Процессы самоочищения объектов внешней среды

Введение

Техногенная деятельность в течение последнего столетия, неистовый развитие, внедрение научных достижений без надлежащей оценки их влияния на окружающую среду привели к загрязнению экосистем отходами техногенного производства, тяжелыми металлами, пестицидами, радиоактивными элементами.
Главной составляющей авто реабилитации является самоочищение (естественная деконтаминация). В отличие от принятого в геохимии определения самоочищения, как вынесение загрязнителя за пределы ландшафта, автор рассматривает этот процесс с позиций экологической безопасности, как вывод загрязнителя за пределы трофических цепей. Международной организацией по стандартизации введено соответствующий срок естественного истощения (natural attenuation) - все те природные процессы, включая химические, физические и биологические, ведущие к снижению концентрации загрязнителя в почве или грунтовой воде. Разница в подходах заключается в ключевом объекте. Если естественное исчерпание касается абиогенного компонента ландшафта, то самоочищения - его биогенной составляющей. То есть, с точки зрения экологической безопасности, самоочистка включает два основных противоположно направленных процесса: вывод загрязнителя за пределы ландшафта путем радиальной и латеральной миграции и ограничения его поступления в биомассу путем пролонгированной фиксации. В последнем случае загрязнитель не выводится за пределы биогеоценоза. Скорость самоочищения природно-техногенных агроценозов может оцениваться по динамике дозовых нагрузок, обусловленных пероральным поступлением радионуклидов.


Понятие самоочищения атмосферы
Самоочищение – совокупность природных процессов обезвреживания веществ, элементов и примесей, попавших в окружающую среду или живые организмы. Продолжительность во времени самоочищения изменяется в широких интервалах в зависимости от характера биотического и абиотического компонентов ландшафта – в бедных экосистемах севера самоочищение происходит очень медленно. Самоочищение геосистемы усиливается с повышением температуры воздуха и выше в южных ландшафтах. С постепенным глобальным накоплением загрязнителей буферная емкость ландшафта постепенно снижается. До многих новых устойчивых техногенных загрязнителей, которые не известны живому веществу ландшафта, самоочищение может отсутствовать.
Самоочищение ландшафта – это совокупность процессов механической, химической, физико-химической и биологической нейтрализации или выведения загрязнителей. Этот процесс происходит во время переноса вещества в соединенные ландшафты или миграции трофическими цепями, включая минерализацию их организмами – редуцентами и органическими кислотами почвенного комплекса.
Нужно осознавать разницу между общим самоочисткой ландшафта, и отдельного его компонента. Начальные, а возможно, и все этапы самоочищения компонента ландшафта происходят в пределах ландшафта – то есть загрязнители частично или полностью, изменяя форму миграции, переходят в соединенные компоненты ландшафтов и далее – в соединенные ландшафтные системы.
Самоочищение ландшафта происходит по законам геохимической миграции. Его направления и количественные параметры определяются внутренними и внешними факторами миграции. Уровень возможного самоочищения ландшафта определяют по буферной емкости его компонентов, по загрязнителям или их комплексам. Буферную емкость ландшафта определяют, как способность ландшафта противостоять загрязнению и измеряют по количеству загрязнителя, которую ландшафт может поглотить без существенных негативных последствий для себя.
Самоочищение атмосферы происходит по законам механической воздушной миграции через перенос на другие территории и оседания на поверхности природных вод, растений, почв.
Рассеивания в атмосфере загрязняющих веществ, выбрасываемых из дымовых труб и вентиляционных устройств, подчиняется законам турбулентной диффузии

. На процесс их рассеяния существенно влияют следующие факторы: состояние атмосферы, физические и химические свойства веществ, выбрасываемых, высота и диаметр источника выбросов, расположение источников, рельеф местности.
Рассеивание в атмосфере газообразных примесей и мелкодисперсных твердых частиц (диаметром менее 10 мкм), имеют незначительную скорость оседания, подчиняется одним и тем же закономерностям. Для больших частиц пыли эта закономерность нарушается, так как скорость их оседания под действием силы тяжести возрастает.
Поскольку в пылегазоочистных аппаратах крупные частицы улавливаются эффективнее, чем мелкие, в выбросах, подвергшихся очистке, остаются только мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и рассеивания газообразных примесей.
Метеоусловия существенно влияющие на перенос и рассеивание примесей в атмосфере. Наибольшее влияние оказывает режим ветра и температуры (температурная стратификация), осадки, туманы, солнечная радиация.
Ветер может по-разному влиять на процесс рассеивания примесей в зависимости от типа источника и характеристики выбросов. Если отходящие газы перегреты относительно окружающего воздуха, то они имеют начальную высоту подъема. В связи с этим вблизи источника создается поле вертикальных скоростей, способствующих поднятию факела и отнесению примесей вверх. Это обуславливает уменьшение концентраций примесей в почве. Концентрация спадает и за очень сильных ветров, однако это происходит за счет быстрого переноса примесей в горизонтальном направлении. Вследствие этого наибольшие концентрации примесей в приземном слое формируются при некоторой скорости, которую называют «опасная».
При низких или холодных источниках выбросов повышенный уровень загрязнения воздуха наблюдается при слабых ветрах (w = 0-1 м/с) вследствие скопления примесей в приземном слое. Прямое влияние на загрязнение воздуха в городе оказывает направление ветра. Увеличение концентрации примесей наблюдается тогда, когда преобладают ветры со стороны промышленных объектов.
Если температура окружающего воздуха понижается с высотой, нагретые потоки воздуха поднимаются вверх (конвекция), а вместо них опускаются холодные. Такие условия называются конвективными.
Если вертикальный градиент температуры будет отрицательным (температура растет с высотой), то поток, вертикально поднимается, становится холоднее окружающих масс, и его движение затухает. Такие условия называются инверсийными.
Если повышение температуры начинается непосредственно от поверхности земли, инверсию называют приземной, если же с некоторой высоты над поверхностью земли – приподнятой. Инверсии затрудняют вертикальный воздухообмен и рассеивания примесей в атмосфере.
Туманы на содержание загрязняющих веществ в атмосфере влияют таким образом. Капли тумана поглощают примесь не только вблизи подстилающей поверхности, но и из расположенных выше, наиболее загрязненных слоев воздуха. Вследствие этого концентрация примесей сильно возрастает в слое тумана и уменьшается над ним. Растворение сернистого газа в каплях тумана приводит к образованию серной кислоты.
Осадки очищают воздух от примесей. После продолжительных интенсивных осадков высокие концентрации примесей в атмосфере практически не наблюдаются.
Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере с образованием различных вторичных продуктов, часто имеют токсичные свойства, чем вещества, поступающие от источников выбросов. Таким образом, происходит окисление сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей.


Процессы самоочищения водных объектов
В природе существуют механизмы, за счет которых проходит самоочищения водоемов от загрязняющих веществ и любая хозяйственная деятельность человека должна быть направлена ​​на поддержание этих процессов