6.4.2. Изучение техногенного загрязнения нижних слоев атмосферы. Изучение техногенного загрязнения нижних слоев атмосферы может осуществляться в целях установления источников и состава промышленных выбросов, их пространственного распространения, зависящего от метеорологических условий, а также для непосредственной эколого-геофизической оценки физического воздействия, оказываемого различными видами атмосферного загрязнения на экосистемы различных уровней.

При пространственном картировании и мониторинге техногенных выбросов чаще всего применяются дистанционные методы исследований в различных диапазонах электромагнитного спектpa,

183

лазерные (лидарные) съемки, методика которых описана в разд. 4.3. Широкое применение получил комплекс дистанционного аэромониторинга, в состав которого входят газовая аэросъемка с определением концентрации NO2, SO2, CH4 в приземном слое атмосферы; аэрозольная съемка с определением концентраций элементов-загрязнителей в атмосферном аэрозоле; измерение объемного содержания радиоактивных элементов в приземном слое атмосферы (Аэрокосмические и геолого-геофизические исследования..., 1986).

При выполнении газовой аэросъемки используются чувствительные газоанализаторы; измеряется суммарная концентрация газов вдоль трассы полета и определяется средняя концентрация по длине этой трассы. Погрешность составляет около 15%. Аэрозольная аэросъемка осуществляется путем отбора проб аэрозоля; одна проба характеризует пространственный элемент площадью от 1 до 4 км2. Проба содержит от одного до четырех фильтров. Время экспозиции каждого фильтра составляет 60 с, что обеспечивает широкий диапазон исследований состава аэрозолей-загрязнителей. Отобранный на фильтры аэрозоль анализируется в лабораторных условиях атомно-адсорбционным и атомно-эмиссионным методами, позволяющими выделять до 60 химических элементов.

По данным газовой и аэрозольной аэросъемок строятся карты концентраций анализируемых газовых компонентов, карты элементов-загрязнителей в атмосферном аэрозоле и карты суммарного аэрозольного компонента. Эта информация позволяет выявить особенности загрязнения воздушной среды исследуемого региона в период проведения съемки.

Аэрогаммаспектрометрическая съемка выполняется с помощью цифровых спектрометров, позволяющих изучать содержание в приземной атмосфере естественных (К, U, Th, 222Rn) и искусственных (137Cs) радионуклидов (см. п. 4.3.4).

Изучение физического воздействия техногенного загрязнения приземных слоев атмосферы на геобиоценозы, биоту, здоровье людей является сравнительно новой задачей. Так, например, исследуются атмосферные электрические поля различного знака и интенсивности, которые создаются электрически заряженными аэрозолями промышленных выбросов. Эти поля определяют формирование состава газовых и аэрозольных компонентов биосферы и могут оказывать непосредственное воздействие на интенсивность биологических процессов, происходящих в организме человека. Обычно ответная реакция организма остается практически неизменной до частот порядка 1000 Гц и напряженности поля в сотни вольт на метр. В то же время, если биосистему за счет

184

эндогенных или экзогенных факторов привести в состояние пониженной резистивности (устойчивости), то действие полей может вызвать патологии различной степени, вплоть до летального исхода. Взаимодействие земной атмосферы с электромагнитными полями имеет важный эколого-геофизический аспект. Так, если влияние атмосферы на геомагнитные свойства Земли практически отсутствует, то влияние геомагнитной обстановки на перенос и распределение электрических зарядов, а в связи с этим и многих нейтральных компонентов, оказывается весьма существенным. В результате электрические поля наряду с гравитационными, тепловыми и магнитными играют важную роль в управлении процессами, происходящими в атмосфере.

Напряженность электрического поля атмосферы (НЭП) в нормальных условиях уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. В среднем она меняется от 80 В/м над океанами и 130 В/м над сушей в приземном слое до нескольких вольт на метр на высоте 50 км. Эта верхняя граница электросферы представляет собой сильно проводящий слой и ограничивает воздействие на ионосферу электрических процессов, происходящих в нижних слоях атмосферы. Электрическое поле атмосферы существенно зависит от широты местности. Градиент потенциала электрического поля имеет минимальную величину на экваторе и монотонно увеличивается в сторону полюсов, что объясняется изменением интенсивности космического излучения с широтой. Существуют суточные и годовые вариации НЭП атмосферы, синхронные для всех наблюдательных пунктов на Земле и связанные с изменением электрического заряда Земли.в целом. Кроме того, существуют локальные вариации, связанные с наличием и распределением по высоте объемных электрических зарядов в данном районе. Именно эти локальные вариации тесно связаны с такими погодообразующими и эколого-геофизическими факторами, как содержание и высотное распределение атмосферного аэрозоля, интенсивность турбулентного перемешивания и др.

Исследования спектральных характеристик электрического шума приземной атмосферы в диапазоне частот 0,2 Гц указывают на то, что источниками низкочастотных флуктуации являются такие природные факторы, как перемещение заряженных аэрозолей, электризация частиц облаков, туманов, осадков, трансформация сложной структуры атмосферы, а также изменение состояния магнитосферы за счет флуктуации корпускулярных потоков. В диапазоне спектра низкочастотных флуктуации НЭП 1 - 50 Гц могут содержаться частоты, совпадающие с биологически значимыми для человека (2,5 - 40 Гц - ритмы головного мозга, 0,8 - 2,5 Гц - ритмы сердца).

185

В настоящее время эколого-геофизический контроль атмосферных процессов, изучение унитарных вариаций напряженности, связанных с изменением электрического заряда Земли в целом, осуществляются в региональных центрах мониторинга атмосферного электричества.

Среди постоянно контролируемых параметров в первую очередь исследуются напряженность электрического поля, проводимость атмосферы, их спектральные характеристики, плотность тока и зарядовый состав ионизированного воздуха. Результаты наблюдений подвергаются статистической и спектральной обработке и используются для проведения комплексного эколого-геофизического анализа, в том числе для анализа и прогнозирования влияния физических характеристик атмосферы на биосистемы и человеческий организм.

186



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved