Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






ТРАНСФОРМАЦІЯ ЗАБРУДНЕНЬ В АТМОСФЕРІ




Атмосферне повітря завдяки нерівномірному нагріванню сонячним промінням у різних широтах, особливо між полярними й екваторіальними зонами, інтенсивно циркулює. Циркуляція повітря усереднює склад компонентів у ньому та сприяє переміщенню водяної пари з океанів у континентальні райони і забруднень на великі відстані. Крім переміщення забруднень відбуваються їх різноманітні хімічні перетворення. В атмосфері під дією йонізуючих випромінювань відбуваються фотохімічні процеси з утворенням оксидів нітрогену, озону та ін. Озон утворюється у повітрі під впливом УФ-випромінювання з довжиною хвилі 253 нм, а оксид нітрогену – до 100 нм. Поверхні Землі досягають лише промені з довжиною хвилі близько 290 нм. При цьому можливе перетворення оксиду нітрогену (II) на оксид нітрогену (IV), утворення та накопичення озону в атмосфері тощо. Під час взаємодії вуглеводнів з озоном або атомарним оксигеном утворюються вільні пероксидні високоактивні речовини, здатні вступати в реакцію з оксидами нітрогену та іншими сполуками і утворювати складні комплексні сполуки з окиснювальними властивостями – оксиданти. Під дією сонячної радіації утворюються електронно-збуджені молекули: А + hv А*, відбувається дезактивація за рахунок флуоресценції: А* А + hv та дезактивація шляхом зіткнення з іншими молекулами: A* + Q → A + Q' також дисоціація: А* В + С (hv – енергія фотона, випромінюваного Сонцем; v – частота, пов'язана з певним фотоном; h = 6,62 ∙ 10-34 Дж ∙ с – стала Планка).

Хімічні перетворення в тропосфері й стратосфері ініціюються продуктами фотолізу молекул О3, О2, Н2О, N2O і NO2. В атмосфері на висоті 80 км і вище утворюється атомарний оксиген: О2 + hv → 2O, який утворює озон: О + О2 + М2О3 + 2М, де М – речовина, що приймає надлишок енергії. Озон зазнає фотохімічної дисоціації: О3 + hv → О2 + О.

Оксиди нітрогену антропогенного походження здебільшого потрапляють в атмосферу у вигляді NO. Далі відбуваються такі перетворення:

2NO + О2 → 2NO2; NO2 + hv → NO + О; О3 + NO → NO2 + O2.

 

Можливі й інші численні реакції за участю речовин, що містять кисень і азот:

 

О + NO2 → NO + O2; О + NO2 + M → NO3 + M; О + NO + M → NO2 + M; NO3 + NO → 2NO2; 2NO2 + O3 → N2O5 + O2; NO3 + NO2 + M → N2O5 + M.

 

Далі утворюється нітратна кислота:

4NO2 + 2Н2О + О2 → 4HNO3.

Оксид нітрогену (IV) може гідролізуватися в газовій фазі:

3NO2 + H2O D 2HNO3 + NO.

Нітратна кислота реагує з йонами металів, утворюючи нітрати. Атомарний оксиген і озон можуть взаємодіяти з органічними сполуками з утворенням органічних і неорганічних вільних радикалів. Для олефінових вуглеводнів можливий перебіг реакції



О3 + RСН = СНRRСНО + RО* + НСО*,

де RО* і НСО* – вільні радикали. Утворений альдегід RСНО може зазнавати фотодисоціації за реакцією

RСНО + hv R* + НСО*.

 

Крім альдегідів фотохімічно активні також кетони, пероксиди й ацилнітрати. Поглинаючи сонячну енергію, вони також утворюють пероксид-ні радикали:

R* + О2ROO*.

Ці радикали здатні окиснювати NO до NO2 за реакцією

ROO* + NO → NO2 + RO*.

Може утворюватися також озон за реакцією пероксидних радикалів з киснем:

RОО* + О2RО* + О3.

Можливий перебіг й інших реакцій:

 

RСО2* + NO → RCO* + NO2; RCO* + О2RСО3*; RСО2 + O2RO2* + CO2; RСО3* + NO → NO2 + RCO2*; RCO3* + NO2RCO3NO2; RО* + NO → RONO; RО* + RH → RОН + R*; RH+ О → R* + ОН.

 

Наявність вільних радикалів в атмосферному повітрі призводить до утворення смогу. Основними продуктами фотохімічних реакцій є альдегіди, кетони, оксиди карбону, органічні нітрати та оксиданти. Останні включають озон, оксид нітрогену (IV), сполуки типу пероксіацетилнітратів (ПАН) тощо. ПАН подразнює слизові оболонки дихальних шляхів і пошкоджує рослинність. Подразнювальною речовиною, що міститься в смозі, є також пероксибензоїлнітрат (ПБН).

За наявності NO2 і SO3 відбувається фотодисоціація NO2 з утворенням атомарного оксигену й озону, а далі оксид сульфуру (IV) взаємодіє з атомарним оксигеном за реакцією SO2 + О + М → SO3 + М.



Сірчаний ангідрид, сполучаючись з парою води, утворює пароподібну сульфатну кислоту, при взаємодії з йонами металів – сульфати. У забрудненій атмосфері за одночасної наявності SO3, NO, NO2 та вуглеводнів, під час опромінення олефінів і ароматичних сполук утворюються значні кількості аерозолів. Кількість аерозолів зменшується з підвищенням відносної вологості повітря.

Атмосферні забруднення спричинюють гострі та хронічні отруєння, чинять метатоксичну й промоторну дію. Широко відомі випадки масових отруєнь людей внаслідок короткочасного підвищення рівня забруднення атмосферного повітря. У 1930 р. в Бельгії в долині річки Маас внаслідок виникнення токсичного туману захворіли тисячі людей, померло 60 чоловік. У 1948 р. в США в місті Донора захворіло 50 % населення (6 тис. чол.), 20 чоловік померли. У 1952 р. внаслідок утворення токсичного туману в Лондоні померло 4 тис. чоловік.

В разі утворення смогу різко збільшується забруднення повітря сажею й сірчистими сполуками, вуглеводнями, озоном та оксидами нітрогену. Утворенню смогу сприяє температурна інверсія, що настає в ясні сонячні дні при охолодженні землі за рахунок випромінювання. При цьому в безвітряну погоду всі забруднення поширюються в приповерхневому шарі. Під час смогу особливо потерпають і частіше гинуть люди з хронічними респіраторними та серцево-судинними захворюваннями.

Інтенсивне забруднення атмосфери внаслідок антропогенної діяльності призвело до глобальних екологічних криз, пов'язаних з потеплінням планети, появою кислотних дощів та руйнуванням озонового шару.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.021 сек.)Пожаловаться на материал