Дым, туманы и облака

Аэрозоли атмосферы — частицы пыли и воды — образуются в результате природных процессов и деятельности человека. Частицы пыли служат центрами конденсации воды, повышая частоту дождей. Пыль способствует увеличению озоновых дыр.

Дым — это высокодисперсная фаза с твердыми частицами, образующимися при горении и некоторых технологических процессах. Дым загрязняет воздух и способствует образованию тумана и смога. Искусственно создаваемое облако дыма или тумана (дымовая завеса) используется для временного ослепления противника, маскировки войск и промышленных объектов.

В 1 л воздуха в безветренную ясную погоду содержится несколько десятков тысяч частиц с общей массой до 10 ⁴ мг. Тонкие аэрозоли рассеивают преимущественно короткие световые волны и кажутся голубоватыми, например дым костра.

Особое значение для жизни природы и человека имеют аэрозоли типа жидкость — газ, к которым относятся облака и туманы, возникающие при конденсации атмосферных паров воды. Туман — аэрозоль с дисперсной фазой из капель воды, образующихся конденсацией пресыщенных водяных паров в приземном слое атмосферы.

Смог (англ, smog, сокращение слов smoke — дым и fog — туман) — природная дисперсная система, состоящая из двух систем аэрозолей: вода — газ и твердое тело — газ. В состав смога входят капельки воды, туман, пыль, дым, сажа, пепел, частицы асфальта и резины от шин автомобилей. Такой аэрозоль образуется в безветренную погоду в атмосфере промышленных городов. В жаркую сухую погоду в смоге капелек воды нет, и он создает желтовато-коричневую пелену. Такая атмосфера может вызывать болезненое состояние жителей города (влияет на органы дыхания и кровообращения).

Облака состоят из водяных капелек и льдинок размером 10 ³—10 ² см. Вид облаков зависит от высоты, на которой они образуются. Облака располагаются в тропосфере на высоте 10—15 км от Земли. В них происходит непрерывный перенос воды из маленьких капель и кристаллов в большие. При укрупнении капель выпадаст дождь или град. При температуре ниже 0 °C укрупнение кристаллов приводит к выпадению снега (аэрозоль твердое тело — газ).

Снежинки чаще всего имеют форму шестилучевых звездочек или шестиугольных пластинок. (В-8−2. Почему?).

Облака, поглощая солнечные лучи и тепловое излучение Земли, ослабляют как жару, гак и холод. Они составляют важнейший этап круговорота воды.

Ааэрозоли образуются и при сгорании метеоритов в верхних слоях атмосферы. Ежегодно на Землю выпадает около 40 т метеоритной пыли. Такая пыль рассеивает солнечный свет, уменьшает количество света, падающего на Землю, и влияет на климат планеты.

Экологи озабочены проблемой загрязнения атмосферы аэрозолями, образующимися из дыма и золы, отходящими из дымовых труб при сжигании угля и торфа на тепловых электростанциях, котельных и других предприятиях. Аэрозоли, выбрасываемые высокой трубой, разносятся от нее на десятки и сотни километров и даже проникают в осадки соседних государств. Это прекрасный пример тесной взаимосвязи между объектами, которые изучают химия, география, геология, биология, медицина и экология.

Огромные количества пыли выбрасываются в атмосферу при сжигании нефти, каменного угля, торфа и древесины. Совершенно неожиданно обнаружилась новая опасность образующегося при этом аэрозоля для здоровья человека. При образовании торфа в нем накапливаются ионы радиоактивных изотопов урана, тория, калия и других элементов, попадающих в него с поверхностными и грунтовыми водами.

Вода при прохождении через породы растворяет соединения радиоактивных изотопов. Если такие воды затем попадают в торфяники, то соединения этих элементов адсорбируются торфом. Содержание урана в торфе иногда достигает 0,1 г/л, что выше средних показателей для речных вод на пять порядков. Даже обычная почвенная вода, проходя через торф, хотя и отдает ему крайне малое количество содержащихся в воде радиоактивных изотопов, но со временем их концентрация в торфе может достигать высоких значений. В образовавшемся из торфа в далекие времена каменном угле обнаружено присутствие радиоактивных изотопов.

При сжигании угля и торфа в тепловых электростанциях, котельных, топках и бытовых печах радиоактивные изотопы переходят в дымовые газы в виде аэрозолей, а также остаются в золе, которую используют как наполнитель бетона вместо песка при производстве стройматериалов, а в быту — как удобрение.

Пыль золы вредна для органов дыхания человека. Но особенно опасен аэрозольный дым, в котором присутствуют вещества, испускающие а-частицы, убивающие живые клетки и могущие вызвать раковую опухоль.

В углях обычно больше содержится урана, чем тория, но торий более опасен, так как обладает способностью накапливаться в костном мозге и имеет длительный период полувыведения из организма. Концентрируясь в костном мозге, являющемся кроветворным органом, торий приводит к развитию белокровия (лейкоза) и опухолевому заболеванию костного мозга, которое сегодня почти не вылечивается и приводит к гибели человека.

Попадая в атмосферу из дымовых труб, изогоны урана и тория разносятся ветрами и осаждаются на территориях площадью до нескольких сотен квадратных километров. Область с максимальной концентрацией изотопов зависит от высоты дымовой трубы, скорости и направления ветра, массы выбрасываемых отходов, средней массы отдельных частиц, температуры выходящего из трубы газа и т. д.

Дополним эту опасную экологическую картину еще и тем, что с золой и с дымом при сжигании торфа и угля выбрасываются и такие вредные для здоровья человека вещества, как соединения мышьяка, селена, кадмия, ртути, бериллия, ванадия, хрома и др.