Теоретические аспекты вымывания примеси осадками из атмосферы
К наиболее сложным и до конца не изученным механизмам, участвующим в формировании концентраций различных примесей в осадках, являются процессы вымы-вания химических веществ из атмосферы. Изучению процессов вымывания различных веществ из атмосферы посвящено немало работ [12,15,25,26]. Началом исследований в этой области послужило освоение человечеством ядерной энергии. Поступление искус-ственного радиоактивного материала в атмосферу в результате испытаний атомного ору-жия в 1950-х - 1960-х гг. дало толчок к исследованиям процессов атмосферной диффузии радиоактивных выбросов, механизмов их осаждения на земную поверхность. Также ши-роко исследовались процессы выведения из атмосферы различных не радиоактивных ве-ществ. Было установлено, что основными процессами выведения веществ на поверхность земли является сухое осаждение и мокрое, связанное с выпадением осадков. При этом осадкам принадлежит ведущая роль в очищении атмосферы. До 80% веществ поступает на поверхность земли с осадками.
Процесс вымывания принято условно разделять на две стадии:
1. На первой стадии вымываемое вещество либо участвует в образовании облачной капли, служа ядром конденсации, либо захватывается каплями облака на том этапе их развития, когда они еще не превратились в падающие дождевые капли. Эта стадия определяется как внутриоблачное вымывание.
2. На второй стадии вещество захватывается падающей каплей дождя на всем пути полета до контакта с подстилающей поверхностью. Вторая стадия называется подоблач-ным вымыванием.
Большая часть физических процессов переноса вещества в каплю действует на обеих стадиях в течение всего времени жизни капли, но интенсивность их может быть разной. Существует пять механизмов, благодаря которым частица или молекула газа могут попасть в каплю:
1) диффузиофорез;
2) броуновская диффузия;
3) соударение и захват;
4) растворение газа;
5) образование капель на ядрах конденсации.
При диффузиофорезе аэрозольные частицы движутся в направлении среднего пото-ка молекул в воздухе. Например, при конденсации молекул воды, окружающих каплю, на ее поверхность частица будет двигаться вместе с результирующим потоком молекул воды по направлению к капле, и, наоборот, при испарении капли — от ее поверхности. Подоб-ные явления могут возникать при градиентах температуры (термофорез) или электриче-ского поля (электрофорез). Явление диффузиофореза характерно лишь для очень мелких частиц (d<0,1 мкм). Общий вклад диффузиофореза в вымывание частиц дождевыми кап-лями невелик.
