168547 (625140), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Диоксид серы, его свойства и источники выбросов в атмосферу
Сера является одним из распространенных элементов земной коры, ее содержание составляет 0,02% от массы Земли. Являясь биогенным элементом, сера входит в состав белковых тел. В то же время газообразные соединения серы, образующиеся в природных условиях и вследствие производственной деятельности человека, являются вредными, токсичными веществами. Среди них важное место занимает диоксид серы.
Диоксид серы SО2 представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. Температура плавления диоксида серы составляет -75 °С, а температура кипения равна -10 °С. При обычных условиях в одном объеме воды растворяется 40 объемов диоксида серы.
Предельно допустимая концентрация диоксида серы в атмосферном воздухе составляет 0,05 мг/м3.
Диоксид серы пагубно действует на некоторые породы деревьев, в частности на хвойные. При концентрациях диоксида серы в атмосферном воздухе 0,24 млн1 начинается увядание листьев сахарной свеклы, люцерны и красной смородины.
В природных условиях диоксид серы выделяется при извержениях вулканов, гейзеров и окислении серы и ее соединений, рассеянных в Мировом океане. Общая масса природных выбросов диоксида серы составляет порядка 150 млн. т.
Выбросы диоксида серы антропогенного происхождения в основном находятся в составе дымовых газов, образующихся при сжигании сернистых топлив (мазута и угля).Ежегодно в мире в составе дымовых газов в атмосферу попадает около 140 млн. т диоксида серы, в составе отходящих газов промышленных предприятий — порядка 10 млн. т.
В атмосферном воздухе диоксид серы под действием солнечных лучей окисляется кислородом до сернистого ангидрида, который, взаимодействуя с влагой, образует серную кислоту:
SО2 + 0.5 О2 → SО3 ,SО3 + Н2О → H2SО4
Пары серной кислоты растворяются в дождевой воде и повышают ее кислотность. Вероятность выпадения диоксида серы в виде кислотных дождей составляет 0,6, то есть 60% диоксида серы от всего количества выбросов в атмосферу. В результате таких дождей понижается урожайность зерновых, гибнут леса, в водоемах ухудшаются условия для разведения рыб.
По уровню вредного влияния на окружающую природную среду диоксид серы входит в число пяти наиболее крупнотоннажных загрязняющих веществ глобального масштаба.
При высоких концентрациях диоксида серы в воздухе в условиях высокой влажности и температуры порядка 0 °С образуется так называемый восстановительный смог, или смог лондонского типа. Механизм его образования следующий:
— твердые частицы (летучая зола, сажа) в воздухе действуют как зародыши конденсации паров воды с образованием микрочастиц тумана;
— диоксид серы растворяется в капельках тумана с образованием сернистой кислоты;
— сернистая кислота окисляется в серную кислоту кислородом, растворенным в капле. Так образуется кислый, разъедающий все туман.
Оксиды азота, их некоторые свойства и источники
В природе известны следующие оксиды азота.
Оксид азота (I) N2О. Он представляет собой бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом. Известен как «веселящий газ», выделяется из почвы при внесении азотных удобрений. Оксид азота (I) довольно хорошо растворяется в воде, однако химически с ней не взаимодействует. Он не реагирует также с кислотами и щелочами. При высоких концентрациях N2О вызывает удушье вследствие вытеснения кислорода из легких. Оксид азота (I) малотоксичен, вдыхание его в смеси с воздухом вызывает характерное состояние опьянения, сопровождающееся ослаблением болевых ощущений. Поэтому смесь оксида азота (I) с кислородом может применяться для наркоза (80% N2О и 20%О2). При температурах выше 500°С оксид азота (I) разлагается с образованием молекул азота и кислорода: 2N2О = 2N2 + О2.
Оксид азота (II) NО. Соединение двухвалентного азота с кислородом представляет собой бесцветный токсичный газ. Его ПДКс.с. = 0,06 мг/м3. Фоновые концентрации N0 достигают 7,4 мкг/м3.
Диоксид азота (IV) NО2. В обычных условиях он представляет собой газ бурого цвета, раздражающе действует на дыхательные пути. Более токсичен, чем N0, ПДКс.с. = 0,04 мг/м3. Фоновые концентрации NО2 изменяются в пределах 0,4-9,4 мкг/ м3. Один моль воды растворяет два моля диоксида азота, при этом происходит химическое взаимодействие с образованием азотной и азотистой кислот: 2NO2 + Н2О-----> НNO3 + HNО2.
Оксиды азота N0 и NО2 в атмосфере и в составе газовых выбросов всегда присутствуют вместе, и поэтому обобщенно обозначаются как NОх.
Они относятся к массовым загрязнителям атмосферы. Установлено, что даже сравнительно небольшие концентрации оксидов азота в воздухе при постоянном воздействии на организм человека вызывают неблагоприятную реакцию с гемоглобином крови. При концентрациях 1000 - 5000 мг/м3 оксид азота токсичнее диоксида азота.
Особую опасность представляет взаимодействие оксидов азота с кислородом и находящимися в воздухе углеводородами, приводящее в присутствии солнечного излучения и при температурах 20 - 25 °С к протеканию реакций.
В результате образуется фотохимический смог (смог лос-анджелесского типа), вызывающий резь в глазах, раздражающий легочную ткань и влияющий на сердечно-сосудистую систему людей.
Для озонового слоя оксиды азота представляют опасность в связи с тем, что они попадают в стратосферу. Под действием мягкого УФ-излучения Солнца, которое в стратосфере озоном почти не задерживается, диоксид азота разлагается с выделением оксида азота, а последний окисляется озоном. В результате ряда последовательных реакций одна молекула оксида азота способствует уничтожению в среднем 10 молекул озона.
В природных условиях оксиды азота образуются в количествах порядка 700 млн. т/год в результате извержений вулканов, лесных пожаров, грозовых разрядов — молний, а также в почве и поверхностных слоях океана — вследствие протекания анаэробных процессов. Однако такое количество оксидов азота равномерно распределяется в атмосфере и образует лишь фоновые концентрации, не представляющие опасности для растений и живых организмов.
Наиболее опасны для окружающей среды и человека оксиды азота, образующиеся в результате производственной деятельности человека.
Общая масса антропогенных выбросов оксидов азота составляет около 75 млн. т/год, то есть примерно в 10 раз меньше природных выбросов. Несмотря на это, антропогенные выбросы представляют серьезную опасность для растений и живых организмов из-за образования локальных высоких концентраций, превышающих предельно допустимые в десятки и более раз.
Антропогенные выбросы оксидов азота образуются:
— в процессах горения топлива на тепловых электростанциях, в котельных агрегатах, двигателях внутреннего сгорания.
Ежегодно в составе дымовых газов в атмосферу выбрасывается порядка 50 млн. т оксидов азота:
— в процессах получения и применения азотной кислоты, при производстве взрывчатых веществ, алифатических и ароматических нитросоединений, азотных удобрений, серной кислоты нитрозным способом, анилиновых красителей, вискозного волокна, травления металлов и др., а также в газовых выбросах химической промышленности, где объем оксидов азота составляет порядка 25 млн. т в год. (Снакин В. В., 2000.)
Оксид углерода, его свойства и источники
Оксид углерода является одним из сильнейших загрязнителей атмосферного воздуха, особенно в приземном слое.
Природными источниками оксида углерода являются лесные пожары, выделения океанов и неполное окисление органики. Общий объем природных выбросов составляет около 32 млн. т в год и не представляет опасности для человека и животного мира.
Основными антропогенными источниками оксида углерода являются автомобильный транспорт и тепловые электростанции. Установлено, что мировой автопарк в настоящее время насчитывает более 500 млн. автомобилей, которые ежегодно в составе выхлопных газов выбрасывают порядка 460 млн. т оксида углерода.
Кроме того, оксид углерода попадает в атмосферу в количестве более 150 млн. т ежегодно в составе дымовых газов при сжигании топлива, отходящих газов металлургической и химической промышленности.
Предельно допустимая концентрация оксида углерода составляет 1 мг/м3 воздуха, что в 20 раз больше, чем ПДК диоксида серы и оксидов азота. Однако в последние годы установлено, что постоянное действие даже небольших концентраций оксида углерода на организм человека вызывает сердечно-сосудистые заболевания, стенокардию, поражение коронарных сосудов и атеросклероз. Кроме того, он действует на нервную систему.
При содержании в воздухе больших концентраций оксида углерода уменьшается доступ кислорода к тканям человеческого организма, что вызывает кислородное голодание и смерть. Это происходит даже в том случае, если концентрация кислорода в воздухе остается неизменной.
Углеводороды и их источники
В природных условиях углеводороды поступают в атмосферу за счет разложения органики, лесных пожаров и другими путями.
Так, метан попадает в воздух из месторождений каменного угля и природного газа, а также выделяется из болот, рисовых полей, свалок и при жизнедеятельности жвачных животных. Углеводороды, входящие в состав нефти и попутного газа, выделяются при миграции нефти к поверхности Земли в виде нефтяных ключей, что имеет место в нефтяных районах Республики Татарстан.
Полагают, что ежегодно от природных источников в атмосферу поступает около 2 млрд. 600 млн. т углеводородов. К антропогенным источникам углеводородов относятся нефтяная, газовая, нефтехимическая отрасли промышленности и автомобильный транспорт. Ежегодно из этих источников в атмосферный воздух поступает более 80 млн. т углеводородов.
В атмосфере алифатические углеводороды не представляют серьезной опасности для человека, поскольку их предельно допустимая концентрация лежит в пределах 150-300 мг/м3 воздуха.
Однако метан способствует усилению парникового эффекта из-за того, что он поглощает инфракрасное излучение нагретой земной поверхности. Другие углеводороды, реагируя с озоном и диоксидом азота, образуют альдегиды, кетоны и пероксиацилнитраты, которые являются основными компонентами фотохимического смога.
Пыль и ее источники
Пыль образуется и попадает в атмосферу различными путями.Частицы природной пыли имеют органическое и неорганическое происхождение и образуются в результате разрушения и выветривания горных пород и почвы, вулканических извержений, лесных, степных и торфяных пожаров и пыльных бурь над безводными пустынями.
Количество пыли, образующееся при производственной деятельности человека, составляет 2,40 млрд. т/год. Основными источниками пыли при этом являются предприятия горнорудной, металлургической и угольной промышленности, тепловые электростанции. Так, при сжигании одной тонны каменного угля образуется 70 - 110 кг летучей золы в виде пыли.
Предельно допустимая концентрация пыли составляет 0,5 мг/м3 воздуха. Отрицательное действие пыли на природную среду вызвано физическим загрязнением ею растений, поверхности почвы и т. д. (Мухумутдинова А.А., 1998г.)
Специфические загрязнители атмосферного воздуха.
Вредные газо- и парообразные вещества, выбрасываемые в атмосферу в сравнительно небольших количествах, называются специфическими загрязнителями атмосферы. К ним относятся аммиак, бенз(а)пирен, сероводород, сероуглерод, галогены (хлор, фтор) и их соединения, пары ртути, меркаптаны, диоксины. Эти соединения обычно обнаруживаются в атмосферном воздухе около промышленных предприятий, которые либо применяют эти вещества в технологических процессах, либо они образуются при производстве других химических соединений.
Рассмотрим более подробно источники специфических загрязнителей и влияние этих загрязнителей на здоровье человека.
Аммиак (NH3). По объему выбросов аммиак занимает первое место среди специфических загрязнителей атмосферного воздуха. Он попадает в воздух в составе выбросов производства аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, металлургических предприятий, различных химических производств.
Аммиак представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. Он хорошо растворяется в воде. При комнатной температуре один объем воды растворяет 700 объемов аммиака. Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе населенных мест не должна превышать 0,2 мг/м3. При высоких концентрациях в воздухе аммиак раздражает слизистые оболочки. Острое отравление аммиаком вызывает поражение глаз, дыхательных путей, одышку и воспаление легких.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
