Поиск 
Рассылки Subscribe.Ru
подпишитесь на рассылку
Спелеолечение - суперэффект при лечении легких и аллергии
Об единой терминологии
New! Введение в аэровалеологию: Воздушная среда и здоровье человека
Из истории спелеотерапии
Воздушная среда и ее использование
Спелеоклиматотерапия в сильвинитовых камерах
Диссертации
Научные публикации
Общий список литературы
Нормативная документация
Энциклопедия СпелеоМед
Фотогалерея
Авторский коллектив портала
New! Лучшие спелеокамеры России - лечиться нужно здесь!
New! Отзывы врачей и пациентов о Центре спелеомедицины г.Сергиев Посад МО
1.2. Атмосферный аэрозоль
главная »» Введение в аэровалеологию: Воздушная среда и здоровье человека »» Глава 1. Основные характеристики природного воздуха или что такое "чистый воздух"

версия для печати версия для печати

1.2. АТМОСФЕРНЫЙ АЭРОЗОЛЬ

 
Неотъемлемой частью воздуха являются витающие в нем твердые и жидкие аэрозольные частицы. Даже в центральных районах Антарктиды, наиболее удаленных от цивилизованного мира, в одном кубическом сантиметре воздуха содержится не менее 100 аэрозольных частиц.

Химическая природа, физические характеристики и концентрация в воздухе этих частиц в значительной степени определяют основные физико-химические свойства всей воздушной среды.

Твердые аэрозольные частицы имеют самые разнообразные формы, образующие три основных класса.

К первому классу относят частицы, размеры которых во всех трех измерениях примерно равны. Такие частички с аэродинамической точки зрения можно считать шариками или кубиками.

Ко второму классу относят частицы, размер которых в одном измерении много меньше, чем в двух других. Это пластинки, чешуйки, листочки и т.п.

К третьему классу относят частицы, размер которых в одном измерении много больше, чем в двух других. Это призмы, иглы, ворсинки, волокна и т.п.

Важнейшей характеристикой аэрозольных частиц (помимо их химической природы) является величина (размер), которая меняется в очень широком диапазоне: самая маленькая аэрозольная частица выглядит на фоне самой большой так, как выглядит детский воздушный шарик на фоне земного шара.

Одним из важнейших открытий последних лет явилось обнаружение в воздухе высокодисперсных частиц, размер которых составляет от тысячных до десятых долей микрона (микрометра (мкм): 1 мкм равен одной миллионной доле 1 м), и определение исключительной роли этих частиц в формировании среды обитания человека.

Именно эти частицы определяют качество воздуха, от которого зависят степень жизненного и трудового комфорта человека, продуктивность животных, урожайность растений и многое другое.

Различают два механизма первичного образования аэрозольных частиц: при разрушении сплошности твердых (дезинтеграции) и жидких (диспергировании) веществ и при соединении (конденсации) молекул ранее испарившегося вещества.

Процессы образования пыли при шлифовке или дроблении из-за относительной крупности частиц и благодаря хорошей их видимости невооруженным глазом хорошо известны всем. Практически не видны процессы образования пыли при разрушении волокон ткани, наших собственных волос, бумаги и других материалов и предметов, образующие хорошо всем известную домашнюю пыль.

Не наблюдая процессы первичного образования домашней пыли, мы хорошо видим процессы ее вторичного образования при взметывании с поверхностей осаждения и при специальном или случайном «выхлопывании» из «мягких» вещей (одеяло, подушка, «пыльная» одежда, тканевая обивка диванов и кресел, ковры и т.п.).

Таким образом, мы видим не процесс истинного рождения аэрозольных частиц, а лишь процесс попадания уже образовавшихся аэрозольных частиц в воздух.

При разбрызгивании (диспергировании) жидких веществ образуется мельчайший аэрозоль из капелек жидкости, видимый (в самых крупных каплях), но не имеющий своего названия в русском языке. В английском языке такой аэрозоль называется «спрей» (spray). В последние годы с появлением импортных дезодорантов и освежителей воздуха термин «спрей» все чаще стал встречаться в русской речи.

Процессы образования аэрозоля конденсации чаще всего недоступны глазу человека (и оптическим средствам его усиления). Однако высокое содержание в воздухе аэрозоля конденсации с относительно крупными частицами мы ощущаем либо как запах, либо видим как дым (твердые частицы) или туман (жидкие частицы).

Считается, что аэрозоли конденсации имеют размеры от 0,001 мкм до 10 мкм, аэрозоли дезинтеграции – от 0,1 мкм до 100 мкм. Нижней границей размеров аэрозолей можно считать размер частицы, содержащей порядка 10 молекул и не отражающейся от твердой поверхности при ударе об нее. Верхней границей размеров аэрозоля следует считать размер частицы, способной еще двигаться преимущественно вместе с газовой средой.

Такая способность зависит не только от размера частицы, но и от ее формы, а главное от интенсивности турбулентности. В обычных условиях приземного слоя атмосферы для капелек воды верхней границей будет размер в 40-60 мкм.

Твердые или жидкие частички с размерами от 100 мкм до 1000 мкм (0,1 мм) называют аэровзвесями и они могут находиться в воздухе только при больших скоростях его перемещения и турбулизации.
Размер аэрозольных частиц определяет как характер их поведения в воздушной среде, так и возможности их наблюдения.

Аэрозоли с размерами меньше 0,15-0,30 мкм можно обнаружить только с помощью сложного комплекса оборудования, включающего электронные микроскопы. Поэтому наблюдение за такими аэрозолями – очень дорогостоящее мероприятие и производится исключительно в научных целях. Аэрозоли с размерами больше 0,15-0,3 мкм уже можно наблюдать с помощью оптических приборов.

Для получения полной и точной картины аэрозольной обстановки нужно знать, сколько частиц и каких размеров содержится в воздухе, для чего исследователи строят спектры распределения аэрозольных частиц по размерам.

Установлено, что содержание аэрозольных частиц в чистом воздухе быстро уменьшается с увеличением размера частиц: от 1000 частиц размером 0,3 мкм до 1 частицы размером 2 мкм (в 1 кубическом сантиметре объема). Частиц с размерами 10 мкм и более в обычных условиях в воздухе практически нет, а частицы с размером более 20 мкм, попав в воздух, очень быстро выпадают из него, образуя пыль, которую мы вынуждены все время убирать.

Мельчайшие живые организмы и их части также могут содержаться в воздухе и называются биоаэрозолями. Вирусы имеют размеры менее 0,1 мкм, бактерии – от 1 мкм до 15 мкм, споры – от 3 мкм до 20 мкм, пыльца растений – от 10 мкм до 60 мкм.

Любое вещество в форме аэрозоля обладает высокой химической активностью, что обусловлено структурой возникающей дисперсной системы, обеспечивающей тесное соприкосновение двух различных фаз на поверхности.

При этом повышается также и физическая активность вещества за счет резкого увеличения поверхности дисперсной фазы. Например, диспергирование одного литра воды (куб с ребром 10 см) в аэрозольные частицы размером 1 мкм увеличивает общую поверхность в сто тысяч раз!

Все это приводит к тому, что любое вещество, находясь в диспергированном состоянии, проявляет свои свойства, полезные или вредные, в гораздо большей степени, чем в исходном состоянии.

Особенно существенным становится изменение свойств исходного вещества при очень малых размерах аэрозольной частицы, соизмеримых с сотней межатомных расстояний. Такие частицы, обнаруживающие отклонение химических и физических свойств от свойств отдельных молекул и от свойств исходного вещества, называют кластерами.

Вещество в кластерном состоянии может вступать в химические реакции, немыслимые для него в других состояниях: газообразном, жидком, твердом. Если считать, что плазма – четвертое состояние вещества, то кластеры смело можно назвать пятым агрегатным состоянием вещества!

Подчеркнем, что аэрозольные частицы все время участвуют в различных атмосферных процессах, а потому представляют собой динамическую систему. Основными процессами являются осаждение (по самым разным причинам) и укрупнение частиц – коагуляция.

Поскольку все эти процессы разворачиваются во времени, то можно считать, что аэрозоль стареет со временем (крупнеет и исчезает). Постоянно идут процессы рождения новых, в том числе высокодисперсных, частиц.

Мощными природными источниками аэрозолей являются лесные пожары, морские штормы, пылевые бури, извержения вулканов. Одним из мощных очистителей атмосферы от аэрозолей является дождь. Все эти явления четко локализованы в пространстве и во времени и существенно меняют сложившееся до их появления аэрозольное равновесие.

Атмосферный аэрозоль, наблюдаемый вдали от таких явлений, в первую очередь, от источников образования аэрозоля, принято называть фоновым. Выделяют несколько основных составляющих фонового аэрозоля.

Во-первых, это континентальный аэрозоль, имеющий размеры от нескольких мкм до нескольких десятков мкм, содержащий кремний и алюминий и представляющий различные осколки горных пород.

Во-вторых, это морской аэрозоль, имеющий размеры от самых малых до 10 мкм, содержащий натрий, калий, магний, кальций, хлор и представляющий унесенные ветром с поверхности морей и океанов и высохшие капельки морской воды.

В-третьих, это природный фотохимический смог, имеющий размер до 0,1 мкм, содержащий различные органические химические соединения и представляющий собой продукт конденсации выделяемых растениями летучих соединений (эфирных масел).

В-четвертых, это старый витающий аэрозоль, родившийся при пожарах (в значительной мере – сажа) или при извержении вулканов (в том числе частицы сульфата аммония и серной кислоты, составляющие основу стратосферного аэрозоля).

Содержащиеся в воздухе высокодисперсные аэрозольные частицы определяют функционирование теплового режима атмосферы, преобразуя и отражая в космос энергию солнечного излучения, являются основными носителями атмосферного электричества и радиоактивности, служат ядрами конденсации воды в облаках, определяя динамику влаги в атмосфере.

Особенно большую роль в этих процессах играют соляные аэрозоли.


Реклама Google

Как часто мы сталкиваемся со сложными ситуациями, где не видим какое решение принять, какой выбор сделать? Поможет в решении этих вопросов Астрология

наверх
АНОНСЫ
Ученые установили, что новейшая Российская разработка на основе фруктоолигосахаридов – Стимбифид увеличивает содержание полезных бифидобактерий в кишечнике до 10 миллиардов (!) в 1г, что превышает аналогичные показатели при использовании традиционного бифидумбактерина в 10 раз!

New! Отзывы врачей и пациентов о Центре спелеомедицины г.Сергиев Посад МО

Представляем монографию профессора Файнбурга Г.З. "Введение в аэровалеологию: Воздушная среда и здоровье человека"

Фотогалерея спелеоклиматотерапии
speleomed@mail.ru
при копировании материалов с сайта гиперссылка обязательна: speleomed.ru
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования