Сера и окружающая среда - Биология и естествознание курсовая работа

Сера и окружающая среда - Биология и естествознание курсовая работа




































Главная

Биология и естествознание
Сера и окружающая среда

Общая характеристика химической активности серы. Физические и химические свойства. Кислородные соединения серы. Соли. Биологическая роль и формы существования серы в окружающей среде. Кислотные осадки: источники, влияние на природу и на челавека.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
студент __2_ курса химико-географического факультета, специальность «Химия»
Научный руководитель : к.х.н., доцент кафедры химии
Сера известна человечеству с древнейших времен. Встречаясь в природе в свободном состоянии, она обращала на себя внимание характерной желтой окраской, а также тем резким запахом, которым сопровождалось ее горение. Считалось также, что запах и голубое пламя, распространяющееся горящей серой, отгоняют демонов. Сернистый ангидрид - удушливый газ, образующийся при горении серы, еще в древности использовался для отбеливания тканей. При раскопках Помпеи нашли картину, на которой изображен противень с серой и приспособление для подвешивания над ним материи. Издавна употреблялась сера и ее соединения для приготовления косметических средств и для лечения кожных заболеваний. И очень давно ее начали использовать для военных целей. Так, в 670 году защитники Константинополя сожгли арабский флот с помощью “греческого огня”; это была смесь селитры, угля и серы. Те же вещества входили в состав черного пороха, применявшегося в Европе в средние века и до конца XIX в.
Серная кислота, одно из самых важных соединений серы, была открыта, по-видимому, к X в, начиная с XVIII века, ее производят в промышленных масштабах и вскоре она становится важнейшим химическим продуктом, необходимым и в металлургии, и в текстильной промышленности, и в других, самых различных отраслях. В связи с этим начались еще более интенсивные поиски месторождений серы, изучение химических свойств серы и ее соединений и совершенствование методов их извлечения из природного сырья.
Русское название элемента происходит от древне - индийского (санскритского) слова “сира” - светло-желтый. Приставка “тио”, часто применяемая к соединениям серы, происходит от греческого названия серы - “тейон” (божественный, небесный). Ведь сера издавна была символом горючести; огонь же считался достоянием богов, пока Прометей, как гласит миф, не принес его людям.
Сера относится к весьма распространенным элементам: земная кора содержит 4,7?10 -2 % серы по массе (15-е место среди других элементов), а Земля в целом - много больше (0,7 %). Главная масса серы находится в глубинах земли, в ее мантии-слое, расположенном между земной корой и ядром Земли. Здесь, на глубине примерно 1200-3000 км залегает мощный слой сульфидов и окислов металлов. В земной коре сера встречается как в свободном состоянии (самородная), так и, главным образом, в виде соединений сульфидов и сульфатов. Из сульфидов в земной коре наиболее распространены пирит FeS 2 , халькопирит FeCuS 2 , свинцовый блеск (галенит) PbS, цинковая обманка (сфалерит) ZnS. Большие количества серы встречаются в земной коре в виде труднорастворимых сульфатов - гипса CaSO 4 ·2H 2 O, барита BaSO 4 , в морской воде распространены сульфаты магния, натрия и калия.
Интересно, что в древние времена геологической истории Земли (около 800 млн. лет назад) сульфатов в природе не было. Они образовались как продукты окисления сульфидов, когда в результате жизнедеятельности растений возникла кислородная атмосфера. В вулканических газах обнаруживают сероводород H 2 S и сернистый ангидрид SO 2 . поэтому самородная сера, встречающаяся в районах, близких к действующим вулканам (Сицилия, Япония) могла образоваться при взаимодействии этих двух газов:
Другие залежи самородной серы связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов.
Микроорганизмы участвуют во многих химических процессах, которые в целом составляют круговорот серы в природе. При их содействии сульфиды окисляются до сульфатов, сульфаты поглощаются живыми организмами, где сера восстанавливается и входит в состав белков и других жизненно важных веществ. При гниении отмерших остатков организмов белки разрушаются, и выделяется сероводород, который далее окисляется либо до элементарной серы (так и образуются залежи серы), либо до сульфатов. Интересно, что бактерии и водоросли, окисляющие сероводород до серы собирают ее в своих клетках. Клетки таких микроорганизмов могут на 95% состоять из чистой серы.
Установить происхождение серы можно по наличию в ней ее аналога - селена: если в самородной сере встречается селен, то сера вулканического происхождения, если нет - биогенного, так как микроорганизмы избегают включать селен в свой жизненный цикл, также биогенная сера содержит больше изотопа 32 S, чем более тяжелого 34 S.
Элементарную природу серы установил А. Л. Лавуазье и включил её в список простых неметаллических тел (1789). В 1822 Э. Мичерлих обнаружил аллотропию серы.
Цель моей работы состоит в том, чтобы показать влияние серы и ее соединений на экологию в целом, на здоровье людей, состояние флоры и фауны в условиях постоянных или кратковременных выбросов их в окружающую среду. Данную тему я считаю очень актуальной, так как, в столь не благополучном в экологическом плане районе как наш город не редки выбросы сернистого газа, сероводорода, метилмеркаптана, пыли и др.
1. Общая характеристика химической активности серы.
Сера (лат. Sulfur) S, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева; атомный номер 16, атомная масса 32,06. Природная сера состоит из четырёх стабильных изотопов: 32 S (95,02%), 33 S (0,75%), 34 S (4,21%), 36 S (0,02%). Получены также искусственные радиоактивные изотопы 31 S ( T 1/2 = 2,4 сек ), 35 S ( T 1/2 = 87,1 cym ), 37 S ( T 1/2 = 5,04 мин ).
1.1 Физические и химические свойства.
В виде простого вещества сера имеет большое число аллотропных модификаций, содержащих циклические и линейные молекулы состава Sx, где x=3-20, а по некоторым данным x=3-33.
В обычных условиях сера существует в виде циклооктасеры S 8 , кристаллы которой содержат молекулы, имеющие вид короны. Наиболее изучены три модификации серы, из которых более других устойчива ?-модификация или ромбическая сера, известная своей ярко желтой окраской (? = 2,07 г/см 3 , Т пл = 112,8 °C Т кип = 444,6 °C). Природная сера практически полностью состоит из ?-модификации. Эта модификация практически нерастворима в воде, но хорошо растворима в сероуглероде CS 2 50,4 г/ 100г , бензоле C 6 H 6 2,1 г/ 100г , толуоле 2,06 г/ 100г и ацетоне 2,5 г/ 100г (при 25°C), причем растворимость с повышением температуры увеличивается. Из растворов сера вновь кристаллизуется вновь в ?-модификацию. При температуре 95,6°C ромбическая сера энаниотропно переходит в моноклинную ?-модификацию, устойчивую между 95,6 °C и температурой плавления Т пл = 119,3 °C. Она имеет медово - желтую окраску ? = 1,96 г/см 3 . Обе эти формы образованы восьмичленными циклическими молекулами S 8 с энергией связи S - S 225,7 кДж/моль .
При плавлении сера превращается в подвижную жёлтую жидкость, которая выше 160 °C буреет, а около 190 °C становится вязкой тёмно-коричневой массой. Выше 190°C вязкость уменьшается, а при 300 °C сера вновь становится жидкотекучей. Это обусловлено изменением строения молекул: при 160 °C кольца S 8 начинают разрываться, переходя в открытые цепи; дальнейшее нагревание выше 190 °C уменьшает среднюю длину таких цепей.
Если расплавленную серу, нагретую до 250-300 °C, влить тонкой струей в холодную воду, то получается коричнево-жёлтая упругая масса (пластическая сера). Она лишь частично растворяется в сероуглероде, в осадке остаётся рыхлый порошок. Растворимая в CS 2 модификация называется ?-S, а нерастворимая ?-S. При комнатной температуре обе эти модификации превращаются в устойчивую хрупкую ?-S. В парах при температуре кипения, кроме молекул S 8 , существуют также S 6 , S 4 и S 2 . При дальнейшем нагревании крупные молекулы распадаются, и при 900°C остаются лишь S 2 , которые приблизительно при 1500°C заметно диссоциируют на атомы. При замораживании жидким азотом сильно нагретых паров серы получается устойчивая ниже - 80°C пурпурная модификация, образованная молекулами S 2 .
Сера - плохой проводник тепла и электричества.
Конфигурация внешних электронов атома S 3 s 2 3 p 4 . В соединениях сера проявляет степени окисления -2, +4, +6.
Сера химически активна и особенно легко при нагревании соединяется почти со всеми элементами, за исключением N 2 , I 2 , Au, Pt и инертных газов. Она горит на воздухе голубоватым пламенем:
Уже на холоду сера энергично соединяется с F 2 с образованием гексафторида серы SF 6 , при нагревании реагирует с Cl 2, с бромом сера образует только S 2 Br 2 , иодиды серы неустойчивы. При нагревании (150 - 200 °C) наступает обратимая реакция с H 2 с получением сульфида водорода. Сера образует также сульфаны общей формулы H 2 S x , где х=1-23. Все сульфаны представляют собой жидкости (за исключением H 2 S 1 ) желтого цвета с удушливым запахом. Анион сульфанов S х 2- - это изогнутая цепь связанных ?-связями атомов серы. При длительном хранении сульфаны превращаются в гомологи, более богатые серой, а при нагревании разлагаются с выделением сероводорода и сульфанов с меньшим числом атомов серы.
Парообразная сера реагирует с углеродом при температуре 800-900 °C, превращаясь в сероуглерод, а при сплавлении с фосфором образует нестехиометрические сульфиды состава P n S x , где х=3-7.
При нагревании сера, взаимодействует с металлами, образуя соответствующие сернистые соединения (сульфиды) и многосернистые металлы (полисульфиды). Соединения серы с азотом (N 4 S 4 и N 2 S 5 ) могут быть получены только косвенным путём.
С концентрированными растворами серной и азотной кислот сера реагирует только при нагревании:
6HNO 3 + S = H 2 SO 4 + 2H 2 O + 6NO 2
Все кислородные соединения серы являются экзотермическими.
a) Оксиды: известны как высшие, так и низшие оксиды серы. К последним относятся
такие неустойчивые оксиды, как S 2 O 3 и S 2 O. Например, S 2 O образуется в зоне электрического разряда, проходящего в атмосфере SO 2 , и тут же разлагается:
аналогично диспропорционирует и S 2 O 3
Из высших оксидов серы наиболее изучены SO 2 - оксид серы IV (сернистый ангидрид) и SO 3 -оксид серы VI (ангидрид серной кислоты).
Диоксид серы представляет собой бесцветный газ с резким запахом, Т пл =
-75?С, Т кип = -10?С. Он очень термически устойчив (распадается на S и O 2 при 2800?С). Диоксид серы растворим в воде причем растворимость его при переходе температуры от 0? до комнатной понижается. При растворении происходит образование гидрата SO 2 · хН 2 О, нестехиометрического по составу, обладающего свойствами слабой кислоты:
SO 2 · хН 2 О + Н 2 О = Н 3 О + + НSO 3
Абсолютно сухой диоксид серы в обычных условиях не взаимодействует с галогенами, H 2 S, H 2 , O 2 и СО. Реакция :
протекает только при высоких температурах, в присутствии катализатора. Диоксид серы в в водном растворе взаимодействует HNO 2 и N 2 O 3 :
2SO 2 + N 2 O 3 + Н 2 О =H 2 SO 4 + 2NO
2HNO 2 + SO 2 · хН 2 О = H 2 SO 4 + 2NO + xH 2 O
В большинстве реакций он проявляет восстановительные свойства:
NO 2 + SO 2 = SO 3 + NO; Н 2 О 2 + SO 2 = H 2 SO 4
Окислительные свойства диоксида серы проявляются при взаимодействии его с сероводородом и оксидом углерода (II):
Оксид серы (VI) существует в виде трех модификаций.
?-модификация SO 3 представляет собой кристаллическое вещество, напоминающее лед, Т пл = 17?С. Предполагается, что эта модификация состоит из циклических тримеров S 3 O 9 .
?- модификация напоминает по строению асбест и образована зигзагообразными цепями тетраэдров SO 4 , связанных между собой атомами кислорода.
?-модификация также состоит из SO 4 -тетраэдров, которые объединены в слои плоских сеток.
Твердый SO 3 , выпускаемый промышленностью представляет собой смесь этих модификаций.
SO 3 очень гигроскопичен, он энергично поглощает воду с выделением тепла и образованием гидрата SO 3 · Н 2 О, т.е молекул серной кислоты. Он хорошо поглощается серной кислотой с образованием «олеума» - смеси полисерных кислот (H 2 S 2 O 7 , H 2 S 8 O 10 и др.)
Оксид серы (VI) проявляет только окислительные свойства:
Серная кислота представляет собой маслянистую жидкость с Т пл = 10?С и Т кип = 280?С. Ее молекулы представлены тетраэдрами, связанными между собой атомом кислорода:
Серная кислота в водных растворах является сильной двухосновной. Концентрированная серная кислота является сильнейшим окислителем. В зависимости от вида восстановителя реакции могут заканчиваться выделением SO 2 , H 2 S и элементарной серы.
H 2 SO 4 (K) + H 2 S >Sv + SO 2 + H 2 O
H 2 SO 4 (K) + Cu >SO 2 ^ +CuSO 4 + H 2 O
H 2 SO 4 (K) + Mg > MgSO 4 + H 2 S^ + H 2 O
Серная кислота проявляет дегидратирующие свойства:
C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4 ( K ) > 12C + H 2 SO 4 + 11H 2 O.
Также она может взаимодействовать с оксидами азота NO 2 и N 2 O 3 :
H 2 SO 4 + 2NO 2 > (NO)HSO 4 + HNO 3
2H 2 SO 4 + N 2 O 3 > 2(NO)HSO 4 + H 2 O.
с образованием нитразил гидросульфата.
В обычных условиях H 2 SO 4 пассивирует Fe, Cr, Co, Ni. Поэтому ее хранят и транспортируют в цистернах из стали. В основном её получают каталитическим окислением SO 2 кислородом воздуха до SO 3 с последующей абсорбцией SO 3 серной кислотой во избежание образования тумана. Окисление проводят при 500°С в присутствии катализатора V 2 O 5 с добавками K 2 SO 4 .
Дисерная кислота H 2 S 2 O 7 существует при обычных условиях в виде бесцветных прозрачных кристаллов (T пл =35°С). При растворении в воде она разрушается:
Поэтому химия её водных растворов по существу является химией серной кислоты. Её получают смешением 100% H 2 SO 4 с расчетным количеством SO 3 , отвечающим реакции:
Динадсерная кислота H 2 S 2 O 8 получается как промежуточный продукт при электролизе H 2 SO 4 и используется для получения H 2 O 2 :
H 2 S 2 O 8 + H 2 O = H 2 SO 5 + H 2 SO 4
H 2 SO 5 + H 2 O = H 2 O 2 + H 2 SO 4
Тиосерная кислота H 2 SO 3 (S) в виде бесцветной маслянистой жидкости получена только при температурах ниже -83°С в среде этилового эфира при помощи реакции присоединения:
когда окислительно-восстановительные процессы сильно заторможены. Молекула её представляет искаженный тетраэдр. В водных растворах проявляет свойства сильной кислоты.
Гидросульфиты металлов хорошо растворимы в воде, некоторые из них известны только в растворе, например Ca(HSO 3 ) 2 . сульфиты же металлов, кроме сульфитов щелочных металлов и аммония, малорастворимы в воде.
Сульфиты и гидросульфиты принадлежат к соединениям, которые, как и SO 2 , могут быть восстановителями, и окислителями. В одном растворе они восстанавливаются цинковой пылью до тетраоксодисульфатов (III), а при нагревании сухих солей с такими же восстановителями, как C, Mg, Al, Zn, они переходят в сульфиды:
В водном растворе сульфиты и гидросульфиты легко окисляются до сульфатов:
NaHSO 3 + Cl 2 + H 2 O = NaHSO 4 + 2HCl
Окислителем растворенных сульфитов при нагревании может быть и сера:
Нагревание сухих сульфитов и гидросульфитов вызывает реакции соответственно диспропорционирования и конденсации:
4K 2 SO 3 = 3K 2 SO 4 + K 2 S; 2KHSO 3 = K 2 S 2 O 5 + H 2 O
Сульфаты, гидросульфаты, дисульфаты.
Соли серной кислоты - сульфаты и гидросульфаты - образуют многие металлы. Малорастворимыми в воде является ограниченное число сульфатов: CaSO 4 , SrSO 4, BaSO 4 , PbSO 4 . Сульфаты металлов разлагаются при прокаливании на оксид металла и SO 3 , который затем диссоциирует на SO 2 и O 2 . Чем более отрицательно значение 0 металла, тем устойчивее к нагреванию будет его сульфат. Например, CaSO 4 плавится при 1460 0 С без разложения. Сульфаты металлов с большим положительным значением 0 разлагаются при прокаливании подобно сульфату ртути:
Нагревание гидросульфатов щелочных металлов до 150-200 0 С приводит к образованию дисульфатов:
Выше 300 0 С дисульфаты переходят в сульфаты:
Дисульфаты - соли дисерной кислоты H 2 S 2 O 7 , существующей в обычных условиях в виде бесцветных прозрачных кристаллов (т. пл. 35 0 С), дымящих на воздухе . При растворении в воде H 2 S 2 O 7 и её соли разрушаются:
H 2 S 2 O 7 +H 2 O=2H 2 SO 4 ; K 2 S 2 O 7 +H 2 O=2KHSO 4
2. Биологическая роль и формы существования серы в окружающей среде.
Биологическая роль серы исключительно велика. Она входит в состав серосодержащих аминокислот - цистеина, цистина, незаменимой аминокислоты метионина, биологически активных веществ (гистамина, биотина, липоевой кислоты и др.) В активные центры молекул ряда ферментов входят SH - группы, участвующие во многих ферментативных реакциях, в том числе в создании и стабилизации нативной трехмерной структуры белков, а в некоторых случаях - непосредственно как каталитические центры ферментов.
Сера обеспечивает в клетке такой тонкий и сложный процесс, как передача энергии: переносит электроны, принимая на свободную - орбиталь один из неспаренных электронов кислорода. Этим объясняется высокая потребность организма в данном элементе.
Сера участвует в фиксации и транспорте метильных групп. Она является также частью различных коэнзимов, включая коэнзим А. Большая часть серы поступает в организм в составе аминокислот, а выводится в основном с мочой в виде SO 2- 4 . К числу наиболее опасных соединений серы как загрязнителей природной среды относятся сероводород и диоксид серы. Сероводород выбрасывают в атмосферу предприятия нефтеперерабатывающей, коксохимической, азотно-туковой промышленности.
В больших концентрациях сероводород действует как сильный яд нервно-паралитического действия. При его концентрации 1000 мг/м 3 и выше у человека появляются судороги, может остановиться дыхание или наступить паралич сердца. Сероводород блокирует дыхательные ферменты в результате его взаимодействия с железом. Раздражающе действует на слизистую органов дыхания и глаз. Сероводород крайне ядовит: уже при концентрации 0,1% влияет на центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, вызывает поражение печени, желудочно-кишечного тракта, эндокринного аппарата. При хроническом воздействии малых концентраций - изменение световой чувствительности глаз и электрической активности мозга, может вызывать изменения в морфологическом составе крови, ухудшение состояние сердечно-сосудистой и нервной систем человека.
Оксид серы (IV) поступает в воздух в результате сжигания топлива и плавки руд, содержащих серу. Основные источники загрязнения атмосферы SO 2 : энергетические установки, предприятия цветной металлургии и сернокислое производство. Менее значительны выбросы предприятий черной металлургии и машиностроения, угольной, нефтеперерабатывающей промышленности, производства суперфосфата, транспорта.
Выбросы SO 2 загрязняют воздух на значительное расстояние от источника (на тысячу и более километров). Оксид серы (IV) считается одной из основных действующих составных частей "токсичных туманов" и одним из активных компонентов формирования смога. Сернистый ангидрид может вызывать общее отравление организма, проявляющееся в изменении состава крови, поражении органов дыхания, повышении восприимчивости к инфекционным заболеваниям, нарушение обмена веществ, повышение артериального давления у детей, ларингит, конъюнктивит, ринит, бронхопневмония, аллергические реакции, острые заболевания верхних дыхательных путей и системы кровообращения. При кратковременном воздействии - раздражение слизистой оболочки глаз, слезотечение, затруднение дыхания, тошнота, рвота, головные боли. Повышение уровней общей заболеваемости смертности. Повышенная утомляемость, ослабление мышечной силы, снижение памяти. Замедление восприятия, ослабление функциональной способности сердца, изменение бактерицидности кожи. Оксид серы (IV) может нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, снижению имуннозащитных свойств организма.
Взаимодействуя с атмосферной влагой, оксиды серы образуют кислотные осадки (Ph<<4,5), которые оказывают как прямое повреждающее действие на биоту, так и косвенное, закисляя почвы и водоемы.
Установлено что при закислении почвы снижаются доступность для растений питательных элементов (Ca, Mg, Mn) и плодородие почвы. Закисление уменьшает скорость разложения органических остатков, поскольку для жизнедеятельности большинства бактерий и грибов необходима нейтральная среда, снижается продуктивность азотфиксирующих бактерий (при Ph < 5,0 азотобактер погибает), что приводит к ограничению поступления связанного азота в растения и торможению их роста.
Изменение структуры почвы (снижение грануляции, слияние частиц, уплотнение почвы и резкое уменьшение воздухопроницаемости) негативно сказывается на функционировании корневой системы растений, что наносит коллосальный вред лесным массивам.
В кислой почве увеличивается подвижность ионов тяжелых металлов, которые накапливаются в растениях. Некоторые из них, например ионы железа и марганца блокируют поступление фосфора в растения. Сероуглерод, выделяемый предприятиями неорганического синтеза, также представляет реальную угрозу жизни населения. Сам по себе он представляет жидкость не имеющую цвета, с приятным запахом, но под действием света сероуглерод начинает разлагаться. Продукты разложения предают сероуглероду желтую окраску и неприятный запах. Его пары ядовиты: вдыхание воздуха с содержанием сероуглерода 0,3% и выше может привести к респираторным заболеваниям, а при хроническом воздействии малых доз паров сероуглерода постепенно развиваются различные расстройства центральной нервной системы.
Сера представляет собой один из так называемых циклических элементов, миграция которых происходит в системе "суша - океан - атмосфера - суша". Глобальный биогеохимический цикл серы представляет собой сложную и разветвленную сеть химических и биохимических процессов, в которых принимают участие соединения серы , находящиеся в различных агрегатных состояниях. В настоящее время круговорот серы нарушается из-за промышленного загрязнения воздуха оксидом серы (IV) и сероводородом, которые в больших концентрациях тормозят процессы анаэробного восстановления сульфатов и аэробного окисления сульфидов.
Кислотными называют любые осадки: дожди, туманы, снег, - кислотность которых выше нормальной. К ним также относят выпадение из атмосферы сухих кислых частиц, более узко называемых кислотными отложениями. Чтобы понять существо проблемы, в первую очередь необходимо кое- что знать о природе и способах измерения кислотности.
Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной и азотной кислот. Обычно кислотность на две трети обусловлена первой из них и на одну треть- второй. Присутствие в этих формулах серы и азота показывает, что проблема связана с выбросами данных элементов в воздух. Как известно, при сжигании топлива образуются диоксиды серы и оксида азота, значит можно, догадаться и об источнике кислотных осадков. Доказательства были получены при анализах обычной влаги и экспериментах, чётко подтверждающий, что диоксид серы и оксиды азота постепенно реагируют с парами воды.
Фотохимическое окисление серосодержащих органических соединений играет ведущую роль в образовании SO 2 в районах не подверженных антропогенному загрязнению окружающей среды.
Под действием ОН - радикалов в атмосфере происходит окисление простых соединений серы, в частности H 2 S, (CH 3 ) 2 S - диметилсульфида, (CH 3 )SH - метилмеркаптана. В то же время карбонилсульфид устойчив к превращениям и просачивается в стратосферу, где под действием жесткого УФ-излучения распадается с образованием атомарной серы:
которая затем подвергается дальнейшим превращениям.
Диоксид серы в тропосфере подвержен фотохимическим превращениям, поскольку при поглощении света в области 340 - 400 нм образует возбужденные молекулы SO 2 * c временем жизни 8 мс. Дальнейшее окисление SO 2 * кислородом воздуха приводит к образованию SO 3 :
К образованию SO 3 приводит также окисление SO 2 под действием НО 2 -радикалов:
а также реакции фотохимического окисления с участием синглетного кислорода:
Дальнейшее гидратирование частиц SO 3 приводит к образованию серной кислоты, которая впоследствии выпадает с дождевой влагой - так называемые кислотные дожди.
Кроме оксидов серы существенный вклад в образование кислотных осадков делают оксиды азота, также способные образовывать кислые соединения:
Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном образует хлороводород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты:
2.3 Влияние кислотных осадков на леса.
Многие учёные считают эти осадки, как и озон, одной из важнейших причин деградации лесов, так как обнаружены следующие пути их влияния на растительность:
- нарушение поверхности при прямом контакте;
- мобилизация алюминия и других токсичных элементов.
В свою очередь деревья, испытывающее воздействие одного или нескольких из этих стрессовых факторов, легче поражаются вредителями и патогенами.
2.4 Влияние кислотных осадков на людей.
С точки зрения неспециалиста, одно из наиболее ощутимых последствий кислотных осадков - разрушение произведений искусства. Известняк и мрамор - излюбленные материалы для оформления фасадов зданий и сооружения памятников. Взаимодействие кислоты и известняка приводит к их быстрому выветриванию и эрозии. Памятники и здания, простоявшие сотни и даже тысячи лет лишь с незначительными изменениями, сейчас растворяются и рассыпаются. Хотя такие потери трагичны сами по себе, это ещё и печальное напоминание о снижении человеком буферной ёмкости экосистем. Более того, некоторые специалисты обеспокоены тем, что мобилизация кислотными осадками алюминия и других токсических элементов может привести к загрязнению как поверхностных, так и грунтовых вод. Как показано недавно, алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Повышенная кислотность воды мобилизует так же свинец, употреблявшийся ранее при строительстве водопроводно-канализационных систем и для пайки медных труб. Таким образом, увеличение кислотности, вполне вероятно, обостряет проблему загрязнения среды ядовитыми химикатами.
3. Пути поступления серы в окружающую среду в условиях техногенеза.
Соединения серы попадают в окружающую среду как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. При этом в роли естественного источника выступает поверхность суши и океана:
Природное и антропогенное источники образования соединений серы.
Существует три основных источника естественной эмиссии серы.
1. Процессы разрушения биосферы. С помощью анаэробных (действующих без участия кислорода) микроорганизмов происходят различные процессы разрушения органических веществ. Благодаря этому содержащаяся в них сера образует газообразные соединения. Вместе с тем определенные анаэробные бактерии извлекают из сульфатов, растворенных в естественных водах, кислород, в результате чего образуются сернистые газообразные соединения. Из указанных веществ сначала в атмосфере был обнаружен сероводород, а затем с развитием измерительных приборов и способов отбора проб воздуха удалось выделить ряд органических газообразных соединений серы. Наиболее важными источниками этих газов являются болота, зоны приливов и отливов у береговой линии морей, устья рек и некоторые почвы, содержащие большое количество органических веществ.
Поверхность моря также может содержать значительные количества сероводорода. В его возникновении принимают участие морские водоросли. Можно предположить, что выделение серы биологическим путем не превышает 30 - 40 млн. т. в год, что составляет около 1/3 всего выделяемого количества серы.
2. Вулканическая деятельность. При извержении вулканов в атмосферу наряду с большим количеством двуокиси серы попадают сероводород, сульфаты и элементарная сера. Эти соединения поступают главным образом в нижний слой тропосферу, а при отдельных, большой силы извержениях наблюдается увеличение концентрации соединений серы и в более высоких слоях - в стратосфере. С извержением вулканов в атмосферу ежегодно в среднем попадает около 2 млн. т. серосодержащих соединений. Для тропосферы это количество незначительно по сравнению с биологическими выделениями, для стратосферы же извержения вулканов являются самым важным источником появления серы.
3. Поверхность океанов. После испарения капель воды, поступающих в атмосферу с поверхности океанов, остается морская соль, содержащая наряду с ионами натрия и хлора соединения серы - сульфаты.
Вместе с частицами морской соли ежегодно в атмосферу попадает 50 - 200 млн. т. серы, что гораздо больше, чем эмиссия серы биологическим путем. В то же время частицы соли из-за своих больших размеров быстро выпадают из атмосферы и, таким образом, только ничтожная часть серы попадает в верхние слои или распыляется над сушей. Следует также учесть, что из сульфатов морского происхождения не может образоваться серная кислота, поэтому с точки зрения образования кислотных дождей они не имеют существенного значения. Их влияние сказывается лишь на регулировании образования облаков и осадков.
В результате деятельности человека в атмосферу попадают значительные количества соединений серы, главным образом в виде ее двуокиси. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов.
Содержание серы в некоторых видах топлива.
При сгорании нефтепродуктов SO 2 образуется гораздо меньше, чем при сгорании угля. Кроме того, источником поступления в атмосферу SO 2 является металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд меди, свинца и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты, целлюлозно-бумажная промышленность, предприятия по переработке нефти и др.
Содержание серы (несколько процентов) в угле достаточно велико (особенно в буром угле). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии. Содержание диоксида серы в атмосфере фоновых районов европейской части России в холодное время года изменяется от 0,0046 мг/м 3 на северо-западе до 0,007 мг/м 3 в юго-восточной части региона. В теплое время года концентра
Сера и окружающая среда курсовая работа. Биология и естествознание.
Объект И Предмет Дипломной Работы
Итоговая Контрольная Работа По М
Контрольная работа: Міжнародно-правове регулювання повітряних сполучень
Психология Деятельности Контрольная Работа
Реферат: Бридж во всех видах
Реферат: Информационное противостояние в арабо-израильском конфликте на Ближнем Востоке
Контрольная работа по теме Социальный прогресс
Реферат: История часов и часы в истории
Контрольная работа: Естествознание как отрасль научного познания. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Проект И Коммуникации
Реферат: Культурно-семиотическая концепция происхождения человека. Осмысление образцов культурологического исследования
Конкурс Дипломных Проектов Белгород
Курсовая работа по теме Анализ себестоимости услуг ОАО "Дубовкарайгаз"
Курсовая работа по теме Опытно-экспериментальная работа по развитию памяти у детей 4-5 лет
Реферат: Российская Федерация в 90-е годы ХХ века. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Классики русской философии и европейская философская традиция. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа по теме Экологическая политика США
Реферат: Контрабанда в системе уголовного права
Доклад по теме Обмен двуокисью углерода между атмосферой и океаном
Дипломная Работа На Тему Повышение Прибыли И Рентабельности На Предприятии (На Примере Пруп "Ммз Им. С.И. Вавилова")
Птицы и млекопитающие Новгородской области - Биология и естествознание реферат
Как дрессируют животных - Биология и естествознание презентация
Види-макрофіти як індикатори забруднення водних екосистем - Биология и естествознание курсовая работа


Report Page