Концентрация загрязнителей в фотохимическом смоге (Браун, 1983)

Загрязнитель	Концентрация, млн–1	Загрязнитель	Концентрация, млн–1
NOx NH3 CO O3 CH4	0,2 0,02 40 0,5 2	C2H4 высшие олефины* C2H2 альдегиды SO2	0,5 0,25 0,25 0,6 0,2

Таблица 27

Сравнение смогов Лос-Анджелеса и Лондона (Андруз, 1999)

Характеристика	Лондон	Лос-Анджелес
Температура воздуха Относительная влажность Скорость ветра Видимость	От –1 до 4 °С 85 % Безветрие <30 м	От 24 до 32 °С <70 % <3 м/с 0,8–16 км

Продолжение табл. 27

Месяцы наиболее частого появления Основные топлива Основные составляющие Тип химической реакции Время максимального сгущения Основные воздействия на здоровье Повреждающиеся материалы

Декабрь-январь Уголь и бензин Частички вещества, СО, соединения S Восстановительная Раннее утро Раздражение бронхов Железо, бетон

Август-сентябрь Бензин O3, NO, NO2, CO, органические вещества Окислительная Полдень Временное раздражение глаз Резина

Окись азота попадает в стратосферу из двигателей сверхзвуковой авиации, закись азота проникает из тропосферы, источник хлора –хлорфторуглеводороды (ХФУ), в первую очередь, хлорфторметаны. Можно отметить и то, что в стратосфере присутствует и природный хлор, поступающий в атмосферу из океана. Основная его форма – метилхлорид (СН₃Cl), но природный хлор составляет только ¼ хлора, переносимого через тропопаузу.

Хлорфторуглеводороды и озон. Наиболее распространенными в настоящее время в атмосфере хлорфторуглеводородами (ХФУ) являются Фреон–11 (CFCl₃) и Фреон–12(CF₂Cl₂). Их широкое поступление в атмосферу началось с 1970-х годов благодаря их использованию для аэрозолей и в качестве охлаждающих веществ.

Под действием УФ-излучения ХФУ фотодиссоциируют с образованием атомарного хлора:

CFCl₃ + hν → CFCl₂ + Cl,

CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl + Cl,  = 190 – 225 нм.

Расчеты показывают, что скорость образования атомарного хлора максимальна на высоте 30 км.

Атомы хлора, как рассмотрено выше, становятся катализаторами разложения озона:

O₃ + Cl → O₂ + ClO,

оксид хлора, реагируя с атомарным кислородом, вновь дает атомарный хлор:

ClO·+·O → O₂ +·Cl,

снова Cl + О₃ → ClО + О₂ ...

обрыв цепи может происходить при взаимодействии хлора с молекулами водорода, метана, воды, пероксида водорода. В итоге имеем суммарную реакцию:

О + О₃ → 2 О₂.

Как правило, реакция протекает с участием еще и «третьих веществ» (см. выше):

2 Cl + 2 O₃ → 2 ClO + 2 O₂,

2 ClO + M → Cl₂O₂ + M,

Cl₂O₂ + hν → ClO₂ + Cl,

ClO₂ + M → Cl + O₂ + M,

Т.е., суммарная реакция будет выглядеть как

2 O₃ → 3 O₂.

Фреоны очень хорошо сохраняются в атмосфере, плохо растворимы в воде, не горят, имеют низкие температуры кипения, поэтому хорошо испаряются на воздухе. Из тропосферы часть фреонов может уходить с водой и, не гидролизуясь, скапливаться в океане, который становится своеобразным резервуаром фреонов.

Постоянно возникающий и разрушающийся слой озона вызывает явление, названное «озонным дождем». Концентрация озона должна быть максимальной на высоте 25–30 км. В атмосфере с увеличением высоты концентрация озона убывает из-за концентрации третьих частиц и кислорода. Разрушение озона в основном обусловливает азотный цикл и антропогенное загрязнение атмосферы:

1) Ядерные взрывы. Разогрев до 6000 К и быстрое охлаждение (замораживание NO). 1 Мт при взрыве дает от 1000 до 12000 тонн оксидов азота (2,5·10³² молекул).

2) Сверхзвуковые самолеты (18 г NO на 1 кг топлива). 1 млн тонн оксидов азота в год выбрасывают двигатели сверхзвуковых самолетов.

3) Использование минеральных азотных удобрений.

4) Сжигание топлива дает до 3 млн. тонн оксидов азота в год.

5) Выбросы соединений хлора и брома.

Согласно данным Всемирной Метеорологической Организации скорость снижения общего содержания озона (ОСО) в средних широтах составляет 4–5 % за 10 лет. Главной причиной этого является воздействие антропогенных выбросов соединений хлора и брома.