Фетт В. Атмосферная пыль

Подождите немного. Документ загружается.

!Гл.

5. Распределение пыли в атмосфере

153

городская пыль оказывает вредное и неприятное дей-

ствие, ей посвящено много исследований. В данном раз-

деле кратко изложены типичные особенности распреде-

ления пыли в городе.

Находящаяся в воздухе городов пыль состоит глав-

ным образом из обычной сажи, смолистых веществ и ча-

стиц угля. В Нью-Йорке число частиц сажи над уличным

покрытием составляет 90% от общего числа частиц, а на

высоте семнадцатого этажа — 96%. Их размеры нахо-

дятся в пределах 5

•

-4

— 17 • 10~

см. Над районом

Сити содержание сажи в воздухе составляет 3500—

4500 кг или около Ю

-4

г/м

[73]В воздухе Берлина со-

держание угольной пыли составляет в среднем

1,4- 10"

г/м

[74—78]

. Величины запыленности воздуха

крупных промышленных центров будут еще больше, если

учесть быстро оседающие частицы. Основные вопросы,

касающиеся содержания сажи и пыли в воздухе боль-

ших городов, подробно рассмотрены Шоу и Оуэнсом [42].

В настоящее время общее содержание пыли в воз-

духе больших городов находится в пределах 0,2- 10~

—

25-Ю

-3

г/м

. По данным Касснера [74], средняя запы-

ленность воздуха Берлина составляет 5 • 10~

г/м

Концентрация пыли недостаточно полно характери-

зует загрязненность воздуха. Для окончательного заклю-

чения о его загрязненности надо знать источники и ско-

рость оседания пыли. Следующие примеры дают пред-

ставление об этих показателях.

В Англии трубы жилых домов ежегодно выбрасы-

вают 2,5

•

т сажи, а трубы фабрик и заводов —

0,5- 10

т [79]. По данным Паркера [80], дымовые трубы

Англии ежегодно выбрасывают 0,5

•

г золы и

2,3- 10

г дыма. Митхэм [6] считает, что в Англии еже-

годный выброс золы и дыма трубами составляет

2,1 • 10

т, а количество оседающей золы превышает

1 • 10

т, не считая оседания в окружающее морское про-

странство.

При этих исследованиях измерялась только витающая пыль.

Согласно измерениям Мрозе (см. гл. 4) [15], содержание сажи

в воздухе горного курорта Фридрихрода составляет 0,02-Ю"

—

•

10~

г/м\

i 154 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

В Лондоне, Лидсе и Глазго ежедневно выпадает сажи

более Ю

-3

г/м

[58]. В 1929 г. в английском промышлен-

ном городе Каслфорде (24 тыс. жителей) осело сажи

157 т/км

, или 157 г/м

[79]. В Рочдейле — промышлен-

ном городе около Манчестера — ежегодно оседает пыли

38 т/км

, а в сельском местечке Ротхемстеде, в 30 км се-

вернее Лондона, — меньше 4 т/км

. Ряд данных о годо-

вом отложении пыли на 1 км

приводит Шелейховский

[58]. В табл. 22 приведены данные Лёбнера [81] о запы-

ленности некоторых районов Германии, основанные на

исследовании дождевой воды в период 1935—1945 гг.

Таблица 22

Запыленность некоторых районов Германии [811

Район Расположение

Среднее годовое

количество осевшей

пыли, 7'/кл

Мюнхеберг (Марк) Сельская местность

Берлин (Далем) Окраина города 57

Берлин (центр) Центр города

136

Дортмунд

Промышленный город

164

Эссен То же

227

На расстоянии 1 км от электростанции, рабо-

2016

тающей на угле (подветренная сторона)

Для вывоза всей пыли, выпавшей в большом городе

за год, потребовался бы целый товарный поезд.

Установлено, что в настоящее время в Париже осе-

дает пыли на 50% больше, чем в конце прошлого сто-

летия [5].

Влияние пожарищ и руин на запыленность воздуха

показывает сравнение данных о количестве пыли, вы-

павшей в Берлине в 1935 г. и в послевоенные годы, полу-

ченных на основании исследования дождевой воды [81].

Диаграмма на фиг. 38 иллюстрирует огромный рост за-

пыленности в период разрушения города и постепенное

уменьшение количества пыли по мере его расчистки или

появления растительности на руинах. Фальке [82] опуб-

ликовал данные о запыленности воздуха в Брауншвейге

!Гл.

5. Распределение пыли в атмосфере

155

до и после его разрушения и с целью защиты здоровья

городского населения настаивал на скорейшем удалении

разного рода обломков, являющихся источниками пыли.

В некоторых районах война вызвала временное

уменьшение количества оседающей пыли вследствие пол-

ного или частичного вывода из строя промышленных

•

Разрушения

во время войны

1935/36 1940/41 1943/44

1945/46

1950/51

Ф и г. 38. Количество иыли, выпавшей за 1 мес. в Бер-

лине в различные годы [81].

Отметить вызванное пожарищами и руинами увеличение этого

количества во время войны.

предприятий. Диаграмма на фиг. 39 показывает умень-

шение количества оседающей пыли в Биттерфельде,

обусловленное сокращением работы заводов в первые

послевоенные месяцы [83].

Распределение пыли по отдельным районам большого

города определяется, с одной стороны, его планировкой,

размещением промышленных предприятий, вокзалов и

зеленых насаждений, а с другой — господствующими

ветрами. Относительное распределение пыли при опреде-

ленном направлении ветра, как правило, всегда одно и

то же [70]. Ветер вызывает сдвиг максимально запылен-

ной области, составляющий, например, для Лестера [84]

у земной поверхности по горизонтали около 0,8 км, а по

i 156 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

вертикали — 3,4 км (установлено на основании измере-

ния интенсивности ультрафиолетового излучения). Боль-

шие города, являющиеся источниками пылеобразования,

загрязняют воздух на расстоянии до 50 км. Струи обра-

зующегося в Берлине дыма видны на расстоянии 200 км

у берегов Балтийского моря. «Дымовая шапка» типична

юо

* 80

! 40

Конец

воины

1936 1938 1940 1942 1944 1946 1948 1950 1952 1954

Фиг. 39. Количество пыли, выпавшей за 1 мес. в Биттерфельде

в различные годы.

Отметить уменьшение этого количества сразу после окончания войны, обуслов-

ленное спадом производства.

для большого города. Атмосферный воздух менее за-

грязнен в некоторых богатых зеленью городах, в ко-

торых применяется почти исключительно нефтяное отоп-

ление.

В качестве примера Лёбнер [70] приводит распределе-

ние пыли в Лейпциге, а Флах [72] — в Галле (Залле).

Кроме того, Флах измерил распределение пыли в неко-

торых районах Берлина. Следующий пример характери-

зует уменьшение запыленности по мере удаления от

источника загрязнения. Западная часть Харькова уда-

лена от промышленных предприятий на 2750 м, централь-

ная часть — на 3500 м, восточная — на 5000 м. Если кон-

центрацию загрязнений в атмосфере западной части

принять за 100%, то в центральной части она составит

60%, а в восточной — всего лишь 30% [58].

Поскольку деятельность человека влияет на пылеоб-

!Гл.

5. Распределение пыли в атмосфере

157

разование, суточные изменения запыленности воздуха

в незаселенной местности и в городе различны. Это раз-

личие в значительной мере определяется образом жизни

людей. Рано утром содержание пыли в воздухе мини-

мально. Оно увеличивается, когда начинают работать

фабрики и топиться печи в жилых домах. Возникающие

после полудня воздушные потоки перемешивают воздух

и вызывают вторичный минимум его запыленности. Ве-

черний максимум содержания пыли объясняется тем,

что печи жилых зданий еще топятся, а скорость движе-

ния воздуха уменьшена. Утренний максимум, обычно

наблюдающийся в 8 час., может сдвигаться в ту или

другую сторону в зависимости от образа жизни людей

(фиг. 40) [44, 59, 85].

В ясные безоблачные дни утреннее увеличение коли-

чества дыма отмечается и при измерении интенсивности

солнечной радиации (/). Например, Брезина и Шмидт [5]

установили, что в Вене в 7 час. 10 мин. интенсивность

О В 12 18 24 час.

Фиг. 40. Изменение содержания пыли в воздухе

Лондона, Берлина и Лиона на протяжении суток

(средние данные) [5].

i 158 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

радиации составляет 0,91 кал • см'

• мин"

, а в 8 час —

0,45 кал • см~

•

мин~

Кривая изменения количества оседающей пыли по-

добна кривой изменения запыленности атмосферы. На-

пример, в английском промышленном центре Рочдейл

минимальное количество пыли оседает в ночное время —

от 20 до 5 час. После резкого подъема кривая достигает

первого максимума в 10—11 час., затем следует корот-

кий спад, вторичный подъем с максимумом в 14 час. и

быстрый спад. Максимальное количество осевшей пыли

втрое превосходит минимальное ее количество [4].

В районе Лестера Митхэм [86] произвел подробное иссле-

дование распределения пыли в воздухе в зависимости от

времени суток и ветра.

Влияние трудовой деятельности человека на запылен-

ность воздуха подтверждается и изменением содержания

пыли в зависимости от дня недели. По воскресеньям

первый максимум менее резок и достигается после

медленного подъема лишь к 15 час., а вечерний ма-

ксимум, наоборот, выражен более резко [4]. Средне-

суточное содержание пыли равномерно возрастает от

понедельника до пятницы. В субботу после полудня

происходит быстрый спад и в воскресенье воздух наи-

более чист [5].

В табл. 23 приведены данные Гинера и Гесса [8], ха-

рактеризующие изменение запыленности воздуха над

Инсбруком (расположенным в долине) в течение года.

Таблица 23

Изменение запыленности воздуха над Инсбруком

в течение года [8|

Месяц

I и ш

VII

—

XI XII

Число пылинок

в 1 см

....

765 825

360 280 202 168

—•

225 640 715

Макси- Минимум в

мум

разгар'лета

Число измерений

21 16 24

14 18 11

—

15 22

!Гл. 5. Распределение пыли в атмосфере

159

Из этих данных следует, что зимой в городе воздух

запылен больше, чем летом. Кроме того, для зимы ха-

рактерно более или менее постоянное содержание пыли

в воздухе, а летом оно сильно колеблется [5].

Лёбнер [70] подробно исследовал распределение пыли

в приземном слое городского воздуха и пришел к вы-

воду, что вокзал играет очень большую роль в его за-

грязнении, а при интенсивном железнодорожном движе-

нии служит самым мощным источником пыли.

Даже узкие полосы зеленых насаждений оказывают

значительное фильтрующее действие. Не являясь филь-

тром в буквальном смысле слова, деревья способствуют

оседанию пыли благодаря тому, что тормозят движение

воздуха и уменьшают его турбулентность. Аналогичное

действие оказывает и трава [5]. В парках и лиственных

лесах кроны деревьев защищают расположенное под

ними пространство от выпадения пыли. Даже маленькие

сады, например около вилл и церквей, заметно пони-

жают запыленность воздуха. Деревья, расположенные

вдоль улицы, предохраняют жилища от проникновения

пыли, проносимой потоками воздуха (фиг. 41).

Распределение пыли на улице аналогично распреде-

лению ее в трубе или канале. В Лейпциге в самом конце

соединяющегося с площадью прохода шириной 2 м было

обнаружено 210 пылинок в 1 см

воздуха, за проходом—

130, а на подветренной стороне площади — 50. На улич-

ном перекрестке пыль скапливается в месте наибольшего

затишья (фиг. 42). Ударяясь о фасады домов, ветер ме-

няет направление своего движения. В этих местах за-

пыленность повышается вследствие того, что пыль при-

носится нисходящими потоками воздуха. В сырые

туманные дни эти потоки обнаруживаются по дыму,

окутывающему фасады домов.

Количество уличной пыли зависит от интенсивности

движения, типа улиц и их очистки, плотности населения,

времени года (отопительный сезон), а также от харак-

тера осадков и ветра. Сравнимые данные о ее содержа-

нии можно получить лишь путем продолжительных из-

мерений.

Кривая вертикального распределения пыли имеет три

максимума: первый соответствует слою осевшей на

i 160

Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

улице крупной пыли, второй расположен на высоте 20 м,

т. е. там, где поступает в атмосферу дым из труб жилых

* 110

® 100

I 80

I 70

120

110

к®

Направление ветра

oooSol

-Лиственный

nn"

п г.1

лес

и парки

'/////J

Мало

застроено

Вокзалы и

3 железнодорожные пути

Фиг. 41. Профиль распределения пыли в центре Лейпцига [70].

зданий, третий находится на уровне устья дымовых фаб-

ричных труб, т. е. на высоте 50—60 м от поверхности

земли (фиг. 43). Характерна относительная чистота воз-

духа на уровне третьего этажа. В Лондоне воздух наи-

более чист на высоте 9—12 м [74]. Кривые на фиг. 44 по-

!Гл.

5. Распределение пыли в атмосфере

161

называют, что на протяжении суток распределение пыли

по вертикали в центре города изменяется не так резко,

Фиг. 42. Распределение пыли и направление

ветра на одном из уличных перекрестков Лейп-

цига [70].

Распределение пыли изображено с помощью линий, соеди-

няющих точки, в которых содержание пыли в воздухе одина-

ково (цифры на кривых указывают число пылинок в 1 см

как на окраинах. При ветре, дующем из сельской мест-

ности, вечерний максимум появляется позже, выражен

слабее и продолжается дольше. Это объясняется тем,

что в сельской местности источники загрязнения воздуха

более разобщены и разбросаны, чем в городе (фиг. 45).

11 В. Фетт

i 162 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

Изменения вертикального распределения частиц пыли по

размерам не обнаружено.

В городе, как и в сельской местности, при увеличении

скорости ветра запыленность воздуха уменьшается, так

как перемешивание его происходит более интенсивно

(исключая районы развалин в разрушенных городах).

Высота домов

1 2

Число частиц в 1см

Фиг. 43. Вертикальное распределение пыли в центре

города (j церкви Св. Петра в Лейпциге) при безоблач-

ной погоде и слабом ветре (1,5 м/сек) [70].

15 час. —

Содержание пыли в воздухе увеличивается с ростом его

относительной влажности, в частности при мокрых ули-

цах. Эта закономерность объясняется тем, что 1) пы-

линки из расположенного над домами слоя пыли увле-

каются нисходящим потоком воздуха с дождевыми

каплями и опускаются из верхних слоев атмосферы

в нижние; 2) при высокой относительной влажности воз-

духа пылинки поглощают больше влаги и их удельный

вес повышается; 3) с ростом влажности размер пылинок

увеличивается и большее количество их попадает в об-

ласть измерения кониметром.

Лёбнер считает наиболее вероятным второе объясне-

ние, так как источником пыли являются главным обра-

зом дымовые трубы жилых зданий и, следовательно,

влажность ее ничтожна (см. табл. 18). Возможно, что

это мнение вызвано недостаточным знакомством с осо-

бенностям кониметрирования, но, во всяком случае, слой