Levegőszennyezés
Kezdőlap | Rólunk | visszacsatolás
A troposzférában a szervetlen kénvegyületek főbb hatásai az antropogén forrásokhoz kapcsolódnak. A légkörben a szervetlen kén mintegy 65% -át teszik ki. Ennek az összegnek a 95% -a kén-dioxid.
A szervetlen kénvegyületek természetes forrásaitól meg kell különböztetni a hullám aktivitását az óceánokban, ami aeroszolok kialakulásához vezet. A magnézium és kalcium-szulfát formájában lévő aeroszolokban lévő kén mennyisége évi 44 millió tonna, ami a szervetlen vegyületek légkörbe való bejutásának mintegy 30% -a.
Amint azt már fentebb említettük, a troposzférában léteznek kénvegyületek oxidációjának folyamata, a fő oxidálószer, amelyben szabad gyökök vannak. A hidrogén-szulfid például több szakaszban szekvenciálisan SO2-re oxidálódik. E folyamat részletes mechanizmusa még nem született meg. A legvalószínűbb a következő reakciók menete:
HS · + 02 ® SO + · OH
Az így kapott kén-dioxid, mint az S02. más forrásból származik, tovább oxidálódik. Ennek a folyamatnak a mechanizmusát részletesebben tanulmányozták.
A kén-dioxid oxidációja előfordulhat a gázfázisban - az első út a szilárd fázisban (oxidáció előtti adszorpció) - a második út és a folyadékfázisban (oxidáció előzi meg a felszívódás) - a harmadik út.
A gázfázisú oxidáció (az első út) történelmileg az első kísérlet a kén-dioxid oxidációs folyamatainak megmagyarázására a légkörben. A folyamat fő mechanizmusa sok éven át a gerjesztett állapotban lévő kén-dioxid képződéséhez kapcsolódott, amely a molekuláris oxigénnel reakcióba lépve SO3-
A kapott SO3 kölcsönhatásba lép egy vízmolekulával:
Az elmúlt évtizedek kutatásai azonban kimutatták, hogy a vizsgált mechanizmus lehetséges, de nem a gázfázisban az SO2 oxidációjának fő folyamata.
Így ez az oxidációs mechanizmus nem játszik fontos szerepet a kénvegyületek transzformációjában a troposzférában, és a szabad gyökök vezető szerepet játszanak. Az ebben a folyamatban előforduló folyamatokat a következő reakcióegyenletek ábrázolhatják:
A kén-trioxid - kénsav-anhidrid - könnyedén kölcsönhatásba lép a légköri nedvességgel és kénsavoldatokkal [vö. (1) egyenlet], amely atmoszferikus nedvességtartalmú részecskékben lévő ammóniával vagy fémionokkal reagálva részlegesen átjut a megfelelő szulfátokra. Alapvetően ammónium-szulfát, nátrium, kalcium. Szulfátok képződése a levegőben lévő szilárd részecskék felületén történő oxidáció folyamatában is megtörténik. Ebben az esetben az oxidációs szakaszokat adszorpció előzi meg, gyakran kémiai reakció kíséri (a kén-dioxid oxidációjának második módja):
A kén-dioxid oxidációjának harmadik módja a troposzférában az atmoszferikus nedvességcseppek cseppjeinek előzetes abszorpciójával társul. Az esős időben és magas légköri nedvességtartalomnál az oxidációs folyamat a kén-dioxid átalakulásának fő útvonalává válhat. Természetes körülmények között oxidálószerként gyakran megjelenik a hidrogén-peroxid. Magas pH-érték mellett, ha az oldatban főként SO3 2-ionok vannak. az oxidációs sebesség jelentősen megnövekszik. Az oxidáció végterméke, mint például a gázfázisban történő oxidáció, a kénsav, amelyet ezután szulfátvá alakíthatunk.
Emellett a kémiai átalakulási folyamatokat a kén-dioxid, hogy a kénsav és a szulfátok leeresztő (kimenete a légkörben) ezeknek a vegyületeknek köszönhető nedves eljárások (a csapadék) és száraz (a talajjal érintkező felületén, tó vagy növényzet) lerakódása.
Az 1. ábrán látható. a diagram jól illusztrálja a szervetlen kénvegyületek ciklusának troposzférikus részét.
Szervetlen kénvegyületek átalakulása a troposzférában (évszám - millió tonna kén az évente):
® kénvegyületek természetes bejuttatása;
---® kénvegyületek antropogén bejuttatásai;
Þ visszavonulás a légkörből.
Meg kell jegyezni, hogy a kén-dioxid az egyik legveszélyesebb gáz a legáltalánosabb légszennyező anyagok között. Különösen veszélyes a légzőszervi betegségekben szenvedők egészségére nézve. Lineáris korrelációt állapítottak meg a levegő SO2 koncentrációja és a krónikus bronchitis előfordulása között a populációban:
ahol y a hörghurutos betegség százalékos aránya; x - SO2 koncentrációja levegőben, mg / m3.
Ebből a függőségből következik, hogy 0,5 mg / m 3 levegőben lévő SO2 koncentrációnál a bronchitis előfordulása a populációban 6%, 1,0 mg / m 3 - 13,2%, 5 mg / m 3 - 71, 2%, és 6,8 mg / m3 koncentrációban a teljes populáció hörghurut alakul ki. Ezek az előrejelzések egybeesik a lefolytatott vizsgálatok eredményeit Németországban és más európai országokban.
A környezet fő kárát nem az SO2 okozza. mennyi az oxidáció terméke SO3. Azóta kénsav keletkezik a légköri nedvességben [vö. (1) egyenlet), és ez az úgynevezett savas esõ csapadékhoz vezet. Ez a jelenség különösen elterjedt Skandináv országokban, Észak-Európában, az USA északi részén és Kanadán délen. A savas eső kicsapódása miatt csökken az édesvíztestek pH-értéke, ami halak és más vízi élőlények halálához vezet (részletesebben lásd a víztestek savasodásának előadását). A savas eső hatása alatt a fémszerkezetek gyorsan rozsdásodnak, a lakk-bevonatok integritása megsemmisül, az építmények és építészeti emlékek elpusztulnak. Így az atmoszferikus kénsav reakcióba lép a márvány (CaCO3) -val CaSO4 keletkezése céljából. amely a kő hámozásához vezet.
A savas környezet növeli az oldhatóságot az Al (OH) 3-TION-koncentráció> 0,2 mg / l Al 3+ ionok a vízben mérgező a halakra, amellett, alumínium megköti a foszfátot, ami csökkenti a tápanyag tartalékot a tartályban. Savas környezetben az oldatba való átmenet lehetősége és más fémek ionjainak emelkedése okozza a víz és a talaj ökoszisztémák toxikus szennyeződésének veszélyét.
A savas eső hatással van a talaj szerkezetére és szerkezetére, ami a növények (főként tűlevelűek) halálához vezet. A talaj savanyítása, kalcium, magnézium és kálium ionok kioldódása következtében nő a toxikus fémek ionok mobilitása, és megváltozik a talaj mikroorganizmusok összetétele.