Азот -- незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера -- неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.
Частично азот поступает из атмосферы в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электрических разрядов во время гроз. Однако основная часть азота поступает в воду и почву в результате его биологической фиксации. Существует несколько видов бактерий и сине-зеленых водорослей (к счастью, весьма многочи с ленных), которые способны фиксировать азот атмосферы. В результате их деятельности, а также благодаря разложению органических остатков в почве растения-автотрофы получают возможность усваивать необходимый азот.
Другие составные части воздуха не участвуют в биохимических циклах. (Криксунов Е.А., 1997.)
1.2 Загрязнение атмосферы
АТМОСФЕРА, газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом.(Советский энциклопедический словарь, 1988г.)
Атмосфера -- это та среда, в которой зарождается земной климат и погода со всеми их особенностями.
Атмосферный воздух, кроме постоянного состава, содержит различные вредные для природной среды примеси, концентрации которых изменяются в значительных пределах в зависимости от места поступления этих веществ в атмосферу. При этом загрязняющие атмосферу вещества могут быть в виде газов, паров или твердых частиц. По величине размеров частиц твердые выбросы подразделяются на выбросы в виде пыли (5-50 мкм) и выбросы в виде аэрозолей -- дыма и тумана (0,1-5 мкм).
Источниками загрязнения атмосферного воздуха являются природные и антропогенные процессы (источники, возникающие в результате жизнедеятельности человека). По объему природные выбросы вредных веществ могут превосходить антропогенные в несколько раз. Однако, как уже было отмечено, природные выбросы распределяются в атмосфере равномерно и образуют лишь фоновые концентрации. В то же время антропогенные выбросы образуются постоянно и имеют локальный характер, вследствие чего создают опасные концентрации вредных веществ в природной среде. Объемы выбросов загрязняющих атмосферу вредных веществ могут быть большими или сравнительно небольшими. В зависимости от этого загрязняющие атмосферу вещества подразделяются на массовые и специфические.
К массовым загрязнителям атмосферного воздуха относятся: диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и пыль. (Новиков Ю.В., 1991г.)
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.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
