Обычно этопроисходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источникамигазопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодноговоздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает переноспримесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоеминверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной изпричин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
Фотохимическийтуман (смог). Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесьгазов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В составосновных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленныеорганические соединения перекисной природы, называемые в совокупностифотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимическихреакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрацииоксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечнойрадиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое примощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветреннаяпогода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокойконцентрации реагирующих веществ.
Такие условиясоздаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погодесолнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованиемоксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярнымкислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, долженсновапревращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этогоне происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул иизбыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы диоксидаазота расщеппляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическаяреакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этотпроцесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию солефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме иобразуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являютсяисточником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционнойспосбностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем,Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своемуфизиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны длядыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременнойсмерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Проблемаконтролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленнымипредприятиями (ПДК). Приоритет в области разработки предельно допустимыхконцентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые начеловека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают ихработоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.
Обобщение всейинформации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (ГлавнойГеофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значениявоздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовойпредельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда былипревышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК.Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДКдлительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуханесколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощьюкомплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этогонормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различныхвеществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентрацийсернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрацииосновных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота исеры), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздухаосновными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости отпромышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерныдля городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнениевоздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой вгороде. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслейпромышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однакопроблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остаетсянерешенной.
Всякий водоемили водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказываютвлияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальноестроительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствиемэтих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ейвеществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие вводную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев изадач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химическихсвойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей какнеорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки,поверхностноактивные вещества, пестициды).
Неорганическоезагрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных иморских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные дляобитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома,меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческойдеятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются попищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффектнекоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен втаблице:
| Вещество | Планктон | Ракообразные | Моллюски | Рыбы |
| 1. Медь | +++ | +++ | +++ | +++ |
| 2. Цинк | + | ++ | ++ | ++ |
| 3. Свинец | - | + | + | +++ |
| 4. Ртуть | ++++ | +++ | +++ | +++ |
| 5. Кадмий | - | ++ | ++ | ++++ |
| 6. Хлор | - | +++ | ++ | +++ |
| 7. Роданид | - | ++ | + | ++++ |
| 8. Цианид | - | +++ | ++ | ++++ |
| 9. Фтор | - | - | + | ++ |
| 10. Сульфид | - | ++ | + | +++ |
Степеньтоксичности (примечание):
- - отсутствует
+ - оченьслабая
++ - слабая
+++ - сильная
++++ - оченьсильная
Кромеперечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можноотнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рНпромышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды дозначений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде можетсуществовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источниковзагрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следуетупомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемыхземель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможноувеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медьлокализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выноситсядалеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижаетпервичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуарияхрек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и еевключением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известностьприобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей,употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в которыйбесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.