Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Вопросы к экзамену по дисциплине Химия Окружающей Среды - файл 1.doc


Вопросы к экзамену по дисциплине Химия Окружающей Среды
скачать (273.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc274kb.16.11.2011 14:35скачать

содержание

1.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Атмосфера

ХОС комплекс научных дисциплин, объектом изучения кот. явл. хим. процессы в ОС. Напр., химия воды, почв, атм. воздуха, гемохимия..

Экологическая химия эта наука даёт представление о хим. процессах, протекающих в ОС под влиянием антропогенной деятельности и о воздействии ЗВ на состояние ОС.

Атмосфера - это составная часть биосферы, представляет собой газообразную оболочку Земли, вращающуюся вместе с ней, как единое целое. Атмосфера явл. самым маленьким геологическим объектом на земле. Масса атмосферы 0,0053*1024г, гидросферы 2,4*1024г, земной коры 24*1024г, мантии 4000*1024г, ядра 1900*1024г. Причём, примерно 90% массы воздуха находится на высоте <15км, 99% - <30км, 99,9% - до 48км от поверхности Земли.

Значение атмосферы: 1. человек потребляет от 5 до 100 л/мин воздуха. 2. атмосфера надёжно оберегает нас от многочисленных космических опасностей(УФ, осколки метеорита). 3. газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного нагревания и остывания, т.е. нет резких перепадов температур. 4. большое значение в распределении света: атм. воздух разбивает солн. лучи на мн-во мелких луче, т.е. создаёт то равномерное освещение, к кот. мы привыкли. 5. служит проводником звуков.

Свойства атмосферы: 1. ограниченные размеры => она оч. чувствительна к загрязнению. 2. высокая степень перемешивания в пределах всего объёма как в гориз., так и вертик. направлениях. в гориз. благодаря вращению Земли; в вертик. результат нагревания поверхности Земли приходящими солн. излучениями. 3. постоянство состава главных компонентов и чрезвычайно высокая изменчивость мн-ва малых примесей атмосферы.

На 99,9% по объёму воздух нижних слоёв атмосферы (до 90-100км) составляют N2, O2, Ar, H2, инертные газы(He, Ne, Xe). Все остальные компоненты изменяются как по времени, так и в различных частях атмосферы.


Непостоянные газовые примеси природного происхождения:

-водяной пар - конц. зависит от высоты слоя воздуха, т.е. основная масса воды распределяется в слое воздуха до 6км; зависит о времени года, от географ. широты. (сам. влажная зона на экваторе), от температуры.

-оксиды азота( NO, NO2) образуется при электрических зарядах во время гроз

-аммиак образуется в результате распада органических азотсодержащих веществ

-взвешенные вещества м.б. различного природного происхождения, состоять из солевых частиц

-озон образуется в чистой атмосфере в результате фотохим. процессов и при электронных разрядах. Кольцо озона окружающий Землю слой, эквивалентная толщина кот. на высоте 25-30км составляет 0,3см при НУ (00, 765мм рт. ст.)

Состав сухого атм. воздуха на уровне моря в %объёмных.

1)азот 78,084%об

2)кислород 20,948%об

3)аргон 0,944%об

4)CO2 3,65*10-2 %об

5)Неон 1,818*10-3 %об

6)Гелий 5,24*10-4 %об

7)Озон зимой -2*10-6 %об, летом -120*10-6 %об

8)NO 2*10-6 %об

Атмосфера делится на слои, кот. различаются температурой, степенью ионизации молекулы, давлением. Атмосфера делится на верхнюю (мезосфера, термосфера) и нижнюю (тропосфера, стратосфера).

Тропосфера: 0 (8-18)км над уровнем моря, t=15-(-56)

Стратосфера: (8-18) (50-55), -56-(-2)

Мезосфера: (50-55) (80-85), -2 (-90)

Термосфера: (80-85) 1000, -92 - 1200

Основная энергия Солнца поступает на Землю в виде коротковолновой радиации. При этом нагревается подстилающая поверхность и как всякое нагретое тело будет излучать в ИК излучении длинноволновое излучение. Часть этого излучения поглощается воздухом, в результате чего возникает конвекция, т.е. подъём нагретого воздуха. По мере подъёма воздуха происходит его охлаждение и => наблюдается отрицательный высокий градиент температур. Температура падает на 0,5-0,6оС на каждые 100м высоты (в тропосфере). Тепловой режим стратосферы определяется содержанием в ней переменного компонента озона.

О2 + h V à 2Оо t = 242нм

Оо + О2 à O3 +м*

O3 + h V àО2 + Оо t < 310нм

O3 + Оо à 2Оо + 392кДж

м* - молекула О2 или N2, принимающие на себя избыточную энергию.

Выделение тепловой энергии при разрушении озона приводит к изменению знака высотного градиента. В мезосфере конц. озона ничтожна, поэтому температура в не йниже. В термосфере значительное понижение температур обусловлено тем, что молекулам в сильноразреженной атмосфере сообщается высокая энергия поступательного движения (и связанная с ним высокая температура) за счёт прямого солн. излучения с оч. короткой длиной волны t < 120нм. Внешней оболочкой атмосферы явл. экзосфера, кот. начинается с высоты 1000км и простирается на огромное расстояние постепенного перехода в межпланетное пространство. Экзосфера явл. областью диссипации атм. газов процесс преодоления атомами и ионами поля притяжения Земли.

Давление в атмосфере с высотой монотонно и равномерно уменьшается. При давлении на уровне моря при НУ (101,3кПа, 288К) международная барометрическая формула для тропосферы выглядит так: Р(н) = 101,3(1- 6,5*Н/288)5,255 (кПа), где Н высота в м.


Загрязнение атмосферы.

Под загрязнением атмосферы в РФ понимается (ГОСТ 17.2.1.04-77) изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей. Это результат выбросов ЗВ из различных источников. 2 главных источника: естественный и антропогенный (искусственный). ЗВ вещество, не входящее в постоянный состав атмосферы и неблагоприятно воздействующий на ОС и здоровье человека.

Выделяют некоторые ЗВ, 106 т/сутки:

ЗВ/ест.ист./анторп.ист:

SO2/-/0,4

H2S/0,3/0,01

NOx/2/0,2

NH3/3/0,01

Углеводороды/2/0,2

СО/10/1

СО2/3000/50

Самым опасным явл. антропогенное поступление ЗВ в атмосферу, т.к. они накапливаются в зоне обитания человека.

Естественные источники загрязнения атмосферы.

I. Биологические источники

1)СО2 и Н2О

СН2О +О2 =СО2 + Н2О

2) Метан,образ в болотах при микробной деструкции орг в-ва

СН2 +Н2 =СН4+ Н2О

Растения выделяют множество других углеводородов(биогенных)Пример: хвойные деревья выделяют изопрен

И их колич-во 600 млн тонн в год в расчете на чистый углерод.

3) Микроорганизмы,вызывающие распад азотсодержащих в-в поставляют в атмосферу аммиак (70 млн тонн в год)

Гидролиз мочевины NH2CONH2+H2O=2NH3+CO2

Антропог вклад аммиака 4 млн тонн в год

4) Под воздействием нитробактерий аммиак окисляется до нитритов и нитратов (нитрофиксация)

5) В анаэробных условиях микроорганизмы восстанавливая нитраты поставляют в атмосферу азот N2 и оксид азота N2O

6) Сера в атмосфере в виде сероводорода

Диметилсульфид CH3SCH3 dв рез-те жизнедеятельности бактерий и водорослей

COS-карбонил сульфид

CH3SH метил меркаптан

II. геохимические

1)извержение вулканов SO2 ежегод выброс 20-40 млн тонн в год

COS 0,002 млн тонн в год

HCl 8 млн тонн в год

HF 0,4 млн тонн в год

Газы невулканического происхождения Гелий,аргон,радон

Аргон накапливается в атм за счет радиактив превращения калия(40 К),содержащегося в горных породах. Калий содержит примерно 0,01 % изотопа 40 К,кот радиоактивен

Гелий и радон предст собой продукты радиоактивного распада урана и тория. Но они не накапливаются в атмосфере

Гелий-уходит в межпланетное пространство

Радий-период полураспада 3,8 суток

2) мировой океан

СО,масса поступающ газа 100 млн т в год,диметилсульфид 30-50 млн т год,сероводород 15 млн т в год

3)Атмосферные источники-это реакции,протекающие в атмосфере химич превращения в атм, связаны с переходом восстановленных форм химич соединений в окисленные

Антропогенное загрязнение атм воздуха

К основным источ промышленного загрязн атм воздуха относятся:

-предприятия энергетики (металлургия,стройматериалы, химич и нефтехимич промышл,автотранспорт)

1)Образ загрязн в-в,при сжигании топлива

Наиболее широкое применение в кач-ве топлива находят:

-твердое топливо(угли,сланцы,торф,древесина)

-жидкое топливо(мазут)

-газообразное (природный газ)

Основными компонентами угля,древесины,мазута явл:

Углерод,водород,кислород,сера,азот, а также некоторые Ме в виде оксидов

Природный газ перед использованием очищают от содерж в нем соединений серы,чтобы предотвратить коррозию трубопровода.

Кол-во серосодерж соединений в топливе зависит от места его добычи и от типа топлива.Содерж колеблется от долей % до 5%

В мазуте сера предст в виде органич соединений,а в угле пополам(орг в-во+неорг сера) представленная в виде перита FeS2 и MgS

Сжигание топлива происх при температуре 1400-1800 С в присут воздуха.

При сжигании топлива происх окисление соединений водорода и углерода,сопровождающиеся выделением энергии

C+O2=CO2 +94,0 ккал\моль

H2+0.5 O2=H2O +68,3 ккал\моль

Если кол-во О2 недостат для полного окисления углерода,то С+0,5О2 =СО 24,ккал\моль

Часть СО2+С=2СО -410 ккал\моль

При недостатке кислорода может может выделяться большое кол-во оксида углерода 9СЩ) по сравнению с полным сгоранием кол-во выдел тепла уменьшается

Сера

S+O2 =SO2 SO2 -катализ SO3

Выбросы состоят из 1% SO2 и 99%SO3

При сжигании топлива содерж S в атм выделяется SO2 до 2 г\м3

В процессе горения выделяется NO, источником его образ явл частично азот,содержащийся в топливе,ост часть образ в рез-те реакций с атм азотом

Р-я Зельдовича N2+O2=2NO -42,3 ккал\моль

Чем выше температура,тем больше ускорение эндотермич р-ии

При температ более 600 С NO2 не образуется

Попадая в атм NO медленно превращается в NO2 путем слож фотохимич р-ий

Состав дымовых газов: 90-95% NO и 10-5%NO2

NO2- 2 класс опасности NO-3 класс

При горении прир газа не содержащего серы и азота оксиды азота образ лишь в рез-те реакций с участием атм азота

Колич-во оксидов серы в продуктах сгорания зависит только от содерж серы в топливе. Образ тверд частиц при горении зависит от содержания ТВ негорючих материалов в топливе и от полноты сгорания углерода

3,4-бензопирен C20H12-канцерогенное в-во,образ в рез-те пиролиза угля и углеводородных топлив при темпер более 600 С и обнаруж в сажах и дымовых газах.

ТЭЦ и котельные не создают превышения ПДК по этому в-ву,такие зоны обычно создаются консохимич.,нефтеперабат предприятия,а также автомобильным транспортом.

2) сульфатное производство целлюлозы

В котел загружают щепу и через мерники заливают белый щелок. В кач-ве актив компонента,который содержит смесь гидроксида и сульфида Na (NaOH+Na2S) содержимое нагревают до температуры 165-175 острым паром .Периодически из котла делают сдувку (выходят пары скипидара,пары воды,сероводорот)

Далее опорожнение котла,например снижают давление в варочном котле,либо сцеживают горячей выдувкой.Далее промывка целлюлозу на вакуум фильтрах,где от целлюлозы отбирается черный щелок (он дальше отправляется на регенерацию затрач на варку химикатов)

ROCH3 + Na2S = RONa +CH3SNa

CH3SNa+ ROCH3=CH3SCH3 +RONa

2CH3SNa +0,5 O2+H2O=CH3SSCH3+2NaOH

NaHS +ROCH3=CH3SH+RONa

Na2S-гидролиз-NaHS-H2S

R-лигнин

CH3SNa меркаптит Na

CH3SH (метилмеркаптан)обладает высокой летучестью CH3SH темп кипения 5,6 С

Если 1 м3 содержит 46*10(6) в-ва, то уже чувств запах. Все эти в-ва действуют на ЦНС.

3) сульфитное производство

Основное ЗВ SO2

4) м/с предприятия

К основным источникам загрязнения атмосферного воздуха предприятиями машиностроительного комплекса относятся:

1. литейные цеха

2. гальванические

3. окрасочные

4. обработка деталей (механическая)

Обязательно котельная, водоочистка, обеспечение энергией.

Литейный цех (производство) - уменьшенный вариант металлургического производства, цель получение отливок из чугуна и стали. Сырье чугунный и стальной лом. Процесс плавления происходит в печах вагранка или в электроплавильных печах (индукционные для чугуна; индукционные или электродуговые печи).

Вагранка печь для плавления лома, водоохлаждаемый металл цилиндрический кожух внутри обложенный огнеупорным кирпичом. Внизу этой формы имеются спец. Устройства фурмы; они расположены по периметру, в него подается воздух, в эти вагранки помещают шихту (лом чугуна или стали, потом туда засыпается кокс и известняк для удаления пустой породы). Известняк при повышении t разлагается на CO2, CaO , CaO взаимодействует с веществами пустой породы (кремнеземы) в результате образуются шлаки (алюмосиликаты, силикаты и т.д. )

При этом выделяется много CO при неполном сжигании, С = 4-20 г/м3. Воздух очень запыленный (пыль из окислых металлов) > 10 г/м 3. Кроме этого SO2 > 1,5 г/м3, оксиды азота 0,5 г/м3. Т= 160 600 на выходе.

Электроплавильные печи цилиндр. емкости в стальной оболочке, в котором вставлены 3 графитовых электрода, на кот. подается ток, при выделении тепла сталь плавится. Выбросы по качественному составу аналогичны, Т газов = 1000 С.

Гальваническое производство связано с нанесением покрытий на поверхность изделия.

Подготовка: 1. Механическая, которая связана с удалением поверхности деталей грязи, неровностей, царапин (Пескоструйная, гидрообразивная, шлифование), при этом выделяется пыль.

2. обработка в растворе обезжиривание ( в бензине и др.) либо щелочная) очистка это делается в опред. ваннах. В воздух идут пары растворителей, аэрозоли моющих средств, 100 мг/м3.

3. Химическое травление производится в ваннах из кислотоупорного материала. Травление производят кислотами HCl, H2SO4, HF, HNO3, H3PO4 конц. От 15-20 %.

Травление удаление ржавчины, улучшение свойств. Концентрация паров 10 мг/м3.

Нанесение покрытий исп. растворы, помещенные в гальванических ваннах в качестве электролитов исп раствор соли (хромирование, медление Cu, Ni, Zn) в растворе серной кислоты. Через раствор барботирует воздух,t в ванне >= 50 C . Cr, Ni, Zn в виде аэрозолей поднимаются и удаляются вытяжкой. Для очистки выбросов используются фильтры.

5) автотранспорт

Повышена конц. бензопирена, оксидов азота. Двигатели внутр. сгорания исп. топливо бензин и дизельное, кот. состоит из углеводородов. Бензин смесь углеводородов разного строения фракций C4H12. Дизельное состоит из углеводородов с более высокой молекулярной массой. При сгорании этого топлива в атмосфере выделяется > 200 различных веществ.

Состав выхлопных газов:

N2 74-78 %

O2 до 8 % у бензина,

18 % -дизель.

H2O пар бенз 5,5 %

дизель 4 %

CO2 до 12 %

CO бензин до 10 %,

дизель до 0,5 %

оксиды азота бензин до 0,8 %

Дизель 0,5 %

углеводороды бензин до 3 %

дизель до 0, 5 %

альдегиды бензин до 0,2 %

дизель 0,009 %

сажа бензин 0,04 г/ м3

Дизель 1,0 г/ м3

Хим. состав выхлопных газов зависит от сжигаемого топлива и от режима работы двигателя. Нагр. В выбр. Бензинового двигателя содержит > CO, углеводородов, однако, < сажи.

Выбросы дизельных двигателей имеют характерный дым и запах (оксиды N2 и др.) Наиболее худший режим по выбросам оксида азота соотв. повышенный и средний режим скорости, а холостой ход приводит к выбросам CO и углеводородов. Выбросы SO2 обусловлены содержанием серы в топливе. По новым стандартам (евро-4) в бензине должно быть < бензола, а в дизельном меньше серы.

Биотопливо 85 % этанола, 15 % бензина.

Распространено в Швеции, Бразилии. В качестве сырья исп. пшеница, но топливо экспортируется в Китай, в Россию нельзя нет закона об обороте спиртосодержащих продуктов, большой налог на ввоз. В среднем на долю транспорт приходится 60 % общего загрязнения, поступающего в атмосферу, на промышленность 17 %, энергетика 14 %, все ост. 9 %.

При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которого загрязняющее в-во сохраняется в ней. τ = А/ Q, где τ время прибывания ЗВ в атм. А кол-во в-ва в атмосфере в ед массы. Q скорость ывода в-ва из атмосферы в ед. массы на ед. времени.

Для исх. вещ-в

N2 10(6)-10(7) лет

O2 10³-10(4) лет

CO2 5-10 лет

H2 4-8 лет

CH4 4-7 лет

N2O 2,5 - 4 лет

O3 0,3 2 года

CO 0, 2 0,5 лет

NO2 8 11 суток

H2O до 10 суток (4 5)

SO4(2-) до 10 суток

NO до 9 суток

NH3 до 5 6 суток

NO3(-) до 5 суток

SO2 2 4 суток

H2S 0, 5 4 суток

Выводы: Вещества с большим временем пребывания могут накапливаться в атмосфере в относительно высокой концентрации по сравнению с теми, время пребывания, кот. меньше. Если τ большое, то у в-ва будет досаточно времени, чтобы хорошо перемещаться в атм., и, таким образом, наблюдается его высокое постоянство по всему земному шару. Если ТАо мало высока вероятность только локального пребывания. ЗВ с коротким ТАО легко удаляются из атмосферы в процессе поглощения их растениями, водой, но наиболее частой причиной короткого времени пребывания газа в атм. Служит причина протекания хим. р-ций, например, наиболее реакционно-способной явл. OH.

Вещ-ва, у кот. низкие скорости реакций имеют большое время пребывания в атмосфере ( например N2O, CH4, фрионы )

Большинство ЗВ удаляются дождём => имеют время пребывания, соответствующему времени пребывания воды в атм-ре.


Классификация и характеристика ЗВ.

Основные, типовые ЗВ

1 Твёрдые частицы, аэрозоли

2 SO2

3 Оксиды азота ( NO и NO2 )

4 Оксиды углерода

5 Углеводороды

ЗВ приземного слоя в атмосфере можно классифицировать по агрегатному состоянию:

1.Газы и пары, включающие как истинные газы, так и парообразные вещ-ва с t кип до 200.

2. Аэрозоли, сод. твердые и жидкие частицы.

ЗВ могут классифицировать по принципу их действия на человека:

1 Тяжелые металлы

2. Аллергены

3. Радиоактивные

4. Канцерогены

По хим. составу

Соед. Серы: неорг ( SO2, CS2 и т. д. ); орг. (тиолы ММ, ДМС, ДМДС)

соед. Азота: неорг ( NO2-, HNO3, NH3); орг. (амины(CH3NH2) ПАН- пироксиацетилнитрат)

соед. Галогенов: неорг. (HCl, F, Br, SiF4);орг. (ДДТ, хлорированный углеводород, фрионы)- фрион 11- CFCl3

фрион 12 CFCl2

бифинилы

соед. Углерода: неорг. (CO и CO2); орг. (углеводороды, спирты, эфиры)

По запаху: Орг. и неорг. соед. Ощущаются человеком при низких концентрациях сущ. Несколько школ (японская, по Штерну и т. д.)

Пыль классифицируется по качественному составу:

Пыль содержит токсичные компоненты; фиброгенный эффект пыль асбеста, тальк, слюда; пыль, имеющая раздражающее действие стекловолокно, хлопок и т.д.


Почва. Строение. Происхождение. Функции. Свойства.

Факторы, влияющие на образование почвы:

1. Материнская порода.

Гранит крупная песчаная почва. Карбонатная материнская порода известняки, сланцы почва сод. большое кол-во солей.

В составе почвы есть первичные и вторичные минералы. Первичные которые были в составе мат. породы (кальцит. полевые шпаты, слюда). Вторичные, кот образ. в рез-те физикохим. процессов (коалит, доломит, гипс, оксиды железа и алюминия).

2. Климат.

тропики почвы красноватого цвета из-за оксидов железа. Орган. в-во быстро минерализуется, слои большие больше 3м.

тундра процесс образования почвы более медленный, толщина горизонта 0,5-0,9м, почвы темноокрашенны.

умеренная зона наиб. хороший тип почвы для с/х

3. Рельеф

Склоны почвы с пониженным влагосодержанием. Солнечный склон или затемненный будет разный температурный коэффициент, т е различный прогрев.

Во впадинах или низинах повышенное влагосодержание, б. кол-во орган. в-ва. Если повышенная затопляемость торфяные почвы.

4. Растения и животные

их остатки служат орган. в-ом. микроорганизмы участвуют в дыхании почвы. Есть простейшие животные, кот. разрыхляют и перерабатывают почву(калифорн.червь)

5.Время

В среднем определенный по свойствам почвенный горизонт образ. за 200 лет.

6. Деятельность человека

человек использует почву, в рез-те он ее загрязняет.


Загрязнения:

параметрическое изменение физ. св-в почвы, ингредиентное загрязнение хим. в-ми, стациальнодиструктивное - затопление, распахивание земель.

Почва занимает 29,2% всей Земли.Толщина литосферы 50-80 км на материках, на дне океана 5-10 км. Литосфера и почва образуют биолитосферу. почвенный слой педосфера.


Почва образуется по след этапу:

1 разрушение мат породы под действием физ и хим параметров. Хим (окисление, гидролиз, выщелачивание), физ (ветер, перепад температур). В результате образуется рухляк. Почва приобретает агрегатность, влагоемкость, воздухо и водопроницаемость.

2 пит в-ва растений (К,Р) становятся доступными для растений.

3 накаплив. орган. в-во в почве, кот наз. гумус, он обуславливает плодородие.

Функции почвы

1.обеспечение существования жизни на земле (почва является следствием от жизни деятельности микроорганизмов, а с другой стороны почва является условием их существования).

2.участие в геологическом и биологическом круговороте веществ

3.регулирование химического состава атмосферы и гидросферы

4.регулирование процессов в биосфере

5.аккумуляция органического вещества и связанной с ним энергии


Составные части почвы

1.твердая фаза органические, минеральные и органоминеральные компоненты. Минеральная часть песок, глина, оксиды железа и алюминия. Органическая часть гумус, фракции органического в-ва, остатки микроорганизмов. Органоминеральная часть соединения органических к-т и глины.

2.жидкая фаза (почвенный раствор). Гигроскопическая вода вода, прочно связанная с почвой (попадает из воздуха). Капиллярная заполняет поры и пустоты, гравитационная попадает после дождя.

3.газовая фаза (почвенный воздух). Газы, выделяющиеся в процессе дыхания микроорганизмов (углекислый, метан, сероводород).

4.Живая фаза. Микроорганизмы и простейшие.

Физико-механические свойства почвы.

1.цвет

2.влажность

3.влагоемкость

4.водопроницаемость

5.плотность. Объемный вес масса почвы, отнесенная к объему почвы и воздуха. Удельный вес масса почвы, отнесенная к ее объему (истинная плотность). Кажущаяся плотность учитывает порозность.

6.структура. Гранулометрический состав массовое соотношение относительное процентное в составе твердых частиц различной крупности выделяемый в пределе условной группы частиц одинакового размера - фракций. Мех. состав распределение частиц по размерам или по фракциям

Почвы в зависимости от структуры классифицируются: гравий, песок (крупный, средний, мелкий), пыль (крупная, средняя, мелкая), ил (грубый, тонкий), коллоиды.

Качинский классифицировал почвы по структуры. Охотин классифицировал грунты, ввел понятие физическая глина и физический песок. Вадюнин и Корчагин придумали метод шнура.


Аэрозоли (двухфазная система) под атмосферными понимают совокупность взвешенных частиц с размерами превышающими молекулярные ( > 9 нм).

Роль в атм.:

1) Аэрозоли имеют большое влияние на формирование радиационного режима планеты. В зависимости от размера и состава частиц вносят определенный вклад в отражении, поглощении, рассеянии коротковолновой радиации солнца и длинноволнового потока теплового излучения подстилающей поверхности.

2) Влияют на формирование гидрологического режима атмосферы, частицы определенного химического состава и размера служат ядрами на которых происходит конденсация водяного пара и конденсация воды.

3) Поверхность твердых и внутренний объем жидкокапельных аэрозолей может служить местом различного рода химических реакций, скорости которых будут определяться каталитическими свойствами поверхности этих частиц.

4) Интерес аэрозоля представляет состав (соединения тяжелых металлов, канцерогенных ароматических углеводородов, полихлорированные соединения различных классов бифенилы, пестициды ). Они мелкодисперсные, поэтому легко попадают в дыхательные пути.

Классификация аэрозолей.

Ι Аэрозоли подразделяют в зависимости от дисперсности и роли, которые они выполняют в метеорологических процессах атмосферы.

1) Группа частиц с d<0.1 мкм частицы Айткена. Относительное число в атмосфере ω=90%. Но т.к. они маленькие, то их масса 20% от общей массы частиц. Пример: при горении природного газа; в процессе конденсации паров с высоким парциальным давлением (пары HCl). Влияют на электрическую характеристику атмосферы электропроводимость.

2) 0,1≤d≤1 мкм Большие частицы (частицы Ми) относительное число в атмосфере ω=9,9% , но их масса 31% от общей массы. Образуются за счет коагуляции частиц Айткена или их роста в результате конденсации различных газов(H2O пар). Эти частицы влияют на оптические свойства атмосферы, рассеяние или поглощение коротковолновой или инфракрасной радиации, кроме того, влияют на процессы облакообразования (ядра конденсации).

3) d>1 мкм Гигантские частицы ω=0,1%, но по массе 49%. Образуются при разрушении горных пород, продукты испарения воды, мелкая фракция вулканического пепла, фрагменты растительности и др. Влияют на процессы осадко и облакообразования (ядра конденсации); формируют химический состав атмосферы; влияют на оптические свойства атмосферы.

ΙΙ Могут быть разделены по способам их возникновения

1)Конденсационные образуются при объемной конденсации пересыщенных паров веществ или охлаждении газообразных продуктов горения и последующая агрегация молекул(сжигание топлива). Образуются частицы 1и 2 группы.

2)Дисперсионные образуются при диспергировании твердой и жидкой фаз вещества. Например разрушение горных пород, выветривание почвы(частицы 3 группы).

3)Образуются в результате химического взаимодействия веществ, которые находятся в атмосфере (образование капелек серной кислоты).

ΙΙΙ По происхождению

1)естественное выветривание, разрушение горных пород и т.д. (основное количество ~70%)

2)антропогенное.

ΙV Свойства аэрозольных частиц на разных высотах атмосферного слоя различаются:

1)Тропосферные (основная масса) где их средняя продолжительность пребывания 10 дней. Тропосферные аэрозоли формируются из различных источников:

А) Океанические аэрозоли

Б) Терригенные аэрозоли выветривание почв и горных пород.

В) Вулканические извержения

Г) Сжигание различной биомассы

Д) Антропогенные выбросы

Состав тропосферного аэрозоля до высоты 3 км:

Большие частицы:

-50% - сульфаты в форме сульфата аммония;

-35% - частицы почвенного происхождения, состоящие из 53% SiO2, 13% Al2O3, 7% Fe2O3, 23% прочие оксиды;

-15% - морская соль

Более 3 км: 60% - сульфаты, 40% частицы почвенного происхождения.

2) Стратосферные продолжительность пребывания в пределах от нескольких месяцев до нескольких лет (из-за разряженности воздуха). Значительная часть стратосферных частиц находится в слое толщиной несколько км. Середина этого слоя на высоте 18-20 км (слой Юнге) исследования показали, что большие частицы состоят в основном из капель H2SO4 , соединений сульфата и пирсульфата аммония, образуются в результате реакций диоксида серы поступающего из нижних слоев атмосферы. В нижних слоях он берется при извержении вулкана. Существование слоя Юнге связано не только с поступлением вещества при извержении вулкана, а главным веществом является карбонил сульфит COS , который образуется при сжигании топлива, выделении из земных недр, продукт жизнедеятельности микроорганизмов, кроме того образуется в тропосфере из короткоживущего CS2(время жизни CS2 0.2 года).

CS2+O°H = COS + HS

А время жизни COS в тропосфере ~1год и при этом значительная его часть переносится в стратосферу, где подвергается фотолитическому распаду

COS + hν = CO + S°

S° + O2 = SO2

Слой Юнге оказывает влияние на потоки коротковолновой радиации (задерживает) и на длинноволновые потоки, поэтому увеличение этого слоя приводят к изменению климатических условий. Гигантские частицы в стратосфере имеют космическое происхождение.

Загрязняющие вещества, действующие в глобальном масштабе:

1)CO2

2)Взвешенные частицы

Глобальное потепление. Связано с наличием в атмосфере парниковых газов(CO2, метан, оксиды азота, фреоны и др.), которые поглощают длинноволновое излучение, выделяемое землей, при этом нагреваются сами и греют атмосферу


Химические реакции в атмосфере.

Свободные радикалы в атмосфере.

Большинство газообразных ЗВ, попадающих в атмосферу находятся в восстановленной форме или в виде оксидов с низкой степенью окисления. Анализ атмосферных осадков показывает, что возвращаемые на землю ЗВ представлены в основном соединениями с высокой степенью окисления(серная кислота, азотная). Атмосфера большой окислительный резервуар. Процессы окисления могут проходить по 3 направлениям:

1)Окисление непосредственно в газовой фазе.

2)Окислению предшествует абсорбция частицами воды и в дальнейшем процесс окисления происходит в жидкой фазе или в растворе.

3)Окислению предшествует адсорбция загрязняющих веществ на поверхности твердых частиц взвешенных в воздухе.

Скорость процессов окисления загрязняющих веществ молекулой кислорода в газовой фазе, при характерных для тропосферы t и p, очень мала. Молекулярный кислород не является причиной окисления загрязняющих веществ в газовой фазе. Последние исследования показали основную роль в процессах окисления, протекающих в газовой фазе, играют свободные радикалы. Имея по одному не спаренному электрону на внешней электронной орбитали, свободные радикалы являются сильными окислителями и принимают самое активное участие в процессах окисления загрязняющих веществ в газовой фазе атмосферы.

Гидроксильный радикал. HO°

Его образование для стратосферы и тропосферы различны. Для стратосферы: в верхних слоях атмосферы возможна прямая фотодиссоциация воды( H2O = H2 + HO°). В тропосфере образование можно разделить на 2 фазы: образование атомарного кислорода; образование гидроксилрадикала.

1 стадия: O2 + hν = 2O°

O3 + hν = O2 +O°

NO2 + hν = NO + O°

2 стадия:

O° + H2O = 2HO°

O° + CH4 = C°H3 + HO°

O° + H2 = HO° + H°

И еще может

HNO2 + hν = NO + HO° λ< 310нм

HNO3 + hν = NO2 + HO°

λ< 335нм

H2O2 + hν = 2 HO° λ< 300 нм

Образующийся H° может реагировать с кислородом с образованием гидропероксидного радикала

H° + O2 = HO2°

Гидропироксидный радикал образуется при взаимодействии с озоном и H2O2


O3 + HO° = HO2° +O2

H2O2 + HO° = HO2° + H2O

В результате реакции HO2° с NO

HO2° + NO = NO2 + HO°

HO2° +O3 = 2O2 + HO°


Химические превращения соединений серы в атмосфере.

S

H2S, SO2/ Механизм превращения H2S не установлен

Механизмы превращ. SO2 в атмосф:

1. Окисление SO2 связывают с переходом его в возбужд. Сост. Далее взаимод. С молекулярным O2 с образованием SO3

SO2+hv=SO2*

SO2*+2O2=SO3+O3 290<L<400 нм Последние исслед-я показ., что данный процесс стан. Значительным только на высоте 10 км и при конц. SO2 не меньше 1 мкг/м3., поэтому реакц. Окисления SO2 атмосферным кислородом не играет ведущую роль для тропосферы.

SO3+H2O=H2SO4

2. Процесс окисления SO2 значительно ускоряется, если в воздухе содержатся оксиды азота. В этом случ. Становится возможным протекание реакций с участием атомарного кислорода и свободного радикала *OH

SO2+O.+M=SO3+M M-молекулы N2,O2 в воздухе, которым передается энергия данной реакции.

Свободные радикалы-ведущая роль для тропосферы.

^ SO2+OH+M=HSO3- +M

HSO3+HO2=SO3+2OH

SO3+HO2=SO3+OH

SO3+H2O=H2SO4

Реакции превращения в газовой фазе

Реагируя с ионами Ме или NH3, присутствующими в частности атм. Влаги, H2SO4 частично переходит в соответствующие сульфаты. В осн. Сульфаты аммония, Са, Na. Образование сульфатов происходит и в процессе окисления на поверхности ТВ. Частиц, взвешенных в воздухе. В этом случ. Стадии окисления предшествует адсорбция, часто сопровождающаяся х.р. SO2+CaO=CaSO3 ; SO2+MgO=MgSO3. Далее сульфаты переходят в сульфиты, взаимодействуя с молек.кислородом.

Fe2O3, Cr2O7 и др. Ме, кот.могут присутствовать в воздухе ускоряют процесс окисления диоксида серы, явл. Kat. Процесс имеет место в сильнозапыленном возд.,содерж.значит.кол-во оксидов Ме.

3Й путь окисления SO2 связ. С пердварительной адсорбцией SO2 частичками воды. В дождь при выс.влажности атмосферы SO2 растворяется в частицах воды.

SO2+H2O↔H2SO4↔H++HSO3-↔2H++SO32-

Устанавл.динамич.равновесие м∕у растворенным в воде SO2 и ионами. При ph раствора <чем 3,5 в H2O отсутствуют ионы HSO3-,Нет ионов SO32- ? а для SO2 ~1.

С повышение ph до 7 и выше, доля растворимого в воде SO2 снижается до 0. В этихрастворах все соед. S нах. В виде HSO3- и SO32- Это чрезвычайно важно с точки зрения проц. Окисления SO2, т.к очень легко окисляются (HSO3- SO32-) до HSO4- даже в присутсвии озона и кислорода. В процессе окисления SO2 в жидк.фазе активное участие принимают свободные радикалы. HO2-гидропероксид R

HO2+H2O→H2O2+O∙ H H2O2 акт.участие в окислении до H2SO4

Конечный продукт окисления SO2 в растворе явл. H2SO4

Образование в виде мелкодисперсных аэрозолей с маленькой скоростью соединения

Вывод из атмосферы осадками и процессов сухого осаждения. Сам. Высок.коэф. -сух.осаждение SO2 и вымывание H2SO4 атм.осадками.

Выброс SO2

В первый момент после выброса в атм.практически отсутствуют ионы H2SO4 и сульфаты. Со временем доля SO2 в возд.снижается, одновременно растет доля серы в виде серной кислоты и сульфатов. При скорости ветра 8-9 м/скол-во H2SO4 в атмосфере достигает макс.спустя 10 часов после выброса,а сульфатов 30-40 часов.Результаты важны с точки зр.оценки последствий трансграничного переноса соединений серы.

Трансграничный перенос-перенос ЗВ на расст.более 100км. Т.о при оценке тр.гр.переноса соединений серы в возд.следует контролировать при отсутствии H2SO4 SO3- а не SO2


Химические превращения соединений азота в атмосфере.

В атм. NH3, NO2, соли аммония, HNO3

N2O3 →оксиды в

N2O4 → условиях тропосферы

N2O5 → неустойчивы

^ N2O3→NO+NO2 ; N2O4→NO2+NO2 ; N2O5→N2O3+O2 ; N2O5+H2O→2HNO3

Гемиоксид азота N2O

Осн.проц.вывода N2O из атмосферы связан с протеканием х.р.: 1) 2O+hV→N2+O. L<250 нм

2) 2O+O. →N2+O2 ; N2O+O. →2NO

Посколько в тропосфере конц.атомарного кислорода явл. Низкой и нет излучения с длиной волны 250нм, то молекулы N2O явл.устойчивыми. В стратосфере конц.атомарного кислорода увелич.с изменением спектра излучения и это приводит к увеличению скорости разрушения молекулы N2O. Оксид и диоксид азота в атмосфере подвергается взаимным превращениям NO+HO2→NO2+O.H (1) ; NO +O3→NO2+O2(2)

Константа при 250С (1) на 2 порядка больше чем (2)

Реакции с NO2

При реакц.с участием NO2 поглощ.излуч-я с L=410нм приводит к разрыву связей между атомами азота и кислорода и обр-ю атомарного кислорода и оксида азота.Последующ. реакция приводит к образ-ю молекул.кислорода и озона и регенерации NO2

NO2+hV→NO+O. (1) NO2+ O. →NO+O2 (2) O.+O2→O3 (3) NO+O3→NO2+O2 (4)

Регенерированный диоксид азота может вновь вступить в реакцию и этот процесс может повторяться многократно, пока ТЩ2 не превратится в азотную кислоту или в нитросоединения (с NH3)

Даже малые конц. NO2 в атмосфере могут явиться причиной образования значительных количеств атомарного кислорода и озона.

Важной частью атмосферного цикла азота является образование HNO3

NO2+O.H→HNO3 Часть азотной кислоты разлагается HNO3+hV→NO2+ O.H

Основное кол-во азотной кислоты выводится из атмосферы с осадками в виде растворов этой кислоты и её солей. Среди нитратов,присутсвующих в атмосфере осн.кол-во составляет азотно-кислый аммоний, кот.образуется в рез-те взаимодействия NH3 с кислотой.

Алканы.

Пропан. CН3СН2CН3 или RСН2R1

OH. + RСН2R1 = H2O + RСН.R1 (1)

RСН.R1 + O2 = RR1CHOO. (2) пероксидный радикал

Эти реакции протекают в загрязнённой атмосфере.

RR1CHOO. + NO = RR1CHO. + NO2 (3) алкоксидный радикал

RR1CHO. + NO2 = RR1CHO2NO2 (4) алкилнитрат

В результате (3) образуется алкоксидный радикал. При взаимодействии с О2:

RR1CHO. + O2 = HO2 + RCOR1 (5) образование кетона

Также этот радикал может распадаться:

RR1CHO. = RCHO + R или = R1CHO + R (6) образование альдегида

Напр., формальдегид это бесцветный газ с удушливым запахом, ядовит.

NO + HO2 = NO2 = OH. И реакция снова повторяется.

В результате происходит накопление альдегидов, кетонов и NO2. Эта схема реакций справедлива для низших алканов. С повышением числа углеродных атомов алкоксидные радикалы имеют тенденцию не столько к взаимодействию с О2 (5) или молекулярному распаду (6), а к изомеризации. Но всё равно конечным продуктом в присутствии О2 и NO2 явл. кетоны, альдегиды, спирты с достаточно высокой молекулярной массой


Алкены.

Бутен. H2C=CHC2H5 + OH. = H2O + H2C=CHC.HCH3 (1)

H2C=CHC.HCH3 +O2 = CH2=CHCHOO.CH3 (2) пероксидный радикал

CH2=CHCHOO.CH3 + NO = NO2 + CH2=CHCHO.CH3 (3) алкоксидный радикал

CH2=CHCHO.CH3 + O2 = HO2 + CH2=CHC=O-CH3 (4) метилвенилкетон

CH2=CHCHO.CH3 = CH2=CHC=O-H + .СН3 (5) акролеин (2 кл.оп., обладает оч. неприятным запахом, ПДКм.р.= ПДКс.с. = 0,03мг/м3)

Из схемы видно, что происходит накопление кетонов и альдегидов, что реакции инициируются гидроксильным радикалом и в условиях антропогенного загрязнения воздуха происходит превращение NO в NO2. (NO2 (hv)->NO + O, а атомарный кислород явл. первой стадией образования гидрок. радикала)

Превращение кислородсодержащих углеводородов.

Альдегиды представляют собой один из основных продуктов окисления у/в. В результате их превращений может образовываться значительное количество свободных радикалов (напр., НО2). В атм. формальдегид подвергается фотолизу (hv) и взаимодействию с ОН..

HCHO + hv = CO + H2 (1)

HCHO + hv = H. + HC.O (2)

HCHO + OH. = H2O + HC.=O (2)

H. + O2 + M = HO2 + M* (4)

HC.O + O2 = HO2 + CO (5)

В результате происходит накопление активных радикалов. В данном случае, это гидропероксидный радикал.

Уксусный альдегид.

CH3COH + OH. = H2O + CH3C.=O (1)

CH3C.=O + O2 + NO2 = CH3C=O-OONO2 (2) пероксиацетилнитрат (ПАН) сильно раздражает оболочку глаз, повреждает растительность, но оно неустойчивое и легко вступает во взаимодействие с NO:

^ CH3C=O-OONO2+NO = 2NO2 + CH3CO2. (3)

Кроме того: CH3C=O-OONO2 + OH. = O2 +NO2- + CH3C=O-OH (4) уксусная кислота


Биогенные у/в.

Это у/в, кот. выделяются растениями. Это естественное загрязнение.

Изопрен и альфа-пинен. Изопрен выделяется лиственными деревьями, а альфа-пинен хвойными. Продуктами фотоокисления изопрена явл. метилвенилкетон и метакролеин.

Смог в городской атмосфере.

Smoke дым, fog - туман. Название применяется для того, чтобы охарактеризовать такое состояние атмосферы, когда видимость понижена, а уровень загрязнений от пром. выбросов, выхлопных газов автомобилей и продуктов их реакций весьма высок.

Смог обладает сильно раздражающим свойством на людей, может вызвать расстройства здоровья. В городской атм. присутствуют ЗВ, непосредственно выброшенные в атм. первичные загрязнители (напр., дым). Но многие ЗВ подвергаются различным превращениям. Продукты этих реакций вторичные загрязнители. Различие между первичными и вторичными загрязнителями лежит в основе понимания разницы между отдельными типами загрязнения воздуха городов.

Существует 2 типа смогов: 1) восстановительные (типичные для р-на Лондона) и 2) фотохимические окислительные (типичные для р-на Лос-Анджелеса)

Восст. смог атм.явление, кот. встречается в большинстве пром. городов и представляет собой смесь дыма, смога и SO2. Обычно он достигает максимума рано утром при температуре воздуха от -1 до +4 и высокой влажности. Месяцы наиб. проявления декабрь, январь. Смог провоцируют выбросы в атм. при сжигании топлива. Вызывает кашель, действует на лёгкие. В 1952, 1962г. в Лондоне смог привёл к гибели людей.

Фотохим. окислит. смог вызван загрязнением воздуха выхлопными газами автотранспорта, содержащими оксиды азота. Достигает максимума около полудня при температуре +24-32 и небольшой влажности. Месяцы наиб. проявления июль-сентябрь. Основное топливо бензин; тип реакции окислительный. ЗВ: NOx, O3, органические вещества, ПАН, кетоны, альдегиды. Происходит накопление озона разрушает резины, NOx разрушает краски.

NO2 + hv = NO + O. (1)

O. + O2 = O3 (2)

NO + O3 = NO2 + O2 (3)

NO2 + hv = NO + O.

Так идёт реакция в отсутствии у/в и при этом конц. NO2 не достигает опасного уровня. Заметного накопления озона не происходит. Но в присутствии у/в NO реагирует с ними. В итоге происходит накопление озона, а также образование ПАНа. Самый опасный фотооксидант озон. Фотохим. смог образуется при значительно меньших выбросах в атм. по сравнению с Лондонским смогом. Для него характерны сизая дымка и запах(его дают формальдегид и акролеин).

Озоновый слой атмосферы.

Тропосферный озон.

Образование происходит в 2 стадии:

1. NO2 + hv = NO + O.

2. O. + O2 = O3

Главный хим. сток озона в тропосфере реакция с NO: NO + O3 = NO2 + O2

Стратосферный озон.

Слой озона высотой в 10-5м называют одной единицей Добсона (1е.Д.= 10-5м). В среднем для всего Земного шара общее количество озона составляет 290е.Д.(примерно 2,9мм).

Образование страт. озона: 1930г Чепмен

О2 + h V à 2Оо t 175нм

Оо + О2 à O3 +М*

Разрушение: O3 + h V àО2 + Оо

O3 + Оо à 2Оо + 392кДж

Прямые измерения в стратосфере дали значение конц. озона меньше предсказываемых по теории Чепмена. Значительный вклад в разрушение озона вносят реакции, протекающие с участием гидроксильных радикалов (водородный цикл), NOx ( азотный цикл), соединений Cl и Br (хлорный и бромный циклы).

Водородный цикл:

OH. + O3 = HO2 +o2

HO2 + O. = OH. + O2

---------------------------------------

O3 + O. = 2O2

Азотный цикл:

NOx сверхзвуковая радиация. Гемиоксид азота опасность для озона. N2O образуется на Земле в результате денитрификации, имеет большое время жизни, способен преодолеть барьер от тропосферы до стратосферы.

N2O + O. = 2NO

NO + O3 = NO2 + O2

NO2 + O. = NO + O2

---------------------------------------

O3 + O. = 2O2

Хлорный цикл:

Разрушение озона инициирует атомарный хлор. Фрионы F, Cl у/в; их используют для разрушения озона. У них большой период жизни и они поднимаются в верхние слои атм.

(фрион 11) CF2Cl2 + h V à CF2Cl. + Cl. .

Составные части почвы.

Почва сост.из трех фаз: твердая, жидкая, газообразная. Состояние фаз меняется в завис-ти от климатич.условий, уровня хозяйствования. Твердая фаза составляет примерно 44,7% (большая часть минеральная -38,3%, органическая -6,4%), жидкая- 28,7% газообразная 26,6%

Твердая фаза содерхит минеральную, органическую и органо-минеральную составные части.

Минеральная часть представлена грубой фракцией (песок, пыль), глиной, окисями и гидроокисями железа и алюминия. Минералогическая природа песка отражает минеральный состав коренных и почвообразующих пород. Грубая фракция состоит в основном из кварца, полевых шпатов, слюд. Они играют важную роль в формировании механического состава почвы, образование ее скелета. Глинистая фракция представлена смесью глинистых минералов (это силикаты алюминия, более или менее гидратированные и имеющие общую формулу n SiO2Al2O3m H2O. Напр., если m и n = 2, то это каолиниты; если m=2 n=4 это монтмориллониты.

Глины облад.тонко кристаллич.структурой в виде слоев, с определенным для каждого типа глин расстоянием между ними (слоистые силикаты). Не смотря на свою микрокристаллич.структуру, глины обладают коллоидными свойствами, что связано с малым размером их частиц и электрическим зарядом (пластинки заряжены «-»). Глины имеют способ-ть при раздвижении этих слоев поглощать молекулы воды и различные ионы, особенно катионы, а также нейтральные молекулы.

Св-ва глинистых частиц:

1) Очень маленькие размеры элем.частиц

2)Пластинчатая структура, причем пластины несут отриц.заряд

3)Обладают большой удельной поверхностью (как адсорбент) до 800м2/г

4) Способ-ть адсорбировать ионы, особенно катионы, а также нейтрал.молекулы

5) Большая водовместимость

Окиси и гидроокиси железа и алюминия, присут-щие в почве в свободной форме или в комплексе с глиной, способны к адсорбции анионов и нейтрал.молекул.

Органическая часть состоит из:

1) находящимися на различных стадиях разложения и минерализации остатков растений, микроорганизмов, животных, которые обитаб в почве.

2) гумус продукты распада в-в растит. и животного происхождения.

Основными источниками органич.в-ва, из которых образуется гумус являются остатки зеленых растений и корневой массы.

Органич.в-во в почве может подвергаться различ.видам трансформации либо полностью минерализовываться с образованием СО2 и элементов минерал.питания, либо гумифицироваться конечн.продукты гуминовые кислоты и фульвокислоты.

Почвенная влага

Влага может находиться в различных состояних.

1) Гигроскопическая влага удерживается вокруг отдел.коллоидных частиц в виде тонкой, прочно связанной пленки. Она адсорбируется за счет водородных связей на повер-ти кварца, глины. Эта вода наименее доступна для растений и именно она последней удерживается в очень сухих почвах Кол-во ее зависит от содержания в почве коллоидных частиц, и поэтому, в глинистых почвах ее намного больше, чем в песчаных.

2) Капиллярная заполняем в почве узкие поры и канальца. Именно вода поднимается по ним от уровня грунтовых вод и удерживается вокруг почвенных частиц силами поверхностного натяжения. В отлич.от гигроскопич.влаги, она легко поглощается растениями и легко испаряется с повер-ти почвы.

3) Гравитационная после дождя она заполняем крупные пору и под действием силы тяжести просачивается вниз до грунтовых вод.

Почвенный воздух

Заполняет поры, не занятые водой. Он значит.отличается от атмосферного. Его состав опред-ся хар-ром химич-х, биолог-х, биохимич-х процессов.

Корневая система растений поглощает О2 и выделяет СО2, происходит газообмен между почв.воздухом и атмосф. Диффузия СО2 из почвы, а О2 в почву. Высота почвенного воздуха 15-30 см.

Атмосф.воздух: N2 -78%, O2 -21%, CO2 0.0365%

Почвенный воздух: N2 -78-76%, O2 -11-21%, CO2 0,3-0,8%

Свойства почв

Физические: цвет, влажность, мех. состав, окраска, порозность.

Объемный вес (кажущая плотность) = m почвы/V почвы+V пор

Удельный вес (истинная плотность) = m почвы/V почвы

Химические: реакция почвы (рН), ионный обмен, растворимость и доступность элементов

1) Наличие глинистых минерал.и органич.соед-й определяют характер и интенсивность хим.реакций

2) Присут-е глины и гумусовых в-в придает почве адсорбирующую способ-ть, которая подразделяется на 2 класса:

Катионный обмен совершается благодаря отриц.электрич.зарядам глинистых частиц, кислотных групп в-ва, а также корней растений.

Анионный обмен происх.в основном благодаря присутствию гидроокисей металла.

Общее кол-во удерживаемых ионов составляет ионную емкость почв: ионов с положит.зарядом-катионная, ионов с отриц. анионная емкость

Адсорбция играет значит.роль в перемещении загрязняющих веществ (ЗВ) пестициды, тяжелые металлы. Изионов, содер-ся в почвенном растворе, очень важны Н+. Концен-я этих ионов определяет реакцию почвы и служит показателем кислотности или щелочности почв.

Критерии оценки загрязненности почвы

Рассказать про ПДК, классы опасности, индекс опасности отношение ПДК к концентрации; коэффициент опасности отношение истинной концентрации к ПКК

Основные ЗВ почвы

Перечень показателей хим.и биолог. загрязнения почвы опред-ся исходя из:

1) Целей и задач исследования

2) Характера землепользования земель, которые подвергаются исследованию.

3) Специфики источника загряз-я, определяющих комплекс хим.элементов, которые участвуют в загрязнении почвы изучаемого района.

4) Приоритетности ЗВ в соответствии со списком ПДК ЗВ в почве и их классом опасности.


1.6. Химические основы воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду

Загрязнение атмосферы промышленными источниками сопровождается прямым или косвенным воздействием на биосферу, жизнь и здоровье человека, природные ресурсы, расти¬тельность, здания, строительные материалы и т.д.

Влияние ЗВ на атмосферу было рассмотрено в предыдущих разделах.

1.6.1. Влияние загрязняющих веществ на растительность

Развитие растений тесно связано с условиями окружающей среды. Температура, осадки, почва, состояние атмосферы -все эти факторы, взаимодействуя между собой, определяют характер ландшафта и виды расте¬ний, являющихся его частью. Если окружающие условия изменяются, то изменяется и растительный мир. ЗВ по разному действуют на растения. Поэтому в присутствии определенных количеств ЗВ наименее устойчивые виды ослабевают и гибнут, в то время как более устойчивые живут и размножаются.

Воздействие на экологическую систему (пустыня, луг, лес и т.д.) на первых порах не отражается на ней в целом - любые нарушения сначала проявляются на молекулярном уровне отдельного растения или системы растений. Все ЗВ оказывают влияние на процессы, протекающие в клетке, в частности, нарушают водный баланс. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление ЗВ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производства энергии. Из ЗВ, отрицательно действующих на растительность, следует отметить диоксид серы, фториды, озон, оксиды азота и их смеси.

Диоксид серы - первоначально поступает в растение через устьица - отверстия, имеющие¬ся на листьях и в нормальных условиях использующиеся для газообмена. Диоксид серы прежде всего воздействует на клетки, которые регулируют открывание этих отверстий. Даже при очень малых концентрациях диоксид серы способен оказывать действие, в результате которого при достаточно высокой относительной влажности устьица остаются постоянно открытыми; при высоких концентрациях диоксида углерода устьица закрываются.

Попав в межклеточные пространства листа, диоксид серы вступает в контакт^ мембра¬ной, окружающей клетку. В состав мембраны входят жиры и белки, она служит для регулиро¬вания поступления веществ внутрь клетки и вывода их из нее. При нарушении целостности этой полупроницаемой мембраны нарушается баланс питательных веществ и процесс поступ¬ления ионов.

Далее диоксид серы поступает в клетку. Первые визуально наблюдаемые изменения, свя¬занные с действием диоксида серы, происходят внутри хлоропластов, ответственных за проте¬кание фотосинтеза. Внутри листа диоксид серы превращается либо в бисульфиты, сульфиты и сульфаты, либо остается в виде водного раствора. Все эти соединения серы ингибируют про¬цесс фотосинтеза.

Диоксид серы воздействует на жизненно важные ферменты (хлорофиллаза), что приводит к разрушению соответствующих ферментных систем. Под действием диоксида серы хлорофилл может превращаться в фитиновые продукты.

Деревья, сбрасывающие листву, поглощают больше диоксида серы, чем вечнозеленые, но гораздо более устойчивы к его действию. Обычно концентрации диоксида серы до 1 мкг/л не дают видимого ущерба для листьев, но могут привести к снижению содержания хлорофилла и преждевременному опадению листьев. Хронические повреждения вечнозеленых хвойных деревьев наступают при концентрации диоксида серы около 0.3 мкг/л, что проявляется в прежде¬временной потере более старых иголок, снижении их количества и, наконец, отмирание дерева. При концентрации диоксида серы больше 1 мкг/л наблюдается резкое повреждение иголок, со¬провождающееся полным разложением хлорофилла, что приводит к их обесцвечиванию в те¬чение нескольких часов.

Фториды. Последствия воздействия фторидов на процессы обмена в клетке аналогичны рассмотренным выше, хотя их механизмы различаются. Фториды содержатся во всех расти¬тельных тканях, токсическое действие оказывает их избыток. Для большинства растений порог токсичности составляет 50 -100 млн-1 фторидов; при более высоких концентрациях происходит изменение в процессах обмена и в структуре клетки.

В число наиболее чувствительных к фторидам деревьев относятся ясень, ель и желтая со¬сна; менее чувствительны липа, бук и граб; еще менее чувствительны акация, дуб, тис и мож¬жевельник.

Симптомы поражения сосны и пихты фторидами   аналогичны симптомам, вызываемыми диоксидом серы. Симптомом поражения широколистных растений является появление туск¬лых серозеленых водянистых участков на верхнем кончике и на краю листа. Пораженная ткань быстро отмирает и при продолжении воздействия в течение 1 -2 дней окраска листа меняется от светлой до темно -коричневой.

Озон - третий из наиболее вредных ЗВ, также сначала воздействует на растения на моле¬кулярном уровне, а первичным объектом воздействия также оказываются устьица листьев и мембраны; озон способствует закрыванию устьиц.

0

В зависимости от вида растении и окружающих условий симптомы, вызываемые озоном, могут быть весьма разнообразны. В результате поражения листья приобретают соломенную, а иногда и бронзовую окраску.

Оксиды азота - редко присутствуют в атмосфере в концентрациях, которые способству¬ют вредному воздействию на растения. Отрицательная роль оксидов азота в основном связана с тем, что они являются предшественниками озона в атмосфере, а также способны оказывать воздействие на растения в комбинации с озоном или с диоксидом серы. Первичным симпто¬мом является образование тускло - зеленых водянистых участков, окраска которых постепенно становится соломенной или бронзовой.

Пероксиацетжнитраты JIAH,. Считается, что токсичность ПАН связана с его способ¬ностью реагировать с тиольными (-SH) группами, имеющими большое значение для протека¬ния фотосинтеза. Наиболее чувствительными видами растений являются: фасоль, латук -салат, петуния.

 

Из комбинаций ЗВ можно отметить следующие: оксиды серы и озон, оксиды серы и ди¬оксид азота. В табл. 1.16 приведены виды растений, которые обладают наибольшей чувстви¬тельной к диоксиду серы, фторидам, озону.

Таблица 1.16 Виды растений, чувствительные к атмосферным загрязнениям

 

Диоксид серыФторидыОзон

люцернаабрикослюцерна

ячменьгладиолусыячмень

хлопоквиноградфасоль

пихтаперсикиясень

соснасоснатополь

соязверобойтабак

пшеница-пшеница

--сосна белая

Кислотный ''дождь ". Считается, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены диоксидом серы и на 1/3 -оксидами азота. В связи с этим представляется важной информация о перемеще¬нии этих и других ЗВ в атмосфере от источников загрязнения (табл. 1.1,7).

При нормальных условиях чистая дождевая вода, содержащая растворенный атмосфер¬ный диоксид углерода, образующий угольную кислоту, имеет рН=5.5 -5.6. При наличии ки¬слотных "дождей" величина рН снижается.

В регионах, где почвы и воды содержат значительные количества щелочных веществ, ки¬слотные "дожди" не наносят большого вреда, так как они нейтрализуются в почве, озерах и ре¬ках. В регионах, содержащих малые количества известняков и характеризующихся наличием гранитов и других скалистых пород, которые не в состоянии нейтрализовать кислотные "дожди", величина рН в озерах, реках, лесных и сельскохозяйственных почв понижается.

Кислотные "дожди" могут вызывать существенные поражения растений. К наиболее чув¬ствительным относятся травы, бобы и подсолнечник. Наиболее устойчивыми являются хвой¬ные деревья, затем следуют лиственные породы, широколиственные растения.

Кислотные "дожди" также отрицательно действуют на почву, разлагая органические со¬единения гумуса и вымывая из почвы важные питательные вещества. Кроме того,кислотные "дожди" прямо или косвенно являются причиной такого ущерба, как загрязнение воды тяже¬лыми металлами, экстрагируемыми из почвы, резкое усиление коррозии металлических конст¬рукций, механизмов и оборудования, а также разрушение зданий и исторических памятников.

Таблица 1.16 Трансформация ЗВ в атмосфере

 

ВеществоМасштабы трансформации

 

Расстояние, кмВремя

монооксид азота101 ч

диоксид азота1002 сут.

ПАН10004 сут.

азотная кислота10004 сут.

диоксид серы1002 сут.

серная кислота10005 сут.

метанв глобальном масштабе   -10 лет

1.6.2. Воздействие загрязняющих веществ на животный мир!

Воздействие ЗВ промышленных выбросов на животных может быть как прямым, так и косвенным.

Обычно прямое воздействие ЗВ, воспринимаемых организмом путем непосредственного контакта или при вдыхании, не приводит к серьезным повреждениям, поскольку количества поглощенных ЗВ, независимо от фазового состояния, сравнительно не велики. Значительно серьезнее вторичное, косвенное воздействие, при котором животные получают ЗВ с кормом. ЗВ, накопившиеся в растительной пище, поступают в пищеварительный тракт животных в значительно больших количествах, чем при прямом воздействии. В районах с высоким уров¬нем загрязнения количество пыли, поступающее в пищеварительную и дыхательную системы, достигает 30-40 кг/месяц. Пылевые и газовые выбросы, накопившиеся в кормах, вызывают серьезные опасения, если эти вещества растворимы в воде или желудочном соке. При этом ЗВ распределяются по всему организму, нарушая его функционирование. Опасность отрицатель¬ного воздействия накопившихся ЗВ возрастает с увеличением их растворимости в воде и желу¬дочном соке.

Потребление кормов, содержащих мышьяк и его соединения, приводит к потере веса,

выпадению шерсти и другим отрицательным последствиям. При потреблении кормов, содержащих фтор и его соединения происходит хроническое отравление - флюороз; симптомами его являются: потеря веса и аппетита, снижение надоев, замедленный рост и дефекты формирова¬ния зубов.

1.6.3. Воздействие загрязняющих веществ на материалы

Повреждение конструкционных материалов вследствие воздействия ЗВ атмосферного воздуха приносит громадный материальный ущерб промышленности.

В табл. 1.17 приведены различные типы повреждений, вызываемых загрязненным возду¬хом.

Таблица. 1.17 Повреждение материалов при воздействии загрязненного воздуха

 

МатериалТип поврежденияЗВДругие факторы

МеталлыкоррозияSOx, NOx, HC1 и др.влага, соли, кислород

Каменная кладкаэрозияSOx, HC1, NOx, аэро¬золивлага, изменение тем¬пературы, СО2, соли, вибрация

КраскиэрозияSOx, H2S, Оз, аэрозо¬ливлага, соли, свет, микроорганизмы

Текстильные товарыуменьшение прочно¬сти на разрывSOx, NOx, аэрозоливлага, свет, изнаши¬вание

Красители текстилявыцветаниеNOx,03свет

Бумагапоявление хрупкостиSOxвлага

Кожаснижение прочностиSOxизнашивание

Керамические изде¬лияизменение внешнего видакислые газывлага

Ниже рассматривается влияние отдельных ЗВ на материалы.

1.6.3.1. Воздействие диоксида серы

Одним из наиболее дорогостоящих последствий загрязнения атмосферы диоксидом серы

является ускорение коррозии металлов. Это определяется не только затратами на ремонт или

замену разрушенных деталей и механизмов, но и затратами на антикоррозионную обработку.

Значительная часть затрат связана обычно с коррозией железа и его сплавов; однако в присутствии диоксида серы наблюдается коррозия и других важных металлов, используемых в усло¬виях атмосферного воздействия : цинка, меди и алюминия.

В наибольшей степени коррозия железа наблюдается в индустриальных районах, в наи¬меньшей - в сельских районах.

Основными продуктами коррозии железа являются a -FeOOH, у -FeOOH, Fes 04 и другие оксиды аморфной структуры. Образование этих соединений протекает по механизму электро¬химической коррозии в тонкой пленке воды на поверхности металла. В упрощенной форме процесс можно представить так:

на аноде   Fe -> Fe2+ + 2е" \

на катоде 1/2 02 + Н20 + 2е" -» 20БГ .

Дальнейшие превращения зависят от рН пленки воды:

в сильно-щелочной среде4 Fe (ОН)2 + 02 -> 4(a)FeOOH + 2H20  ',

в слабо<щелочной среде6 Fe (ОН)2 + Ог -> 2Fes04 + 6 Н20 ,

В нейтральной или слабо-кислой средах образование гидроксида(11) железа не возможно; вместо него образуются различные гидроксикомплексы железа и комплексы с другими анио¬нами, имеющимися в растворе. Эти ионы отражают характер среды, в которой находится ме¬талл, например, сульфат -ионы в атмосфере промышленных районов.

Таким образом, первой ступенью коррозии можно считать адсорбцию диоксида серы на поверхности металла; количество адсорбированного диоксида серы увеличивается при наличии ржавчины, поверхностных частиц, повышенной влажности. Вторая ступень коррозии сводится к реакции: Fe(l 1) + S02 + О2 -> FeSO4.

Эмпирическая зависимость, выражающая степень коррозии металлов, имеет вид: А = 325-х-ехр [0.00275-Cso2 -(163.2/RH)],

где А -глубина коррозии, мкм; х -время, год; RH -средняя относительная влажность, %; Cso2 - концентрация диоксида серы, мкг-м"3.

Из приведенного уравнения видно, что степень коррозии более сильно зависит от влаж¬ности, чем от содержания диоксида серы, особенно при концентрациях, характерных для го¬родских районов.

Цинк широко применяется в качестве антикоррозионного покрытия железа и стали. Кор¬розии основного металла препятствует пленка нерастворимых основных карбонатов цинка. Основным фактором, определяющим скорость коррозии цинка, является концентрация диок¬сида серы и влаги в атмосфере. Скорость коррозии (© в мкм/год) можно вычислить по форму¬ле:

w = 0.0503- Cso2/RH

Ускорение коррозии цинка в присутствии диоксида серы обусловлено образованием рас¬творимого сульфата цинка на внешней поверхности защитной пленки, образующегося при взаимодействии растворенного диоксида серы в поверхностном слое воды с цинком или окси¬дом цинка.

Медь и медные сплавы в атмосферных условиях образуют в большинстве случаев тонкую устойчивую поверхностную пленку, которая препятствует дальнейшему протеканию коррозии. В начальный период атмосферной коррозии образуются оксиды и сульфиды меди, имеющие коричневую окраску, которые способны к уплотнению с образованием черной пленки; через несколько лет образуется зеленоватый налет (патина), представляющий собой основной суль¬фат меди - соединение, устойчивое к дальнейшему атмосферному воздействию. Скорость обра¬зования патины увеличивается с возрастанием концентрации диоксида серы в атмосфере и от¬носительной влажности; вновь образующаяся патина содержит  CuSO4  6Cu(OH)2, при старе¬нии она превращается в CuS04- 3 Cu(OH)2.

Алюминий. Считается, что А1 устойчив к коррозии, обусловленной диоксидом серы, так как на его поверхности образуется инертная оксидная пленка. Однако при одновременном при¬сутствии в атмосфере диоксида серы и высоких концентраций твердых макрочастиц может происходить повреждение поверхности, обусловленное образованием продукта коррозии  А12 (SOi)3- 18 Н20. При низкой относительной влажности алюминий поглощает незначительное количество диоксида серы, в основном, за счет физической адсорбции. При повышении влаж¬ности поглощение усиливается, хотя и не достигает таких величин, как для железа и цинка.

Краски. При относительно больших концентрациях диоксида серы (1-2 млн4) время вы¬сыхания масляных красок увеличивается за счет повышения продолжительности процесса, а образующаяся при высыхании пленка становится более хрупкой; для некоторых красок наблю¬дается потеря цветности.

Для масляной краски скорость эрозии (w,мкм/год), В зависимости от концентрации диок¬сида серы (Cso2, мкг*м-3) и относительной влажности (Н, %), может быть рассчитана по форму¬ле:

w= 14.3 + 0.015CSO2 + 0.388-Н.

Воздействие на текстильные товары. Под действием диоксида серы прочность нату¬ральных и некоторых синтетических волокон может уменьшаться за счет разрыва высокомоле¬кулярных цепей в макромолекулах. Полиамидные волокна (нейлон и др.) также могут потерять прочность, особенно если они имеют малый диаметр и находятся под нагрузкой. Полиэфирные, акриловые и полипропиленовые волокна устойчивы к действию диоксида серы; некото¬рые из них, однако, могут быть повреждены при воздействии частиц, содержащих сульфаты.

Воздействие на строительные материалы, произведения искусства. Неокрашенные ка¬менная и бетонная кладки, известковый раствор и кирпич поглощают диоксид серы с образо¬ванием сульфатов. Особенно пагубно образование сульфатов для материалов, содержащих из¬вестняк, так как это приводит к образованию в материале механических напряжений, вследст¬вие которых материал растрескивается, при этом создаются условия для проникновения воды, что способствует дальнейшему разрушению материала (особенно в процессе замерзания).

Установлено, что бактерии, потребляющие серу, могут, как непосредственно, так и кос¬венным путем вызывать повреждения каменных сооружений.

Стеклянные и керамические поверхности практически не подвергаются разрушению под воздействием диоксида серы (за исключением фторсодержащих изделий). Следует отметить, что оксиды серы отрицательно воздействуют и на многие другие материалы (бумаги, электри¬ческие контакты и др.), но в значительно меньшей степени.

1.6.3.2. Воздействие оксидов aзота

Оксиды азота (в основном диоксид азота) вызывают повреждение различных типов мате¬риалов. Наибольшее воздействие они оказывают на некоторые текстильные красители, умень¬шая прочность тканей, пластмасс и вызывая коррозию металлов. В отношении коррозии окси¬ды азота представляют наибольшую опасность для цветных металлов вследствие образования на поверхности отложений, содержащих нитраты.

Загрязнение почв

2.4.1. Определение загрязнения почвы, классификация загрязненных почв В эпоху научно-технической революции почва стала постоянным объектом человеческой деятельности, что породило значительные изменения в состоянии земельных ресурсов. Причи¬ны ухудшения количества земель или их гибели различны. Некоторые могут быть отнесены к стихийным силам природы, а большинство - к целенаправленной деятельности человека:

неправильный полив орошаемых земель;

нарушение правил агротехники и севооборота;

вырубка охранных лесов;

распахивание склонов;

чрезмерный выпас скота;

химическое или биологическое загрязнение в связи с производственной деятель¬ностью;

покрытие почвы различными материалами (выбросы, отвалы золы от ТЭС, твер¬дые или жидкие отходы) и т.д.

По масштабам и губительным последствиям для земель наибольший вред представляют процессы почвенной эрозии. Почвенная эрозия - это разрушение или удаление почв и под¬стилающих их материнских пород под воздействием ветра, атмосферных осадков и образую¬щегося при этом склонного стока, в результате чего формируются овраги. Различают два типа почвенной эрозии: водную и ветровую.

Наиболее опасной и распространенной является водная эрозия почв, под которой следует понимать разрушение и удаление почв и подстилающих из материнских пород под воздействи¬ем выпадающих атмосферных осадков и образующегося при этом поверхностного стока.

Имеющиеся данные показывают, что процессы водной эрозии получили развитие на всех

континентах (кроме Антарктиды).'

Значительный ущерб почвам наносит засоление, которое влечет за собой полное исклю¬чение почв из активного сельскохозяйственного использования, или снижение их производи¬тельности. Засоление почв может происходить из-за неумеренного, бессистемного полива при отсутствии дренажа.

Таким образом, почвы подвергаются различным воздействиям, вызывающим или усили¬вающим вредные для их качества явления и процессы.

Все это представляет собой загрязнение почвы, которое означает любое действие, вы¬зывающее нарушение нормального функционирования почвы посредством физического, хи¬мического или биологического ее разрушения или снижения плодородия, приводящее к каче¬ственному и количественному уменьшению биомассы. Загрязнение почвы включает в себя всю сумму явлений и процессов деградации почв.

Понятия «загрязнение почвы» и загрязнение воздуха или воды различаются. Загрязнение воздуха или воды - более простых и однородных компонентов - означает проникновение в их массу некоторых веществ или элементов, оказывающих токсическое действие на человека, ок¬ружающую среду. После очистки и удаления ЗВ состав воздуха и воды быстро возвращается в первоначальное состояние. Совсем другая картина наблюдается при загрязнении почвы, кото¬рая представляет собой комплексную систему, где основные факторы находятся в определен¬ном равновесии, достигнутом в течение длительного периода времени. Это равновесие, нарушенное при загрязнении, не может восстановиться так быстро (как в случае воды и воздуха) даже при устранении причин, вызвавших его.

Кроме того, загрязнение почвы - это не только проникновение некоторых загрязняющих элементов извне, как в случае с водой и воздухом, но и повреждение одного из компонентов почвы, приводящее к снижению плодородия, нарушению нормального ее функционирования. Почва может быть подвержена таким явлениям, которые нарушают все ее функции: физиче¬ские, физико-химические, химические, биологические. Убедительным примером служит эро¬зия - производная большого количества факторов, вызвавших ее.

Характер загрязнения почв можно классифицировать следующим образом: по классам загрязнения почв ( ЗФ - загрязнение физическое; ЗХ - загрязнение химическое; ЗБ - загрязне¬ние биологическое; ЗР - загрязнение радиоактивное); по классам опасности (табл.2.1).

Проблема загрязнения почвы имеет длительную историю, тесно связанную с многогран¬ной деятельностью человека на различных этапах цивилизации. Загрязнение почвы началось с появлением сельского хозяйства и усилилось в последнем столетии.

Таблица 2.1

Классификация загрязненных почв

 

Класс опасностиОценка степени за¬грязнения почвПоказатель снижения  качества  и количества растительной  продук¬ции от получаемой на таких же, но практически  незагрязненных  поч¬вах, %

0Практически не загряз¬нена<5

1Слабо загрязнена6-10

2Умеренно загрязнена11-25

3Сильно загрязнена26--50

4Очень сильно загрязнена51-75

5Чрезмерно загрязнена>75

Очень важно знать виды работ, вызывающих загрязнение почв. Выделяют следующие ка¬тегории деятельности, обуславливающие загрязнение почвы:

-добыча сырья и материалов (уголь, сланцы, руды, содержащие черные и цветные метал¬

лы, строительные материалы);

- промышленное производство (выработка электроэнергии, тепла, металлургия, маши¬ностроение, химия, стройматериалы, переработка древесины, пищевая промышленность и др.);

- сельскохозяйственное производство (растительные отходы, химизация сельского хозяй¬ства - пестициды, минеральные удобрения, ингибиторы, отходы и экскременты с комплексов по выращиванию животных в хозяйствах);

-коммунальное хозяйство (мусор, сточные воды).

2.4.2. Загрязнение почв: природа и источники загрязнения

Загрязнение почв при открытых разработках вызвано их разрушением при добыче щебня, разработке карьеров, буровых скважин и другими работами подобного типа. К самой активной форме разрушения почвы относятся открытые разработки, особенно при добыче ка¬менного угля. На таких территориях меняются режим грунтовых вод, природная геохимиче¬ская миграция элементов, процессы эрозии и т.д.

Загрязнение почв вследствие покрытия их поверхности выбросами, отвалами, отстой¬ными прудами, пустой породой, мусором.

Накопление твердых отходов на заселенных площадях - неизбежный результат совре¬менной цивилизации. Это могут быть минеральные отходы или отложения пустой породы вблизи действующих шахт, промышленные, городские (хозяйственные, торговые) и сельские отходы, мусор.

Накопление твердых отходов оказывает значительное влияние на окружающую среду. Каждый житель Земли ежедневно производит в среднем 2-4 кг отходов и мусора, а все населе¬ние земного шара - 8-16 млн. т/сут, или 3-6 млрд т/год.

Предполагается, что в 2001 г. твердые отходы от производства и потребления достигнут 15 млрд т/год.

Загрязнение почв неорганическими отходами. В результате деятельности человека об¬разуются неорганические отходы, которые при неудовлетворительной очистке представляют собой источник загрязнения почв.

Отходы - продукты различных технологических процессов. Представлены сырьем, ко¬нечными или промежуточными материалами различного состава: металлами, химическими веществами (кислоты, соли, основания), минеральной пылью, золой, химическими шламами, шлаками, стеклом, керамикой и т.д.

 

Загрязнение почв веществами, переносимыми воздухом. При загрязнении почв про¬дуктами из атмосферы большое значение имеет расстояние почв от первичного источника за¬грязнения. По мере удаления от него, например, при увеличении высоты дымовых труб, интен¬сивность загрязнения почв уменьшается, но расширяется площадь, подвергающаяся загрязне¬нию.

По своему положению и свойствам почва является местом сосредоточения всех загрязни¬телей, главным образом поступающих с воздухом.

Основные источники загрязнителей, переносимые воздухом:

-природные (почва, вулканы и другие стихийные бедствия, космос (космическая пыль).

-антропогенные источники: ТЭЦ (угольная пыль, зола, SOх ,NOх, углеводороды, СОх); добывающая промышленность - шахты, нефть (пыль, SО2,H2S, мышьякосодержащие и свин¬цовые соединения); черная металлургия, цветная металлургия (пыль, SO2, NH3, NO*, НО, пары и металлические окислы свинца, цинка, кадмия, меди, марганца; промышленность строитель¬ных материалов (цементная пыль, фтор); химическая промышленность по производству неор¬ганических и органических веществ, целлюлозно-бумажная промышленность, фармацевтиче¬ская промышленность, пищевая, транспорт, сельское и лесное хозяйство.

По некоторым данным ежегодно в земную атмосферу выделяется только в результате деятельности человека примерно 1012 т различных веществ. Их них количество SO2+H2S со¬ставляет 220* 10б т в год, аэрозоли - 109 ТВ ГОД.

Как показали исследования, каждый квадратный километр почвы ежегодно поглощает из воздуха 495 т оксида углерода, 78 т диоксида азота, 5200 т SO2. Иначе говоря, каждый квадрат¬ный метр за год поглощает из атмосферы б кг вредных для почвы химических веществ.

Важную роль в насыщении почв различными ЗВ играют осадки. Например, в США в почвы таким образом поступает ежегодно 2-3,4 г/м2 кальция.

Индустриализация и производство энергии создают большую проблему - кислые дожди. Эта проблема остро встала в 50-годах в Норвегии и Швеции, где преобладающие ветры с юга приносят кислотное загрязнение с Европы.

Воздействие кислых дождей на почву выражается, с одной стороны, в вымывании из нее питательных элементов, а с другой, уменьшении рН - подкислении. Подкисление влияет на растворимость питательных веществ, а также на рост и жизнедеятельность бактерий в почве. Особенно чувствительны к кислым дождям почвы, сформированные на кислых породах. Счи¬тается, что в таких почвах РН со временем должен достигнуть величины рН оксадков. По¬скольку ион водорода обладает очень высокой сорбционной энергией, другие катионы (Na, К, Са, Mg) будут замещаться водородом и вымываться осадками.
  1   2

Реклама:





Скачать файл (273.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru