Фетт В. Атмосферная пыль

Подождите немного. Документ загружается.

Гл. 2. Способы, образования и свойства пыли

ченные периоды времени, а именно весной, так как

в другие времена года нет причины для их возникнове-

ния. Вода первых потоков летнего ливня быстро загни-

вает, так как она всегда богата органическими веще-

ствами (цветочной пылью и мелкими насекомыми).

К необычайным дождям относится персидский «манный»

дождь («маннатау»), вымывающий местный съедобный

лишайник, который слабо держится в сухой почве и

легко отрывается ветром [47].

Пыль от пожарищ

После периода жаркой сухой погоды в атмосферу

может попадать превратившаяся в пыль зола, образо-

вавшаяся при пожарищах лугов, степей, торфяных бо-

лот и лесов. Эта пыль, связанная с засухой, возникает

более или менее регулярно. В некоторых частях тропи-

ческой Африки помутнение воздуха, вызываемое выго-

ранием степной травы, принадлежит к числу климати-

ческих явлений [48,49]. Мельчайшая зола входит также

в качестве второстепенной компоненты в состав харма-

танной пыли. Менее регулярно и на более ограничен-

ных пространствах наблюдается помутнение воздуха,

обусловленное дымом, образующимся при больших

лесных пожарах в Северной Америке. На больших

пространствах Центральной Европы (например, на се-

веро-западе Германии, особенно в болотистом районе

Буртангер, западнее Эмса) воздух загрязнен золой, об-

разующейся при выжигании торфяных болот. Зола

частично поднимается воздушными течениями на значи-

тельную высоту. Появляющаяся мгла называется в Гер-

мании «высотным дымом», «туманной дымкой», «болот-

ным дымом», а также «дымом харов»

[50], а в Рос-

сии — «туманной гарью» («туман, имеющий запах

гари»). Ряд описаний дыма харов принадлежит Пре-

стелю (1848—1870) [51], а также другим авторам [52—

57]. Престель (1868) сообщает, что выжигание торфяных

«Харами» в северо-западной Германии называют возвышен-

ности вблизи низменностей и болот; они особенно удобны для

освоения под сельскохозяйственные угодья и выжигания дерна.

44 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

болот вдоль Эмса производилось уже в 1720 г.

Связанное с этим атмосферное явление можно было

наблюдать даже над Монбланом. Однако Престель

указывает, что нередко «высотным туманом» называют

совершенно различные явления (пыль из пустыни, вул-

каническая пыль).

Обработка почвы выжиганием производится весной.

Высотный туман уносится на далекие расстояния и

окрашивает голубое небо в бледно-желтый цвет [58]. Он

состоит из частичек сухой пыли, которые делают воз-

дух дымчато-мглистым. Высотный туман кажется го-

лубоватым на темном фоне у горизонта и грязно-жел-

тым или красноватым — на светлом фоне. Следует от-

метить, что обычный чистый туман выглядит беловатым

в зените и серым на горизонте. Зюринг [17] считает, что

частицы высотного тумана, радиус которых составляет

-5

см, занимают по величине промежуточное положе-

ние между ядрами конденсации и частицами обычного

тумана.

Золу пожарищ можно считать переходом к тем ро-

дам пыли, которые вносятся в атмосферу людьми. От

«естественных» источников пыли мы переходим

к «искусственным», возникновение которых связано

с жизнедеятельностью людей. Интересный материал

в отношении искусственного пылеобразования может

дать статистика второй мировой войны.

ПЫЛЬ, СВЯЗАННАЯ С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ЧЕЛОВЕКА

С развитием человеческого общества и повышением

его культуры усилилось пылеобразование, вызванное

людьми. Оно достигло таких размеров, что люди на-

чали стремиться не только сократить, но и совершенно

исключить этот процесс.

Вообще говоря, пыль появляется везде, где проис-

ходит движение. Но в данном разделе рассматривается

такая пыль, которая не могла бы образоваться в при-

роде без участия людей, по крайней мере в столь

большом количестве. Пыль этого рода оказывает на

человека особенно большое влияние, так как она

образуется главным образом в самых нижних слоях

Гл. 2. Способы, образования и свойства пыли

атмосферы [59]. Только опыты по регулированию выпа-

дения осадков (стр. 231) и взрывы атомных бомб при-

вели к запылению более высоких слоев атмосферы —

желаемому в первом случае и угрожающему жизни

людей во втором.

Кимура [60] первый опубликовал подробный радио-

химический анализ радиоактивной пыли, выпавшей над

морем у атолла Бикини, и привел данные о ее химиче-

ском составе, о содержащихся в ней продуктах рас-

пада и вызванном ими увеличении общей активности

воздуха. Частицы этой пыли представляют собой белые

пористые зернышки диаметром около 0,2 мм [61]. Боль-

шая часть осколочных продуктов взорвавшейся атомной

бомбы сосредоточивается в верхней части грибообраз-

ного облака. Эти продукты состоят главным образом из

металлов (вероятно, в окисленной форме) и поэтому

на периферии огненного шара они отлагаются на ча-

стицах аэрозолей, уносятся воздушными течениями и,

наконец, оседают.

Пыль, возникающая в жилищах

В повседневной жизни людей происходит своеобраз-

ное пылеобразование. Изнашивание платья, постельных

принадлежностей, ковров, мебельной обивки приводит

к появлению волосообразных пылинок. Кроме того,

пыль возникает от истирания дерева (в частности, от из-

носа паркетного пола) и стен; пищевые отходы, печная

зола и табачный дым также служат источниками пыли.

При курении образуется сравнительно мало частичек

крупнее Ю

-5

см [62].

Пыль, связанная с уличным движением

При движении транспорта поверхность колес и по-

верхность мостовых или рельсов постепенно изнаши-

вается. Средства передвижения служат источниками

преимущественно резиновой и металлической пыли,

а пути, по которым они движутся, — металлической,

46 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

сланцевой, древесной, асфальтовой и т. п. Уличная пыль

имеет специальное название: «пыль покрытий».

Износ уличного покрытия тем меньше, чем выше его

твердость (сопротивление истиранию), чем ровнее по-

верхность, чем меньше в ней швов и чем легче она очи-

щается. Наименьшее количество пыли образуют ас-

фальтовые покрытия, так как они хорошо противостоят

истиранию колесами автомобилей. Однако их большая

твердость способствует увеличению количества резино-

вой пыли. На покрытиях из щебня образуется много

пыли, даже если они отлично выложены [42]. При ин-

тенсивном движении булыжная мостовая может за не-

сколько лет износиться до половины первоначальной

толщины. Конечно, степень износа зависит не только от

интенсивности движения, но и от веса и рода средств

передвижения. Установлено, что в Египте во время вто-

рой мировой войны возросшая интенсивность движения,

приведшая к сильному раздроблению почвы и разруше-

нию растительного покрова, вызвала значительное уве-

личение пылеобразования [63]. Вследствие замены ста-

рых средств передвижения новыми, по крайней мере

в центральной Европе, содержание в уличной пыли кон-

ского навоза и частиц, возникающих при его истирании,

резко сократилось [42].

Источниками пыли служат также приводные меха-

низмы подвижного состава. При пуске двигателя авто-

мобиля позади выхлопной трубы отмечается очень

высокое содержание пыли (главным образом частиц

угля, имеющих диаметр 1 • Ю

-3

— 5-Ю

-3

см), причем

особенно велико количество крупных частиц. Во

время же работы двигателя выделяется очень мало

пыли и в ней редко встречаются крупные частицы. Уве-

личение подачи горючего сопровождается некоторым

ростом пылеобразования, а на холостом ходу двига-

теля количество крупных частиц почти равно нулю. При

нормальной езде автомобиля выделением пыли из вы-

хлопной трубы можно пренебречь. Однако частые оста-

новки машин в городе способствуют пылеобразованию,

тем более что они вызывают появление вихрей [42]. Па-

ровозы выбрасывают в воздух сажу, золу и угольную

пыль.

Гл. 2. Способы, образования и свойства пыли

Пыль, образующаяся при сжигании топлива

Пылеобразование наблюдается также при сжигании

топлива в домах, на кустарных предприятиях и в про-

мышленности. Во-первых, некоторое количество угля

любого сорта уносится воздухом при разгрузке, т. е.

еще до сжигания. Во-вторых, при неполном сгорании

образуется сажа, которую необходимо отводить дымо-

выми трупами в возможно более высокие слои атмо-

сферы. В-третьих, источником пыли служит зола, остав-

шаяся после сгорания топлива. В среднем она"*содер-

жит 40% углерода, 20% неорганических соединений и

40% углеводородов в виде смол и масел [25]. При по-

летах над Кельном на высоте 200 — 300 м было улов-

лено много угольных частиц размером 1 — 2 мм [43].

Лизеганг [64] сообщает, что применение угольной

пыли для отопления значительно уменьшило содержа-

ние в воздухе дыма и сажи и повысило содержание

золы. По данным Шелейховского [65], из дымовых труб

силовой станции, работающей на высококачественном

горючем, в воздух уносится за сутки 47 т золы на каж-

дые 100 000 кет отдаваемой мощности. При использова-

нии менее качественного горючего количество летучей

золы еще больше. О той роли, которую играют в пыле-

образовании, обусловленном неполным сгоранием топ-

лива, жилые дома, можно судить по примеру Лондона,

где только

/з

пыли этого рода возникает за счет про-

мышленных предприятий (см. также стр. 153).

Пыль, связанная с производственными процессами

Разнообразная пыль, называемая Тигсом [66] «лету-

чей», образуется при производственных процессах в гор-

ном деле, на брикетных фабриках и в каменоломнях,

на складах и отвалах, на металлургических заводах,

при использовании пескоструйных аппаратов в строи-

тельном деле и для очистки литья, на заводах по про-

изводству хлористого кальция, при обжиге извести,

в мельницах для размола гипса, на карбидных и це-

ментных заводах, на текстильных, бумажных и табач-

ных фабриках. В состав пыли, образующейся на

Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

химических заводах, входят сульфаты и сульфиты же-

леза, цинка, свинца, меди, мышьяковистые соединения,

хлористый кальций, сода, едкая известь (с СаС0

) и

карбид кальция, реже окись цинка. Пыль из мельчайших

частиц карбонила железа (размерами меньше 10

см)

получается при производстве стали конверторным спо-

собом; например на металлургических заводах в Линце

(Австрия) возникла чрезвычайно острая проблема

устранения известного «линцевского красного облака»

[67]. Металлические и стекловидные шарики диаметром

2- 10~

— 80- Ю

-4

см и крупнее были обнаружены в воз-

nvxe над индустриальной частью Иены [68].

Состав пыли обычно отличается от состава породы,

из которой она возникла в процессе обработки. Напри-

мер, песчаник, имеющий примесь легко раскалываемого

известкового шпата, образует главным образом изве-

стковую пыль. Чем выше механические свойства по-

роды из глины и кварца, тем больше глины содержится

в пыли, возникающей при ее переработке. Состав пыли

изменяется также по мере удаления от места ее обра-

зования: более крупные частицы кварца оседают

раньше, чем более мелкие частицы глины [1].

К распространенным видам пыли, возникающей на

кустарных предприятиях, относятся: мучная пыль на

мельницах и в булочных, пыль от лекарственных расте-

ний в аптеках, древесная пыль в столярных мастерских,

пыль от шлифования.

Мы перечислили лишь часть источников пылеобра-

зования, связанных с деятельностью человека. При-

меры, приведенные на стр. 320, дают представление

о количестве образующейся пыли и причиняемых ею

убытках.

Подробные данные о загрязнении воздуха приве-

дены Маршем [69]. Издан также полный указатель ме-

теорологической литературы, в которой рассматривается

этот вопрос [70].

В заключение приведем некоторые материалы, ка-

сающиеся состава атмосферной пыли в индустриальных

районах. Леру и Трилле [71] методом рентгеноструктур-

ного анализа установили, что пыль больших городов

Франции содержит следующие минералы: гематит, маг-

Гл. 2. Способы, образования и свойства пыли 49

нетит,' кальцит, ангидрит, гипс и полевой шпат. При по-

мощи спектрографических методов исследования най-

дено, что в дыме, образующемся на промышленных

предприятиях района Лос-Анжелоса, содержатся сле-

дующие элементы [72]: кремний, алюминий, железо, ти-

тан, кальций, магний, барий, натрий, калий, свинец,

цинк, ванадий, марганец, никель, олово, медь, стронций,

бор, хром, висмут и кобальт. Тейхерт [73], исследуя

спектрографически состав пыли, уловленной, осевшей

или вымытой из воздуха дождем вблизи одного боль-

шого города, обнаружил присутствие в ней элементов,

указанных в табл.5.

Таблица 5

Спектральный анализ пыли * [73]

Содержание различных элементов

Си

Са Ва Zn А1

Пыль, определенная

кониметром . . .

—

+ ++ + +

—

Пыль в жилищах . .

+ +

++ +

—

++ +

Пыль в атмосфере

+ +

Малые ионы ....

—

Дождевая вода:

вещества, нера-

створимые в воде

—

вещества, раство-

римые в воде . .

+ +

—

++ ++ + +

Конденсат

-—• —

++ + +

— —

—

•Обозначения: ++ сравнительно резкие спектральные линии; + слабые

сяектральные линии; 0 —временами заметные спектральные линии; —отсутствие

спектральных линий.

Не подлежит сомнению, что в результате пылеобра-

зования, связанного с деятельностью человека, в атмо-

сферу попадает ряд важных химических элементов.

4 В. Фетт

Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

ЛИТЕРАТУРА

1. Jung Н., Mineral- und Gesteinsstaub. Beitr. z. Geol. von Thu-

ringen, 7, 54—70 (1943).

2. Smolczyk, in: Staub und Staubschutzgerate, Aufklarungs-

schrift iiber Gasschutz, Berlin, 1940.

3. P r a t j e O., Staubfalle auf dem mittleren atlantischen Ozean,

Zbl. f. Minerl., Geol. u. Palaont., 177—182 (1934 B).

4. Ehrenberg G., Z. f. allg. Erdkde, 264, ref. in [5], 954

(1858).

5. W a 11 h e r J., Einleitung in die Geologie als historische Wissen-

schaft, Bd. Ill, Jena, 1894.

6. Newcomb-Engelmann, Populare Astronomie, 494, Leipzig,

1948.

7. Thoulet C. R„ de l'acad. des sci. t. CXL VII u. 14. XII. 1908

u. t. CXL VIII Nr 7, 1Э. II (1909). Ref. in Ann. Hydrogr., 37,

234 (1909), (Ober die Auflosung eisenhaltigen Staubes kosmi-

schen Ursprungs in den Weltmeeren).

8. P e 11 e r s о n H., Magnetische Kiigelchen und Meteore, Natur-

wiss., 42, 387—388 (1955).

9. Andree K-, Die Bodenbeschaffenheit und nutzbaren Materialien

am Meersboden, Geol. d. Meeresbodens, Bd. II, 225, Leipzig,

1920.

10. Thomsen W. J., The Annual Deposit of Meteoritic Dust, Sky

and Telescope, 147—148 (1953).

11. J age r F. W., Suche nach Meteorstaub in der Erdatmosphare,

Astron. Jb„ 54, Nr. 7; ref. in Die Sterne, 26, 31 (1950).

12. Wolf M., Astron. Nachr., 178, Nr. 4266.

13. Chrowther, Sci. Amer., 317 (1931).

14. Libedinsky В., Kosmischer Staub und leuchtende Nachtwol-

ken. Die Himmelswelt, 43, 226—235 (1933).

15. H о f f m e i s t e r C., Uber kometarische Storungen der oberen

Atmospharenschichten, Sitz.-Ber. math. nat. Kl. Bayr. Akad. d.

Wiss., 129—144 (1934).

16. Hoffmeister C., Uber Leuchterscheinungen und hellen Nach-

thimmel. Die Himmelswelt, 11 (1933).

17. Siiring R„ Die Wolken, Leipzig, 194!,

18. Ludlam F. H„ Luminous Night Clouds, Weather 10, 421—423

(1955).

19. G„ H., Temperaturen in grofien Hohen, Umsch; Wiss. Techn., 49,

92 (Ref.), Frankfurt, 1949.

Литература

20. Sen Gupta, P r a b h a t H., Periodic u. Flux of Interplanetary

Dust Particles into the Terristical Atmosphere, Ind. J. Meteor.

Geophys., 5, 272—276 (1954).

21. Bo wen E. G., The Relation between Rainfall and Meteor Sho-

wers, J. Meteor., 13, 142—151 (1956).

22. H о f f m e i s t e r C., Untersuchungen tiber das Zodiakallicht.

Veroff. Univ. Sternwarte, Bln.-Babelsberg, 10, 1 (1932).

23. Link F., Mem. Soc. R. Liege, Ser. IV, tome 15 (1955); Bull.

Astron. Inst. Czech., 7, 69, ref. (1956), in Phys. Verh. 8, 12

(1957).

24. Sch winner R., Lehrbuch der physikalischen Geologie, Bd. I,

148 (1936).

25. Fliigge C., GrundriG der Hygiene, 93, Berlin, 1915.

26. О h

у С h г., Die klimatischen Bodenzonen und ihre charakteris-

tichen Bodenbildungen, Intern. Mitt. f. Bodenkde., 3, 414

(1913).

27. Radczewski О. E., Der Einflufi des Passatstaubes auf die

Sedimentation im Kapverdenbecken, Dt. Atl. Exped. 1925/1927

«Meteor», Bd. Ill, 3, 274—277.

28. Nordenskjold A. E., Ober den grofien Staubfall in Schwe-

den und angrenzenden Landern, Meteor. Z., 11, 201—218

(1894).

29. Herrmann E„ Gletscher und Vulkane, 146—148, Berlin, 1934.

30. В u t z e H., Lavastrome und Aschenregen, Leipzig, 1955.

31. Griggs R. F., Das Tal der zehntausend Dampfe, Leipzig,

1928.

32. Gotz F. W. P., Gr6fie und Betrag der atmospharischen Trii-

bungsteilchen, Verh. d. Schweiz. Naturforsch. Ges., 124, 88

(1944).

33. О ebb e eke K., Ober die Krakatau-Asche, Neues Jb. f. Miner.,

Geol. u. Palaont., Teil II, 32—33 (1884).

34. Salzstaub in der Atmosphare, Meteor. Z., 12, 71 (1895).

35. Cauer H., Einiges iiber den EinfluB des Meeres auf den Che-

mismus der Luft, Balneologe, 5, 410 (1938).

36. Ein bemerkenswerter Staubsturm, Meteor. Z., 13, 283 (1896).

37. Harrison M. C„ Month. Weather Rev., 61, 113 (1933).

38. R e i t a u С. H., В r a h a m R. R„ Observations of Salt Nuclei

over the Midwestern United States, J. Meteor., 11, 503—506,

Lancaster, 1954.

39. R a u W., Die Gefrierkerngehalte der verschiedenen Luftmassen,

Meteor. Rdsch., 7, 205—211 (1954).

52 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

40. Junge Chr., Gesetzmazifikeiten in der Grofienveteilung atmos-

pharischer Aerosole fiber dem Kontinent, Ber. d. Dt. Wetter-

dienstes d. US-Zone, Nr. 35, 261—277 (1952).

41. Danckelman A., von, Die Natur des Harmattanstaubes in

Togo, Meteor. Z„ 30, 448, (1913).

42. Brezina E., Schmidt W„ Das kfinstliche Klima in der

Umgebung des Menschen, Stuttgart, 1937.

43. Berg H., Einffihrung in die Bioklimatologie, S. 55ff., Bonn,

1947.

44. S с a m о n i A., Beobachtungen fiber den Pollenflug der Kiefer

und Fichte, Forstwiss. Zbl., 68, 735 (1949).

45. Aerobiologische Untersuchungen von Flugzeugen aus. Umsch.

Wiss. Techn., 49, 570, Frankfurt, 1949 (Referat aus Nature 161,

4086 (1948)).

46. R e i f f e n s с h e i d t H., Zum Keimgehalt der Luft. Ann. d. Me-

teor., 5, 363—367 (1952).

47. К a s s n e r C., Das Reich der Wolken und Niederschlage, 68,

Leipzig, 1909.

48. Hann J., Handbuch der Klimatologie, Bd. 1, 82 (1908).

49. Danckelmann A. von, Trfibung in Ostafrika durch Savan-

nenbrande, Meteor. Z„ 1, 301—311 (1884).

50. H a n n - S fi r i n g, Lehrbuch der Meteorologie, 4, Aufl., 20, Leip-

zig, 1926.

51. Pr est el M. A. F. Ober Moorrauch. Z. f. Meteor., 326 (1868);

465 (1869); 237 (1870); Petermanns Geogr. Mitt., 106 (1858).

52. Kempf N., Die Entwicklung der Theorie fiber den Hohenrauch,

Leipzig, 1914.

53. E p p F. X., Rede fiber den sogenannten Hehrrauch, Munchen,

1787; 1783 fiber Europa, insbesondere Bayern, beobachtet.

54. Kamtz, fiber Hohenrauch, Lehrbuch der Meteorologie, Bd.

Ill, 197; zitiert in [50].

55. Kamtz, Ober Haarrauch. Vorlesung fiber Meteorologie, Halle,

1840, Bd. I, 106; Bd. Ill, 191.

56. M fi 11 e r A., Bildung des Hohenrauches, Poggendorfs Ann. d.

Phys., 106, 289 (1859).

57. Schiedermayer, Hohenrauch im Juli 1869, Z. f. Meteor.,

4, 442 (1869).

58. Frebold G., Grundrifi der Bodenkunde, 109, Berlin — Leipzig,

1926.

59. Owens J. S., Pollution of the Air by Smoke, J. Statem. Med..

42, 51—58 (1934).