2014-01-31
709
Помимо химических превращений SO2 в Н2SO4 и сульфаты сток этих соединений происходит в результате процессов мокрого (с атмосферными осадками) и сухого (при контакте с поверхностью почвы, водоема или растительностью) осаждения.
Представленная на рис.13 схема наглядно иллюстрирует атмосферную часть цикла неорганических соединений серы.
Рисунок 13 – Трансформация неорганических соединений серы в тропосфере (числа – млн.т элементной серы в год):
- природные поступления соединений серы;
- антропогенные поступления соединений серы;
- вывод из атмосферы.
Скорость процессов трансформации и стока SO2, Н2SO4 и сульфатов принято представлять в виде кинетических уравнений первого порядка. Скорость соответствующих превращений без учета процессов окисления в твердой фазе можно выразить следующими уравнениями:
υ(SO2) = 
(73)
υ(H2SO4) = 
(74)
υ(MeSO4) = 
(75)
где κ1 и κ2, κ3 и κ4, κ5 и κ6 – константы скорости процессов мокрого и сухого осаждения SO2, сульфатов и H2SO4 соответственно;κ7 – константа скорости превращения SO2 в H2SO4 (учитывает общую скорость окисления в газовой и жидкой фазах); κ8 – константа скорости образования сульфатов из SO2 и H2SO4.
|
|
|
Графическое решение системы уравнений, полученное специалистами Института прикладной геофизики, представлено на рис.14. При решении системы уравнений использовались среднеевропейские значения констант скоростей отдельных стадий, равные: κ1=κ4=κ6=κ8=0,03 ч-1; κ2=0,025 ч-1; κ3=κ5=0,01 ч-1; κ7=0,1 ч-1.
Рисунок 14 – Зависимость долей SO2, H2SO4 и сульфатов от времени пребывания в атмосфере и удаленности от точечного источника выброса L при скорости ветра 30 км/ч: 1 –SO2; 2 – H2SO4; 3 – MeSO4.
В первый момент после выброса SO2 в атмосферу в ней отсутствуют H2SO4 и MeSO4. Со временем доля SO2 уменьшается, доля серной кислоты увеличивается, проходит через максимум спустя 10-15 часов после выброса. Содержание сульфатов в атмосфере постепенно возрастает в течение 40-50 часов, затем медленно снижается.
Полученные результаты наглядно демонстрируют опасность загрязнения атмосферы соединениями серы, связанную с возможностью трансграничного переноса примесей. Предположим, например, что над источником выбросов соединений серы дует ветер со скоростью 30 км/час. В этом случае спустя 10 часов с момента выброса примеси будут удалены на расстояние 300 км от источника выброса. В этом месте доля диоксида серы уменьшается примерно в 5 раз, и основное количество соединений серы будет представлено серной кислотой. В случае выпадения дождевых осадков над этой территорией практически все соединения серы будут выведены из атмосферы в виде кислотного дождя. Необходимо отметить, что, несмотря на наметившееся в последние годы сокращение общего количества SO2, выбрасываемого в атмосферу, H2SO4 остается основным компонентом, приводящим к закислению атмосферных осадков.
|
|
|
Еще один важный вывод из полученного решения состоит в том, что необходим контроль за содержанием в атмосфере не только SO2, но и H2SO4 и сульфатов. Контроль за этими соединениями становится особенно важным при удалении от источника выброса SO2.
