Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Заказ научной авторской работы

Сухое поглощение соединений серы и азота подстилающей поверхностью

 

При контакте с подстилающей поверхностью молекулы газов или частиц могут поглощаться и, следовательно, выводиться из атмосферы. При описании этого процесса в литературе часто используется термин «сухое оседание» («сухое осаждение»), однако для молекул газа и мелких частиц собственно оседания, т. е. перемещения относительно окружающего их воздуха, не происходит. Процесс может иметь место на земле или на море, но всё равно называется сухим осаждением. Кроме того, термин не совсем корректен, так как поверхности, доступные для сухого осаждения, наиболее эффективны, когда они увлажнены [1, 3, 5, 6]. Для газов термин «оседание» вообще не имеет смысла, поэтому для описания процесса выведения соединений серы и азота в «сухих» условиях используется термин «сухое поглощение», понимая под этим необратимый захват молекул или частиц подстилающей поверхностью.

Поскольку при захвате непосредственно на поверхности раздела фаз происходят адсорбция и хемосорбция, скорость процесса во многом будет определяться как физико-химическими свойствами поглощающей поверхности, так и свойствами поглощаемых газов и частиц. Химически активная природа оксидов серы и азота делает сухое поглощение важным механизмом выведения соединений серы и азота из атмосферы. Исключение здесь составляет оксид азота, который практически не поглощается природными поверхностями.

При описании процесса поглощения газа или мелких частиц наиболее часто используется следующее предположение: интенсивность поглощения единицей площади и пропорциональна концентрации газа или частиц над поглощающей поверхностью. Константа пропорциональности представляет собой вели чину, обратную сопротивлению переноса rсум. Принимается, что это сопротивление постоянно для данной поверхности при данных атмосферных условиях.

Сначала вещество перемещается из любой точки атмосферы к границе тонкого слоя воздуха над поверхностью, где перемещение воздуха носит ламинарный характер. Перенос в открытой атмосфере осуществляется турбулентной диффузией, скорость которой на несколько порядков превышает скорость молекулярной диффузии, так что последней можно пренебречь.

Затем вещество перемещается в пределах тонкого (около 1 мм) слоя воздуха, контактирующего с поверхностью. В этом слое перемещение воздуха носит ламинарный характер и линии тока воздуха практически параллельны поверхности. Толщина этого слоя определяется физическими характеристиками поверхности и скоростью воздуха за пределами ламинарного слоя.

В атмосфере перемещение газов и частиц за счет турбулентной диффузии происходит с совершенно одинаковой скоростью, которая определяется в основном скоростью ветра, макромасштабной неровностью подстилающей поверхности, температурным градиентом в нижнем слое атмосферы, неравномерностью нагревания различных участков подстилающей поверхности. Измерения показывают, что влияние неровности поверхности в условиях лесного массива приводит к турбулентному возмущению ветрового потока до высоты около 250 м при скорости ветра примерно 10 м/с. Скорость турбулентного перемешивания может меняться в широких пределах. Например, в условиях глубокой ночной инверсии турбулентный перенос может полностью прекращаться, скорость падать до нуля, а соответствующее сопротивление r(t) стремиться к бесконечности.

Механизмы переноса через приповерхностный ламинарный слой для молекул и частиц резко отличаются друг от друга. Для молекул скорость перемещения через этот слой в первую очередь определяется скоростью молекулярной диффузии. Таким образом, сопротивление rt для газов зависит от коэффициента молекулярной диффузии данного газа в воздухе и от толщины этого слоя. Последняя меняется в зависимости от микрошероховатости поверхности и скорости воздуха за пределами ламинарного слоя. Частицы могут преодолевать этот слой за счет броуновской диффузии, однако скорости перемещения становятся сколь либо заметными лишь для очень мелких частиц (d<0,1 мкм). Тем не менее, даже для малых частиц скорость броуновской диффузии много меньше скорости перемещения молекул за счет молекулярной диффузии. Другим механизмом переноса частиц через ламинарный слой может служить инерционный пролет и соударение с поверхностью. Однако этот механизм начинает играть роль лишь в случае достаточно крупных частиц, обладающих большой массой, при высоких скоростях переноса за пределами ламинарного слоя и при малой толщине последнего. Серо и азотсодержащие частицы слишком велики для переноса за счет броуновской диффузии и слишком малы для инерционного пролета, поэтому именно сопротивление ламинарного слоя будет определять для них общую скорость сухого поглощения.

Сопротивление поглощению непосредственно поверхностью в общем случае для частиц будет выше, чем для газов, если говорить о таких реакционноспособных газах, как оксиды серы и азота. Механизм «прилипания» частицы к поверхности выяснен не до конца. Можно лишь уверенно сказать, что, если частица не растворяется в веществе подстилающей поверхности (например, в воде), если на поверхностях частицы и подстилающей поверхности не возникает сильных электростатических зарядов, имеется достаточно высокая вероятность возвращения частицы в атмосферу. Для молекул газов определяющей становится возможность проникновения внутрь вещества подстилающей поверхности и возникновения химических реакций, приводящих к необратимому поглощению. Из всех видов подстилающей поверхности наибольшим сопротивлением поглощению обладает сухой снег, для которого поверхностное сопротивление на 2 — 3. порядка превышает сопротивление для водной поверхности. При прочих равных условиях для рассматриваемых кислотообразующих газов сопротивление поглощению кислых почв выше, чем щелочных. В природе такие однородные поверхности, как снег, вода, голая почва, встречаются редко. Как правило, поглощение осуществляется поверхностями, покрытыми растительностью. Состояние растительности может резко менять скорость поглощения. Наименьшим сопротивлением обладают влажная листва в период выпадения дождя или сразу после него. При открытых устьицах листьев сопротивление поглощению снижается в 2 — 3 раза по сравнению с тем состоянием, когда устьица закрыты.

Для влажных поверхностей определяющим становится атмосферное сопротивление, а линейные скорости поглощения для диоксида серы, диоксида азота и газообразной азотной кислоты практически одинаковы. В реальных условиях крупного региона характер подстилающей поверхности весьма изменчив как в пространстве, так и во времени.

 
 

 

     Ниже Вы можете заказать выполнение научной работы. Располагая значительным штатом авторов в технических и гуманитарных областях наук, мы подберем Вам профессионального специалиста, который выполнит работу грамотно и в срок.


* поля отмеченные звёздочкой, обязательны для заполнения!

Тема работы:*
Вид работы:
контрольная
реферат
отчет по практике
курсовая
диплом
магистерская диссертация
кандидатская диссертация
докторская диссертация
другое

Дата выполнения:*
Комментарии к заказу:
Ваше имя:*
Ваш Е-mail (указывайте очень внимательно):*
Ваш телефон (с кодом города):

Впишите проверочный код:*    
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров