Образование смесей загрязняющих веществ атмосферы

К наиболее ярким примерам образования синергических смесей загрязняющих веществ атмосферы можно отнести фотохимический смог и кислотные дожди. Ниже рассмотрим образование важнейших загрязнителей атмосферы, наносящих значительный ущерб живым и неживым объектам.

Смог

Порча растительности и резиновых изделий, приносящая серьезный экономический ущерб, раздражение слизистой оболочки глаз, все это обусловлено действием органических озонидов, перекисей и кислот. Органические кислоты, альдегиды и насыщенные углеводороды в той концентрации, какая была установлена в атмосфере смога в Лос-Анжелосе, не причиняли чувствительным растениям, например салату-эндивию, салату ромэн и шпинату характерных для смога повреждений (симптом «серебрение листьев» — «silver-leaf»). Однако смесь озонидов и других перекисных соединений, кислот и альдегидов (образующихся при взаимодействии озона и олефинов в низких концентрациях) вызывала симптомы, идентичные действию смога на полевые культуры. Подобные же поражения листьев растений вызывают продукты окисления ненасыщенных углеводородов, реагирующие с окислами азота при солнечном свете. Было установлено также, что продукты реакции озона или окислов азота с некоторыми олефинами, протекающей при солнечном свете, вызывали раздражение глаз при концентрациях, которые можно было предполагать в атмосферном воздухе Лос-Анжелоса. Путем экспериментальной фумигации сельскохозяйственных растений на корню удалось воспроизвести типичные для смога поражения продуктами окисления озона и олефинов с неразветвленной цепью, состоящей из 5 или 6 атомов углерода. Более высокие члены олефинового ряда — С7, С8 и С9, будучи превращены в соответствующие озониды и другие продукты, также наносили чувствительным видам растений повреждения в виде «серебрения листьев», однако они не были столь активными, как 1-пентен и 1-гексен.

Аналогичные результаты были получены и в том случае, когда растения подвергались действию паров крекинг-бензина или 1-гек-сена, двуокиси азота и солнечного света или ультрафиолетовых лучей. Одна двуокись азота с ультрафиолетовым облучением или без него, а также одни олефины при солнечном свете не оказывали таких воздействий.

Химические реакции в атмосферном воздухе

Ряд фотохимических реакций, которые могут способствовать образованию озона при смоге, включают фотохимическую активацию и фотолиз сернистого ангидрида, альдегидов и двуокиси азота, т. е. всех тех соединений, которые присутствуют в атмосферном воздухе Лос-Анджелоса и других городов.

Солнечная радиация, имеющая серьезное значение для фотохимических реакций, протекающих вблизи поверхности земли, имеет длину волн в пределах от 8000 до 2900 Аº. Интенсивность излучения относительно велика для волн с длиной выше 3150 Аº; ниже 3000 Аº его интенсивность резко снижается. Это исключает возможность протекания таких реакций на больших высотах, в верхних слоях атмосферы. Таким образом, только фотохимические процессы в газовой фазе, которые могут протекать в нижних слоях атмосферы, происходят с участием загрязнителей, являющихся результатом деятельности человека (если не учитывать их природных источников — вулканов и лесных пожаров). Вещества, содержание которых в атмосфере мало, должны обладать высокой удельной адсорбционной способностью по отношению к волнам указанной длины для того, чтобы служить основным реагентом. С другой стороны, вещества, присутствующие в воздухе в больших количествах, могут являться основными фотохимическими реагентами при слабом поглощении ими лучистой энергии.

Озон может образовываться в нижних слоях атмосферного воздуха в качестве побочного продукта фотохимической реакции окисления сернистого ангидрида в серную кислоту при солнечном свете. Если предположить, что первоначально образуются лишь активированные молекулы SO2, то реакция должна проходить ряд последовательных стадий. Некоторые из таких молекул возвращаются в исходное coстояние, другие будут реагировать с кислородом.

S02 + hv = S02

S02 + О2 = S04

S04 + 02 = S03 + 03

H20 + S03 = H2S04

Этот процесс имеет низкий коэффициент отдачи. Обычно при высокой концентрации сернистого ангидрида образовавшийся озон очень быстро реагирует с молекулами S02 с образованием серного ангидрида и кислорода. В загрязненном воздухе, где концентрация S02 меньше, чем 1 часть на 1 млн., озон может длительно присутствовать наряду с этим газом или реагировать с органическими загрязнителями, такими, как ненасыщенные углеводороды.

Перейти на страницу: 1 2 3

Экологические заметки

Рекреационное использование заповедников и заказников России
Целью исследования данной работы является рекреационное использование заповедников и заказников России. Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных услови ...

Циркуляция загрязняющих веществ в природе
Человечество в последнюю четверть двадцатого века вступило в эпоху всемирного эколого-экономического кризиса. Он еще в 70-е годы заявил о себе как энергетический кризис. И лишь сп ...

Экологическая обстановка в г. Новосибирске
В целом по России качество здоровья населения на протяжении последних десятилетий не только не улучшалось, что было бы естественным в условиях научно-технического прогресса во всех ...