Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Азот в этой реакции выступает одновременно и в качестве окислителя, и в качестве восстановителя. Как правило, оксиды азота являются сильными окислителями:
_0№_
Шз ^ N02 НЖ)2 ^+ N0 ^ N20 ^ ^^1+Шз I_:_^_,_]
(цифры над стрелками указывают значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов).
В табл. 18 приведены характеристики естественных и антропогенных источников поступления соединений азота в атмосферу.
Таблица 18. Естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферы соединениями азота
Источники Количество выбросов азота в год
млн.т %
Естественные:
почвенная эмиссия 8 14
грозовые разряды 8 14
горение биомассы 12 21
прочие 2-12 4-21
Антропогенные:
сжигание топлива 12 21
транспорт 8 14
промышленность 1 1
Всего 51-61 100
5-235 129
Из приведенных оценок видно, что энергетика и транспорт выбрасывают в атмосферу 36% из почти 60 млн.т ежегодных выбросов оксидов азота, т.е. в масштабах, сравнимых с естественной эмиссией соединений азота.
Кислотные соединения азота (главным образом N0, гЮ2) служат предшественниками атмосферной азотной кислоты.
В отличие от серной азотная кислота может долгое время оставаться в атмосфере в газообразном состоянии, так как она плохо конденсируется. Пары азотной кислоты поглощаются в атмосфере каплями облаков или частицами аэрозоля.
Важную роль в атмосферных процессах с участием соединений азота играет аммиак. В водном растворе аммиак имеет щелочную реакцию, вследствие чего может нейтрализовать атмосферные кислотные соединения: »
га3 + н2зо4 —> га4шо4
Ш3 + Ш4Н804 —* (Ш4)2804 Ш3 + ШОз —* ИЩШз
Эти химические реакции приводят к образованию сульфата и нитрата аммония.
Важнейшим источником атмосферного аммиака является почва. Находящиеся в почве органические вещества подвержены микробиологической деструкции. Аммиак является одним из продуктов разрушения органических веществ. Особенно большое количество аммиака выделяется в процессе распада мочи домашних животных. Например, в Европе этот источник оказывается даже более значительным, чем выделение аммиака из почвы. Существенным источником служат также производство и внесение в почву азотных удобрений. Поступление аммиака в атмосферу в результате сгорания угля или моторного топлива незначительно.
4.5.4. Монооксид углерода и органические вещества как загрязнители воздушной среды
Наиболее существенными антропогенными источниками монооксида углерода и органических компонентов в атмосфере являются автомобильный транспорт, промышленные предприятия, ТЭЦ, коммунальное и сельское хозяйство.
4.5.4.1. Монооксид углерода
В незагрязненном воздухе содержание СО невелико — 0,05— 0,1 млн:1. В то же время по суммарной массе монооксид углерода 130 является одним из основных загрязнителей воздушной среды. Общее содержание СО в земной атмосфере составляет 5,2 ¦ 108 т. Однако только в США за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу выбрасывается ежегодно около 108 т. Суммарное же количество СО, образующегося во всем мире в результате деятельности человечества, оценивается в 30% от общего количества СО в атмосфере. Тот факт, что при этом атмосферный уровень СО невысок, свидетельствует о протекании процессов, приводящих к потреблению СО. Среднее время пребывания СО в атмосфере составляет примерно б месяцев.
Токсическое действие СО основано на его способности прочно связываться с ионами железа в молекуле гемоглобина, в 210 раз более эффективно, чем 02. Образующийся в результате этой реакции кар-боксигемоглобин теряет способность переносить кислород. Например, человек, вдыхающий в течение нескольких часов воздух, содержащий 0,1% СО, на 60% снижает способность крови переносить 02.
Монооксид углерода является наиболее серьезным и опасным загрязнителем в крупных городах с высокой плотностью автомобильного движения. Концентрация СО на городских транспортных магистралях часто достигает 50 млн."1, а в "пробках" может повышаться до 140 млн.-1. Поэтому у людей, работающих в зонах с высокой плотностью транспортного движения, содержание карбоксигемоглобина в крови аномально высокое по сравнению с остальной частью населения.
Однако наиболее серьезной причиной отравления монооксидом углерода является курение. Вдыхаемый при курении дым содержит примерно 400 млн."1 СО. Содержание карбоксигемоглобина в крови курильщиков, выкуривающих пачку сигарет в день, составляет в среднем 4,7%. В нормальных условиях у некурящих людей содержится всего 0,3—0,5% карбоксигемоглобина. Эта небольшая концентрация создается главным образом в результате выделения небольших количеств СО при протекании нормальных химических процессов в организме, а также вследствие наличия даже в незагрязненном воздухе небольшого количества СО.
Вдыхание воздуха с повышенным содержание СО приводит к росту уровня карбоксигемоглобина не сразу, а постепенно — в течение нескольких часов. Точно так же при уменьшении содержания СО в воздухе кровь нормализуется лишь через несколько часов.
4.5.4.2. Углеводороды и продукты их окисления
Основным загрязнителем атмосферы городов органическими веществами является автомобильный транспорт. Он выбрасываете атмо-
