, БУДОВА АТМОСФЕРИ, ГОЛОВНІ КОМПОНЕНТИ

1.1. Будова атмосфери, її хімічний склад та функції у глобальній екосистемі.

Газова оболонка, що обкутує Землю, називається атмосферою. Вона має шарувату будову. З низу вгору змінюється склад, густина, температура повітря. Нижній шар – тропосфера – піднімається від поверхні Землі на 8 – 10 км в полярних широтах і на 16 – 18 км – в екваторіальних. В цьому прошарку зосереджено 80% всієї маси атмосфери. Тут утворюються всі природні явища – хмари, опади, вітри, зароджуються і затухають. циклони, магнітні аномалії, змінюється тиск.

Над тропосферою  знаходиться стратосфера, яка сягає  висоти до 55 км. Повітря в ній розріджене, небо набуває темно фіолетового забарвлення. В цьому шарі дуже мало вологи. Стратосфера має озоновий прошарок, який знаходиться на висоті приблизно 25 км від поверхні Землі і поглинає ультрафіолетове випромінювання Сонця.

Наступний шар – мезосфера – сягає висоти 80 км. Температура в ньому і біля його верхньої межі падає до 80 – 90°С нижче нуля.

Від мезосфери  до висоти 800 – 1000 км знаходиться термосфера. В ній температура повітря сильно зростає і на верхній межі досягає 1500°С. Це пов'язано з великою кінетичною енергією часток, що рухаються тут з великою швидкістю. На космічні апарати така висока температура повітря не має згубної дії через те, що воно тут дуже розріджене, і його атоми і молекули практично не зіштовхуються з космічними апаратами, які через відсутність нагрівання та гальмування повітрям, довгий час залишаються на орбіті.

Ще вище, на висотах  понад 1000 км від поверхні Землі, знаходиться верхній шар атмосфери – екзосфера. Повітря тут дуже розріджене, швидкість руху атомів і молекул дуже висока – вони долають земне тяжіння і розпорошуються в космічному просторі.

До 90% основної маси повітря розміщується в тропосфері, приземному шарі, що досягає висоти 18 км. Речовинний склад атмосфери утворився в результаті проходження екзогенних процесів, діяльності рослинності й океанів протягом мільярдів років, він дуже складний і ще н6едостатньо вивчений. Атмосфера складається із суміші газів, яка до висоти 20 км має приблизно такий постійний склад (% обʼєму): азоту – 78,09%, кисню – 20,94%, аргону – 0,93%, діоксиду вуглецю – 0,027%. Решту 0,009% становлять неон, гелій, криптон, метан. Молекулярний азот N₂ складає основну масу атмосфери і є хімічно інертним газом. Азот є продуктом життєдіяльності бактерій у водному середовищі і ґрунті. В газоподібному стані потрапляє в атмосферу як продукт розкладу органічної маси і з опадами повертається в ґрунт.

Крім окислів вуглецю, сірки і азоту відомо ще багато інших забрудників атмосфери. Особливо великий перелік цих забруднювачів у промислових районах. Змішуючись із димом, ці гази утворюють смог. Для зменшення викидів отруйних газів промисловими підприємствами необхідні очисні споруди, що їх уловлюють.

Тривалий час  єдиним засобом очищення повітря  була здатність атмосфери до самоочищення. Механічні частки і гази розсіювалися в повітрі, випадали на землю з дощем і снігом, а також нейтралізувалися, вступаючи в реакцію з природними сполуками. Однак здатність атмосфери до самоочищення обмежена, об'єми і швидкістю промислових, транспортних і побутових викидів набагато перевищують природні можливості їх утилізації. Тому важливе значення має переробка відходів промислових підприємств. Необхідно застосувати на всіх діючих і створюваних підприємствах газоочисні і пилоочисні установки, здійснити перехід до безвідходних технологій, вдосконалити двигуни внутрішнього згорання в автомобілях та ін.

Повітря – джерело кисню для дихання і вуглекислоти для фотосинтезу. Воно захищає живі істоти від шкідливих космічних випромінювань, сприяє збереженню тепла Землі, регулює клімат, переносить водяну пару по планеті, вбирає газоподібні продукти обміну речовин, є місцем, де утворюються опади і відбуваються інші метеопроцеси, впливає на родючість ґрунту тощо.

Життя на Землі  без повітря неможливе. Без продуктів людина може обійтися 5 тижнів, без води – 5 днів, без повітря – 5 хвилин. Нормальна життєдіяльність людей вимагає не тільки наявності повітря, а і його відповідної чистоти. Атмосфера – це основна система, де створюються певні температурні, барометричні, кінетичні та інші параметри, які прийнято називати кліматичними умовами, і які в свою чергу впливаютьна рослинний і тваринний світ та на людину. Вона забезпечує людей, тваринний і рослинний світ життєво необхідними речовинами (кисень, вуглекислий газ).

Атмосфера, як елемент  глобальної екосистеми, виконує наступні функції:

1) є бар’єром для згубного впливу космічних випромінювань на живі організми та ударів метеоритів;

2) регулює сезонні  та добові коливання температури;

3) регулює теплообмін  Землі з космічним простором,  впливає на її радіаційний  та водний баланс;

4) є джерелом  газів, які беруть участь у  процесах фотосинтезу і забезпечують  дихальні прцеси живих організмів;

5) зумовлює низку  складних екзогенних процесів, таких  як вивітрювання гірьських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо.

1.2. Екологічне значення основних компонентів атмосферного повітря.

Загальна кількість  вільного кисню в атмосфері оцінюється в 1,5*10¹⁵ т. В атмосфері кисень знаходиться не лише у вигляді молекул О₂. На висоті, що перевищує 150 км, йдуть процеси дисоціації О₂ і з’являються атоми кисню. Поряд з цим, відбувається і зворотний процес – синтез О₂. Тому в атмосфері вміст вільного кисню малий, і підтримується постійна концентрація О₂ в нижньому її шарі. З висотою концентрація вільних атомів кисню збільшується за рахунок зниження інтенсивності його синтезу в О₂. На висоті приблизно 100 км і більше вільні атоми кисню є переважаючими компонентами атмосфери.

В повітрі кисень у молекулярному вигляді, як проста речовина досягає 21,3 % по масі. Кисень в  цілому складає від 50 до 85 % маси тваринних  та рослинних тканин. Вільний кисень відіграє велику роль в біохімічних  та фізіологічних процесах, зокрема  в процесі дихання. Виключно важливою є роль кисню в проходженні  процесів фотосинтезу. Основними біогеохімічними  процесами зв’язування та вивільнення кисню для нових реакцій в живих організмах є окислення – відновлення, аеробне дихання, аеробне бродіння.

Якщо не враховувати  антропогенну діяльність, то на даний  час процеси фотосинтезу і  дихання врівноважені, тому накопичення  кисню в атмосфері не відбувається, і його вміст залишається постійним. У зв’язаному вигляді кисень входить до складу води, мінералів, гірських порід та усіх речовин, з яких побудовані живі організми (білків, жирів, вуглеводнів та ін.).

Виділений з повітря  чистий кисень використовують у процесах виплавляння металів, випалювання сульфідних руд кольорових металів, окислювання метану, виробництва спиртів, альдегідів, кислот, білково-вітамінних концентратів, очищення стічних вод, в енергетиці, медицині тощо. Використання кисню в технологічних процесах підвищує температуру екзотермічних процесів, що сприяє зменшенню витрат палива та підвищенню продуктивності агрегатів. Так, заміна повітря киснем при виробництві білково-вітамінних концентратів сприяє збільшенню продуктивності реакторів у 3,5 рази. 80% усього кисню в атмосферу постачає морський фітопланктон – мікроскопічні водорості, що живуть у верхніх шарах океану; 20% – виробляє наземна рослинність, тропічні ліси.

Рис. 2. Явища тепло  перенесення в земній атмосфері

Скраплені компоненти повітря (азот, кисень, аргон, гелій  та ін.) широко використовують у кріогенній техніці для отримання наднизьких температур.

Озон – це триатомна форма двоатомного  кисню.

В атмосфері озоновий шар розташований на висоті 15 – 20 – 30 км ( за іншими даними – 15 – 35 км) і є природним захисним щитом для проникнення на поверхню Землі жорсткого ультрафіолетового випромінювання Сонця з довжиною хвиль 100 – 315 нм, яке призводить до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і загибелі живих клітин. Тому важливою є підтримка постійної концентрації озону, до якої адаптувалися живі організми на Землі. У стратосфері існує рівновага між процесами утворення та розщеплення озону, однак внаслідок зростання обсягів викидів оксидів азоту, водню та фреонів, концентрація озону в атмосфері зменшується.

Окис вуглецю  (CO) – газ, що не має запаху і кольору, дуже отруйний. Потрапляє в повітря переважно з вихлопними газами двигунів. Двигун легкового автомобіля викидає за хвилину до 3 м³ окису вуглецю, а вантажного – до 6 м³. Дуже велика концентрація окису вуглецю на перехрестях, на вузьких вуличках, вона може бути значною в кабінах автомобілів.

Окис вуглецю  утворюється також при спалюванні вугілля металургійних процесах. Виділяється він і з тютюновим димом При попаданні в легені людини окис вуглецю витісняє кисень гемоглобіну, у людини з'являється шум у вухах, нудота, паморочиться голова, людина непритомніє.

Вміст вуглекислого газу в атмосфері за різними даними становить лише 0,033 – 0,035 %, проте  з огляду на те, що він є природним  ресурсом для фотосинтезу та формування рослинами фітомаси, його екологічне значення виключно важливе.

Відомо, що в процесі  фотосинтезу рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють  кисень. Таким чином відбувається регенерація кисню в атмосфері. Вміст вуглекислого газу в атмосфері  постійно збільшується як з природних  причин, так і внаслідок техногенезу. Такі процеси як гниття, лісові пожежі, деякі інші хімічні реакції відбуваються з виділенням СО₂. У результаті техногенних викидів в атмосферу надходить величезна кількість вуглекислого газу. За рахунок діяльності людини щорічне надходження СО₂  в атмосферу перевищує 14 млрд. т. Тому його концентрація в атмосфері постійно збільшується. Моніторинг показав, що за останні 100 років вона зросла з 0,027 до 0,0325 %, а в найближчі 100 років досягне 0,40 %. Із збільшенням концентрації СО₂ учені пов’язують зміну багатьох екологічних умов на Землі, в тому числі й глобальне потепління. Повний цикл відновлення СО₂  в біосфері відбувається за 300 років.

Азот є обов'язковим  компонентом білків – 15 – 19%, більша частина якого знаходиться в молекулярній формі. Його фіксують азотофіксуючі бактерії (у рослинах сімейства бобових ). Рослини споживають сполуки азоту – нітрати і сполуки амонію, які утворюються з окислів азоту, що виникають від грозових розрядів, внаслідок реакцій окислення під час роботи двигунів автомобілів, літаків, під час ядерних вибухів, фотохімічних смогів, кислотних дощів тощо. Азот є сировиною, з якої виробляють мінеральні добрива, аміак, капролактан, етилен, штучні та синтетичні волокна. У середовищі рідкого азоту подрібнюються тверді речовини, що захищає утворені частинки від окислення. Скраплений азот використовують також у системах надпровідності, термоядерній енергетиці, транспорті тощо.

Окисли сірки  виділяють переважно теплоелектростанції  і хімічні підприємства. Сірчистий газ (SO₂) – безколірний, має різкий запах. Він добре розчиняється у воді, утворюючи при цьому сірчану кислоту. Це ж відбувається й у вологому повітрі: сірчистий газ сполучаючись з атмосферною вологою утворює сірчану кислоту. Випадають «кислотні» дощі, що завдають значної шкоди рослинам. Сірчистий газ подразнює слизові оболонки носа, очей, викликає кашель, спазми в горлі, призводить до захворювання на бронхіт. У великих дозах цей газ небезпечний для життя. Цей газ руйнує твори мистецтва з мармуру, облицювання будівель (мармур перетворюється у гіпс), посилює корозію металів.

Вода постійно знаходиться  в атмосфері у вигляді пари, а також у рідкому і твердому стані. Загальний вміст її в складі атмосфери коливається від 0,1 до 40 м² на кілограм сухого повітря. З висотою вміст вологи зменшується.

У складі атмосфери знаходяться  й аерозолі, що являють собою дрібні часточки твердих тіл різних за походженням  і природою.

1.3. Екологічний стан атмосферного повітря в Україні.

В Україні спостерігається  високий рівень забруднення атмосферного повітря внаслідок значних обсягів  викидів забруднюючих речовин. Структура  промислового виробництва, що склалася в Україні, пов’язана з розвитком енергетичної, гірничо-металургійної, вугледобувної, хімічної та машинобудівної промисловості і характеризується інтенсивним споживанням енергії, сировинних, водних і земельних ресурсів, а також збільшенням навантаження на довкілля, зокрема на атмосферу. Найбільше забруднюють атмосферу підприємства обробної промисловості (1701,6 тис. т), виробництво та розподілення електроенергії, газу та води (1440,7 тис. т), видобувної промисловості (1023,5 тис. т). Негативно впливають на стан атмосфери викиди підприємств транспорту і зв’язку, будівництва та сільського господарства (табл. 1).

У складі речовин, які щорічно  викидаються в атмосферу, переважають  газуваті та рідкі речовини – 3,3 млн. т, в тому числі ангідрид сірчистий – 1,0 млн.т, азоту оксиди – 0,3 млн. т, вуглецю оксиди – 1,3 млн. т, викиди твердих речовин складають понад 0,8 млн. т.

Табл. 1.  Забруднення атмосфери  України промисловістю

Практично у всіх промислових  містах України в атмосферному повітрі  присутні шкідливі речовини в надмірній  кількості. Найбільший рівень забруднення  повітряного середовища спостерігається  у містах Армянську, Дзержинську, Дніпродзержинську, Дніпропетровську, Донецьку, Єнакієвому, Рівному, Рубіжному, Сєверодонецьку, Слов’янську, Черкасах. Багаторазове перевищення середньостатистичного обсягу викидів у розрахунку на 1 км² території України зафіксовано у Донецькій (у 8,9 раз), Дніпропетровській (у 4 рази), Луганській (в 2,5 рази), Івано-Франківській ( у 1,5 рази), Запорізькій (в 1,3 рази) областях та у м. Києві (у 5 разів). Найбільшого антропогенного впливу зазнає повітряний басейн наступних міст (по мірі зменшення викидів): Кривий ріг – 456,5 тис. т, Маріуполь – 363,6 тис. т, Донецьк – 165,8 тис. т, Дебальцеве – 131,9 тис. т, Дніпропетровськ – 120,8 тис. т, Дніпродзержинськ – 111,2 тис. т, Макіївка – 103 тис. т.

Середньостатистичним підприємством в Україні протягом року в атмосферу викидається понад 400 т небезпечних речовин. Найбільші викиди здійснюються наступними підприємствами: металургії та обробки металу – 3651,5 т, з видобутку енергетичних матеріалів – 2826,1 т та з виробництва коксу і продуктів нафтопереробки – 2601,6 т викидів на рік на одне підприємство.

Крім того, в атмосферне повітря в Україні щорічно  викидається понад 1,8 млн. т забруднюючих речовин від пересувних джерел забруднення, найбільша питома частка серед яких належить автомобільному транспорту. Пересувні джерела спричиняють викиди 85 % свинцю, 49 % оксиду вуглецю та 31 % вуглеводнів від загальної кількості  викидів цих речовин по країні.

У багатьох містах викиди автотранспорту є основними забруднювачами повітря: в Закарпатській та Житомирській областях вони складають понад 80 % від  загального обсягу викидів в атмосферу, в Одеській, Волинській, Чернігівській  областях та в АР Крим – понад 70 %, а в Сумській, Миколаївській і  Хмельницькій областях – понад 60 %.

Україна займає восьме місце  в світі як емітер СО₂ в енергетичній галузі, її частка становить 2,35 % загальносвітових викидів цієї речовини енергетикою і 1,1 % від загальних обсягів викидів вуглекислого газу в світі.

Основними постачальниками  оксиду вуглецю є США, Росія, Японія та Німеччина. Україна порівняно  з цими державами не сприймається як основний забруднювач повітря, проте  це пояснюється швидше не дотриманням  екологічних норм та вжиттям спеціальних  заходів з метою збереження чистоти  атмосфери, а скороченням виробництва  практично в усіх галузях народного  господарства.

РОЗДІЛ 2

ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ, ОСНОВНІ ЗАБРУДНЮВАЧІ

2.1. Джерела забруднення та їх викиди в атмосферу.

За походженням джерела забруднення атмосфери поділяють на природні і штучні. До природних джерел атмосферного забруднення відносять пилові бурі, виверження вулканів, космічний пил і т. і. Продукти природного забруднення атмосфери на 3/4 складені із неорганічних речовин. Це продукти вивітрювання гірських порід, частинки ґрунтів, попіл, сіль і т. і.

В атмосфері Землі присутні різноманітні органічні домішки, які  є продуктами життєдіяльності організмів. Це вуглеводні спирти, органічні кислоти, ефіри, альдегіди. Фітогенні хімічно активні газоподібні продукти виділення отримали назву атмовітамінів. Вони використовуються багатьма організмами для життєвих потреб. Органічні речовини, які згубно діють на бактерії, мікроорганізми, гриби отримали назву фітонциди.

Щорічне поступлення в  атмосферу морських солей оцінюється від 0,700 до 1,5 млрд. т, винесення ґрунтового пилу – 7 – 700 млн. т. Утворення аерозолів внаслідок лісових пожеж – 35 – 360 млн. т. Сумарно від усіх джерел в атмосферу поступає до 2,3 млрд. т. аерозолів природного походження.

Основним джерелом штучного забруднення атмосфери є промислові підприємства, транспортні засоби, підприємства комунального сектора, сільського господарства. Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, які безпосередньо поступають в атмосферу, і вторинні, які є продуктом перетворення первинних. Так сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, який при взаємодії з водяною парою утворює сірчану кислоту. Подібним чином в результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери утворюються вторинні забруднювачі.

Серед галузей промисловості  головними джерелами атмосферних  забруднень виступають: електроенергетика (27%), металургія (26%), будівельна індустрія (13%). Підприємства теплоенергетики, металургійних  і хімічних галузей, котельні установки  споживають щороку близько 70% твердого і рідкого палива, яке видобувається. В результаті їх діяльності в атмосферу  виділяються ряд газових викидів.

2.1.1. Сірчистий ангідрид. Оксид вуглецю

Оксид сірки (IV) (сірчистий  ангідрид) – безбарвний, зі специфічним неприємним заходом газ, що вражає переважно органи дихання. При вдиханні повітря, забрудненого оксидом сірки, руйнується й харчовий канал, порушуються окисно-відновні процеси, знижується ферментативна активність, знижується імунобіологічна реактивність організму й спостерігаються зрушення з боку вищої нервової діяльності. Гранично припустима середньодобова концентрація оксиду сірки (IV) в атмосферному повітрі становить 0,05 мг/м³, а максимально разова – 0,5 мг/м³.

Оксид сірки – отрута зелених насаджень, але особливо чутливі до нього хвойні й фруктові дерева. Цей газ може також викликати корозію металевих покриттів (дахів, пам'ятників та ін.).

При спалюванні палива в  атмосферу викидається також  багато оксиду вуглецю – продукту неповного згоряння (при спалюванні 1 т палива утворюється 20 кг оксиду вуглецю). Цей газ є надзвичайно токсичним. Він не має кольори й заходу, не дратує слизувату оболонку, що підсилює небезпеку отруєння їм. Володіючи підвищеною спорідненістю до гемоглобіну крові, в 200 – 300 раз перевищуючим спорідненість гемоглобіну до кисню, оксид вуглецю зв'язує його, утворюючи карбоксигемоглобин, внаслідок чого в тканинах розвивається кисневе голодування. Із крові оксид вуглецю дифундує в тканині, порушуючи в них активність дихальних ферментів і, отже, тканинний подих. Особливо чутливі до кисневого голодування клітки нервової системи

У легких випадках отруєння спостерігається головний біль, важкість в голові, слабкість, запаморочення, нудота, блювота, у більш важких - втрата свідомості, судоми. Середньодобова ПДК оксиду вуглецю (II) в атмосферному повітрі становить 1 мг/м³, максимально разова – 6 мг/м³.

При спалюванні палива у  двигунах внутрішнього згоряння (автомобілі) в атмосферне повітря можливе  потрапляння великої кількості  оксиду вуглецю.

Оксид вуглецю легше повітря, тому значна частина його несеться у верхні шари повітря й приземний шар атмосфери забруднюється порівняно мало. Однак іноді поблизу великих промислових підприємств можна виявити оксид вуглецю, концентрація якого рівна 100 – 300 т/м³.

Транспорт. У цей час  забруднення атмосфери повітря  вихлопними газами автотранспорту здобуває все більше значення. Вихлопні гази автомашин містять у своєму складі оксиди вуглецю, азоту, вуглеводні, з'єднання свинцю, сажу й хімічні речовини, кількість яких у цей час становить більш 200.

2.1.2. Оксид карбону, сірководень і сірковуглець, сірчаний ангідрид

Оксид карбону. Він виникає  при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітрі опиняється в  результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових  підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн. т. Оксид карбону – це сполука, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери, він сприяє підвищенню температури на планеті й створенню парникового ефекту.

Сірководень і сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками  сульфуру. Основними джерелами викиду стають підприємства з виготовлення штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні заводи, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами повільно окислюються до сірчаного ангідриду.

Сірчаний ангідрид. Утворюється  при окиснюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції стає аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств спостерігається при низькій хмарності й високій вологості повітря. Листяні пластинки рослин, що ростуть на відстані меншій за 1 км від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні маленькими некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової й чорної металургії, а також ТЕС щороку викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

2.1.3. Вуглеводні

До атмосферних забруднювачів  належать вуглеводні — насичені й  ненасичені, що включають від 1 до 13 атомів Карбону. Вони можуть зазнавати  різних перетворень, окиснення, полімеризації, особливо якщо почнуть взаємодіяти  з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячною радіацією. Результатом цих реакцій стає поява перекисних сполук, вільних радикалів, сполук вуглеводнів з оксидами нітрогену й сульфуру, часто у вигляді аерозольних частинок. За деяких погодних умов у приземному шарі повітря можуть формуватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних й аерозольних домішок. Звичайно це трапляється, коли в шарі повітря прямо над джерелами газопилової емісії відбувається інверсія – розташування шарів холоднішого повітря під теплим, що перешкоджає рухові повітряних мас і затримує перенесення домішок угору. У підсумку шкідливі викиди концентруються під шаром інверсії, вміст їх у ґрунті різко зростає, що стає однією з причин утворення раніше невідомого в природі фотохімічного туману.

РОЗДІЛ 3

НАСЛІДКИ ЗАБРУДНЕНННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ

3.1 Смог

Фотохімічний туман – це багатокомпонентна суміш газів і аерозольних частинок первинного й вторинного походження. Основними компонентами смогу є озон, нітроген і сульфур оксиди, численні органічні сполуки перекисної природи, які у сукупності називаються фотооксидантами. Фотохімічний смог утворюється в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів нітрогену, вуглеводнів та інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації й безвітря або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при могутній інверсії. Стійка безвітряна погода, яка завжди с) проводжується інверсіями, потрібна для створення високої концентрації реагуючих речовин. Такі умови виникають частіше в червні – вересні й рідше узимку. Під час тривалої ясної погоди сонячна радіація стає причиною розщеплення молекул нітроген двооксиду й утворення нітроген оксиду й атомарного кисню. Атомарний кисень із молекулярним киснем утворюють озон. Здавалося б, останній, окиснюючи нітроген оксид, повинен знову перетворюватися на молекуярний кисень, а нітроген оксид – на двооксид. Але цього не трапляється. Нітроген оксид вступає в реакцію з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються за подвійним зв'язком й утворюють осколки молекул і надлишок озону. У результаті тривалої дисоціації нові маси нітроген двооксиду розщеплюються й дають додаткові кількості озону. Починається циклічна реакція, результатом якої стає поступове нагромадження озону. Цей процес у нічний час переривається. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері накопичуються різні перекиси, які у сумі й утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні стають джерелом так званих вільних радикалів, що відрізняються особливою реактивною здатністю. Такі смоги – нерідкісне явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком й іншими містами Європи й Америки. Вони вкрай небезпечні для дихальної й кровоносної систем і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів послабленим здоров'ям.

3.2 Кислотні дощі

3.2.1 Поняття кислотного  дощу

Кислотний дощ – усі види метеорологічних опадів: дощ, сніг, град, туман, дощ зі снігом, кислотність яких вища від нормальної. Мірою кислотності є значення рН (водневий показник). Нормальне pH у чистих дощах — 5,6.

Рис. 3. Схема утворення кислотних дощів

3.2.2 Основні джерела кислотоутворюючих викидів

Кислотний дощ утворюється  в результаті реакції між водою  і такими забруднюючими речовинами, як діоксид сірки (SO₂) і різних оксидів азоту (NO_x). Ці речовини викидаються в атмосферу автомобільним транспортом, у результаті діяльності металургійних підприємств і електростанцій, а також при спалюванні вугілля і деревини. Вступаючи в реакцію з водою атмосфери, вони перетворюються в розчини кислот: сірчаної, сірчистої, азотистої й азотної. Потім, разом із снігом чи дощем, вони випадають на землю.

Природними джерелами  надходження діоксиду сірки в атмосферу є головним чином вулкани і лісові пожежі. Тим часом природні надходження в атмосферу оксидів азоту зв'язані головним чином з електричними розрядами, при яких утвориться NО, згодом – NO₂. Значна частина оксидів азоту природного походження переробляється в ґрунті мікроорганізмами, тобто включена в біохімічний круговорот.

Діоксид сірки, що потрапив в атмосферу, перетерплює ряд хімічних перетворень, що ведуть до утворення кислот. Частково діоксид сірки в результаті фотохімічного окислювання перетворюється в триоксид сірки (сірчаний ангідрид) SO₃:

2SO₂ + О₂ → 2SO₃,

який реагує з водяною  парою атмосфери, утворюючи аерозолі сірчаної кислоти:

SO₃ + Н₂О → H₂SO₄.

Основна частина діоксиду сірки, що викидається у вологому повітрі утворить аерозоль сірчистої кислоти і зображують умовною формулою Н₂SO₃:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃.

Сірчиста кислота у  вологому повітрі поступово окисляється  до сірчаної:

2H₂SO₃ + O₂ → 2H₂SO₄.

Аерозолі сірчаної і сірчистої  кислот приводять до конденсації  водяної пари атмосфери і стають причиною кислотних опадів (дощі, тумани, сніг). При спалюванні палива утворяться тверді мікрочастинки сульфатів  металів (в основному при спалюванні вугілля), легко розчинні у воді, що осаджуються на ґрунт і рослини, роблячи кислотними роси. Аерозолі сірчаної і сірчистої кислот складають  близько 2/3 кислотних опадів, інше приходиться  на частку аерозолів азотної й  азотистої кислот, що утворяться при  взаємодії діоксиду азоту з водяною парою атмосфери: