Реферат: Згубний вплив діоксинів та діоксидів на навколишнє середовище

--PAGE_BREAK-- (рос. углекислый газ, англ. Carbon dioxide, нім. Kohlensдure f, gasfцrmige Kohlensдure f, Kohlendioxyd n) —хімічна сполука, поширена в природних газах, що містять його в кількості від декількох відсотків до практично чистого вуглекислого газу. Безбарвний, має кислуватий смак і запах. Є кінцевим продуктом окиснення вуглецю, не горить, не підтримує горіння і дихання. Токсична дія вуглекислого газу виявляється при його вмісті в повітрі 3-4 % і полягає в подразненні дихальних шляхів, запамороченні, головному болі, шумі у вухах, психічному збудженні, непритомному стані.

Вуглекислий газ є продуктом спалювання викопного палива. Він має парникові властивості, тобто сприяє утриманню тепла на поверхні Землі і вносить основний вклад у глобальне потепління.

При <metricconverter productid=«20 ﾰC» w:st=«on»>20 °C в 1 об'ємі води розчиняється 0,88 об'ємів <img width=«39» height=«27» src=«ref-1_1622981640-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">. Водний розчин його має кислуватий смак. На відміну від монооксиду діоксид вуглецю є солетворним оксидом — ангідридом карбонатної кислоти <img width=«64» height=«27» src=«ref-1_1622981922-183.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">.

Під тиском близько 60 атм діоксид вуглецю при звичайній температурі перетворюється в рідину. У зрідженому стані у сталевих балонах його можна зберігати і транспортувати. При сильному охолодженні він перетворюється в снігоподібну масу (сухий лід), яка сублімує (випаровується не плавлячись) при —78,5°С.

Діоксид вуглецю не підтримує дихання і горіння звичайних видів палива. Але речовини, що мають більше споріднення до кисню, ніж вуглець, можуть забирати у нього кисень. Так, наприклад, запалена свічка гасне в атмосфері <img width=«39» height=«27» src=«ref-1_1622981640-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">, а запалена магнієва стрічка продовжує горіти:




<img width=«205» height=«27» src=«ref-1_1622982246-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
Незначні кількості <img width=«39» height=«27» src=«ref-1_1622981640-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> нешкідливі для людини і тварин, але при концентрації його в повітрі понад 3% за об'ємом він стає шкідливим, а при 10 % і більше — смертельним.

У народному господарстві діоксид вуглецю широко застосовується в хімічній промисловості при виробництві соди, сечовини тощо, а також у виробництві цукру, вина, пива, для виготовлення газової води і т. д. Широко відомі природні джерелу діоксиду вуглецю у вигляді мінеральних вод «Нарзан», «Боржом» та інші. Спресований твердий <img width=«39» height=«27» src=«ref-1_1622981640-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"> під назвою «сухий лід» застосовують для охолодження м'яса, риби і інших харчових продуктів, що швидко псуються. Сухий лід значно більше, ніж звичайний, знижує температуру і при випаровуванні не залишає ніякої рідини. У техніці діоксид вуглецю одержують обпаленням вапняку з одночасним одержанням паленого вапна:
CaCO3 = CaO + CO2↑
В лабораторних умовах його звичайно одержують при дії хлоридної кислоти на мармур:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑
У природі діоксид вуглецю постійно утворюється при найрізноманітніших процесах: горінні вугілля і інших видів палива, диханні, бродінні, гнитті тощо.




2.2 ДІОКСИД СІРКИ, ФІЗИЧНІ ТА ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ, ДОБУВАННЯ, ЗАСТОСУВАННЯ
Діоксид сірки, <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> ( інші назви: сульфітний ангідрид, сірчистий газ) — безбарвний газ, з різким задушливим запахом.

Фізичні властивості.

Діоксид сірки при звичайних умовах являє собою безбарвний газ, з різким задушливим запахом. Він важчий від повітря більше ніж у два рази. При охолодженні до —10°С діоксид сірки скраплюється в безбарвну прозору рідину, а під тиском 2,5 атм. скраплюється при звичайній температурі. Тому його можна зберігати і транспортувати в стальних балонах у рідкому стані. Випаровування рідкого <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"> супроводжується значним охолодженням (до —50°С). У воді діоксид сірки розчиняється дуже добре: в одному об'ємі води розчиняється до 40 об'ємів <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">. Діоксид сірки отруйний, хоч і значно менше, ніж сірководень. Наявність його в повітрі в кількості 0,33 мг/дм3 і більше викликає задишку і запалення легенів. Тому працювати з ним слід обережно.

Хімічні властивості

Діоксид сірки займає проміжне положення в ряду окиснення — відновлення сірки. Сірка в ньому позитивно чотиривалентна. Тому атом сірки в молекулі <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">може або віддавати ще два електрони, або приєднувати чотири або шість електронів. Отже, в залежності від умов діоксид сірки може бути відновником або окисником. Більш різко в нього виражені відновні властивості.

При взаємодії з окисниками <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> виявляє відновні властивості.

Наприклад:
<img width=«273» height=«27» src=«ref-1_1622983726-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">

<img width=«125» height=«28» src=«ref-1_1622984274-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">

<img width=«119» height=«32» src=«ref-1_1622984600-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">
Навпаки, при взаємодії з дуже сильними відновниками він виявляє окислювальні властивості.

Наприклад:
<img width=«229» height=«29» src=«ref-1_1622984954-611.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

<img width=«116» height=«28» src=«ref-1_1622985565-302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">

<img width=«116» height=«28» src=«ref-1_1622985867-309.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">
Добування.

Сульфітний газ утворюється при спалюванні сірки в повітрі або в кисні:
S + O2 = <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
Але в промисловості для одержання<img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">використовують звичайно більш дешеву сировину, головним чином залізний колчедан (пірит) FeS2. Горіння піриту відбувається за реакцією:
<img width=«277» height=«29» src=«ref-1_1622986452-723.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

<img width=«140» height=«28» src=«ref-1_1622987175-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

<img width=«151» height=«28» src=«ref-1_1622987463-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

<img width=«131» height=«32» src=«ref-1_1622987902-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
Значні кількості <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> одержують як побічний продукт у кольоровій металургії при випалюванні сульфідних руд, наприклад цинкової обманки:


<img width=«247» height=«29» src=«ref-1_1622988423-665.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
У лабораторних умовах діоксид сірки одержують звичайно при дії на гідросульфіт натрію <img width=«75» height=«27» src=«ref-1_1622989088-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> сульфатною кислотою (або хлоридною), або шляхом розчинення міді в сульфатній кислоті при нагріванні:
<img width=«321» height=«29» src=«ref-1_1622989304-645.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">

<img width=«319» height=«29» src=«ref-1_1622989949-699.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">
Застосування

Діоксид сірки застосовують у різних галузях промисловості. Найбільші його кількості йдуть на виробництво сульфатної кислоти. Діоксид сірки має здатність убивати різні мікроби, тому ним обкурюють складські приміщення, підвали, винні бочки тощо, а також овочі і фрукти, щоб запобігти їх загниванню.

Діоксид сірки знебарвлює різні органічні барвники і застосовується для відбілювання вовняних і шовкових тканин, соломи тощо. Але його відбілююча дія має інший характер, ніж кисню і хлору. Кисень і хлор руйнують забарвлюючі речовини, а <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1622983036-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"> утворює з ними безбарвні речовини. Деякі з них з часом можуть поступово розкладатися. Наприклад, відбілена сульфітним газом солома, з якої роблять капелюхи, під впливом сонячного світла поступово жовтіє, повертаючи свій попередній колір.
2.3 ДІОКСИД АЗОТУ
Діоксид азоту <img width=«41» height=«27» src=«ref-1_1622990786-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055"> і гемітетраоксид азоту <img width=«49» height=«27» src=«ref-1_1622990933-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> при звичайних умовах являють собою газову суміш бурого кольору з задушливим запахом. Ця суміш при 21,15°С згущується в ясно-жовту рідину, а при —11,2°С замерзає в безбарвну масу.

При —11,2°С і нижчій температурі існують лише безбарвні молекули гемітетраоксиду. При вищій температурі молекули <img width=«49» height=«27» src=«ref-1_1622990933-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"> дисоціюють на молекули діоксиду азоту <img width=«41» height=«27» src=«ref-1_1622990786-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> темно-бурого кольору. З підвищенням температури рівновага дисоціації дедалі зміщується в бік утворення діоксиду, а при 140°С настає повна дисоціація <img width=«49» height=«27» src=«ref-1_1622990933-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">. При цій і вищій температурі існують лише молекули <img width=«41» height=«27» src=«ref-1_1622990786-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">. Таким чином, у температурному інтервалі від —11,2°С до + 140°С обидва оксиди перебувають у рівновазі один з одним. Цю рівновагу можна зобразити таким рівнянням:
<img width=«129» height=«27» src=«ref-1_1622991713-401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
100% <=> 100%

при —11,2°С при +140°С

Зміщенням цієї рівноваги пояснюється те, що з підвищенням температури колір суміші стає темнішим, а при зниженні температури поступово ясніє до повного знебарвлення при температурі замерзання. Діоксид азоту, в свою чергу, вище 140°С теж починає розкладатися і при 600°С повністю перетворюється в монооксид азоту NO і кисень:
<img width=«153» height=«27» src=«ref-1_1622992114-418.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">
Тому з підвищенням температури понад 140°С чорно-бурий колір газу поступово ясніє, а при 600°С газ стає безбарвним.

У лабораторних умовах діоксид азоту звичайно одержують термічним розкладом нітрату свинцю за реакцією:
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2↑ + O2↑




У промисловості його добувають у великих кількостях для виробництва нітратної кислоти окисненням монооксиду азоту киснем повітря.

У хімічному відношенні діоксид (і гемітетраоксид) азоту відзначається як дуже сильний окисник. Так, він легко окиснює сульфітний ангідрид SO2 у сульфатний ангідрид SO3:
SO2 + NO2 = SO3 + NO
Діоксид азоту дуже отруйний. Вдихання його викликає сильне подразнення дихальних оганів. Тому працювати з ним слід дуже обережно.

У воді обидва оксиди азоту добре розчиняються. При цьому гемітетраоксид азоту вступає в хімічну взаємодію з водою і утворює суміш нітратної і нітритної кислот:
N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2
Якщо суміш цих оксидів розчиняти в їдких лугах, то утворюється суміш відповідних нітратів і нітритів, наприклад:
N2O4 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
У молекулі N2O4 один атом азоту позитивно п'ятивалентний, а один — позитивно тривалентний. Тому його структурній формулі надають такого вигляду:
O = N3+ — O — N5+ = O

 \\

 О




Забруднення атмосферного повітря діоксидом азоту містить у собі загрозу не тільки для здоров'я людей, але і наносить екологічну шкоду всьому природному середовищу. Негативний біологічний вплив діоксиду азоту на рослини виявляється в знебарвленні листів, зів'яненні квіток, припиненні плодоносіння і росту.

Небезпека діоксиду азоту полягає ще в тому, що він добре розчиняється у воді з утворенням кислотних дощів, а також вступає в фотохімічні реакції з граничними вуглеводнями, утворюючи фотохімічний смог одним із компонентів якого є токсичний продукт – формальдегід.




3. РЕАКЦІЯ НА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ДІОКСИДАМИ
3.1 РЕАКЦІЯ НА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ОКСИДАМИ АЗОТУ
До числа пріоритетних речовин, що забруднюють атмосферу, відносяться також оксиди азоту, які утворюються при згоранні палива, очистці нафти, у процесі ряду хімічних виробництв, а також містяться у вихлопних газах автомашин.

Навіть малі концентрації оксидів азоту в повітрі можуть порушувати зелену масу чутливих рослин і вони чинять на рослини негативний вплив і тоді, коли пошкодження ще не наявні.

Встановлено, що в рослинах, фумігованих NO2, утворюється нітрат- (NO3-) і нітрит- (NO2-) йони, причому спочатку в рівній кількості, а далі акумулюється тільки NO2-. Нітрит-іон більш токсичний, ніж нітрат і більшість рослин мають ферментативні механізми його детоксикації до певного рівня. Рослини абсорбують газоподібну NO2 швидше, ніж NO, тому, що перший легше розчиняється у воді. Пошкодження рослин під дією NO2є результатом або закислення або фотоокислення. Дія на рослини газоподібних NOта NO2у концентраціях, які не призводять до з’явлення видимих пошкоджень, викликає зниження інтенсивності фотосинтезу. Комбінована дія цих газів адитивна, проте ефект дії NOпроявляється швидше, ніж NO2.

Гостра дія NO2може бути схожою з дією SO2Низькі концентрації NO2стимулюють ріст рослин, а їх зелень стає більш темною. Може мати місце неспецифічний хлороз з наступним передчасним опаданням листя.
3.2 СУМІШ ДІОКСИДУ СІРКИ ТА ОЗОНУ
Суміш SO2 і озону (або фотохімічних оксидантів) була першим об'єктом досліджень при вивченні дії суміші забруднюючих речовин на рослини. Було встановлено, що дія суміші SO2 і озону на листя тютюну є більш адитивною, причому порогове значення концентрації забруднення, при якому спостерігається ураження, зменшується. У дослідженнях, які були виконані пізніше і в яких як рецептор використовувалася сосна Веймутова (PinusstrobusL.), також був відмічений ефект синергізму дії суміші цих газів, що викликає синдром «хлоротичної карликовості». Детальне дослідження ефектів синергізму було виконане з використанням тютюну як рецептора. Вченим вдалося встановити, що при попередній дії озону і SO2 значення порогової концентрації SO2, при якій спостерігається ураження листя, зменшується, для дії озону такого ефекту не спостерігалося. Результати цієї роботи підтвердилися подальшими дослідженнями, в яких був знайдений ефект антагонізму при дії суміші SO2 і О3 на два сорти соєвих бобів. Ефект синергізму спостерігався при дії суміші газів на один з видів тополі осиноподібної(Populustremu-loldesMinchx.). Для чутливих підвидів цього виду поразка листя реєструвалася і у тому випадку, коли концентрація SO2 і О3 в суміші була нижчою за ті значення концентрації цих сполук окремо, при яких спостерігалося ураження. У дослідах з соєю (Glycinemax(L.) Merr.) була знайдена антагоністична дія компонентів газової суміші на ураження листя рослин . У деяких дослідженнях було знайдено, що симптоми ураження рослин, що спостерігаються при дії суміші SO2 і О3, мають більшу схожість з симптомами ураження озоном, а не діоксидом сірки. Проте є і виключення. Експерименти з сортом Sanilacбілої квасолі показали, що при дії суміші SO2 і озону спостерігається хлороз листя, тоді як дія кожного газу окремо веде до утворення некрозу.

Ефект синергізму спостерігався і при дії суміші озону і діоксиду сірки в порівнянних концентраціях на листя редьки, огірків, а також бегонії.

Результати сучасних досліджень продовжують підтверджувати висновки попередніх робіт про те, що дія суміші діоксиду сірки і озону викликає ураження листя, але може і не супроводжуватися порушенням росту рослини. Так, в було встановлено, що при дії суміші цих газів на соєві боби зменшується урожай цієї культури і змінюється швидкість росту рослини, проте об'єм ураженого листя при цьому збільшується. За даними, що є в літературі, дія суміші озону і SO2 може призводити до антагоністичної дії на ураження листя рослини і більш ніж адитивної дії на ріст цієї ж рослини. У експериментах з бегонією було встановлено, що залежно від дози ефект дії (зміни маси листя) може бути більшим або меншим адитивного.

Фізіологічні і біохімічні зміни, що відбуваються в тканинах рослини при дії суміші SO2 і О3, розглянуті лише кількох роботах. Було знайдено, що результат дії суміші озону і SO2 на швидкість фотосинтезу широколистянихдерев є більшим аддитивного. Вивчення у відгуку пор листя винограду і петунії на дію озону і SO2 показало змінність ефекту дії. Проте при вивченні такого ж виду дії на квасолю (Phaseolus vulgaris L.) був знайдений антагоністичний ефект дії озону і SO2 на листя рослини, що пояснюється синергетичною дією цих газів на закриття пор листя. На відміну від квасолі дія суміші О3 і SO2на редиску і огірки підсилює ефект ураження листя і збільшує опір їх пор.

В даний час на підставі наявної фрагментарної інформації не представляється можливим створити повну модель, що описує механізм дії діоксиду сірки і озону на рослини. З достатньою очевидністю спільна дія суміші цих газів виявляється в змінах функціонування пор листя і проникності клітинних мембран.
3.3 СУМІШ ДІОКСИДУ СІРКИ ТА ДІОКСИДУ АЗОТУ
Присутність цих двох забруднюючих речовин в атмосфері обумовлена промисловими викидами, а також надходженням у повітря продуктів згорання викопного палива, що витрачається для отримання електричної енергії. Оскільки вміст NO2в атмосферному повітрі значно нижчетих значень, при яких вона викликає ураження рослин, інтерес до цього газу був обумовлений в основному можливістю його спільної дії (наприклад, з SO2), при якому ураження рослин може спостерігатися і при нижчих концентраціях NO2. Дослідження, проведені американськими ученими дозволили встановити, що для багатьох видів рослин (соя, редиска, помідори, овес) дія суміші SO2 і NO2призводить до синергізму, викликаючи ураження листя рослин. Симптоми ураження верхньої частини листя, що спостерігалися при такій дії, були схожі на симптоми ураження листя озоном.

Деякі спостереження за ростом рослин при дії SO2 і NO2дозволили знайти ефект спільної дії. Ефект синергізму виявлявся в зменшенні таких параметрів росту трав (які використовувалися в експериментах), як загальна суха маса, маса зеленого листя, маса коріння, площа листя, число листя і паростків. Лише в декількох випадках ефект спільної дії був просто адитивним або меншим адитивного. Дія суміші SO2і NO2на деякі види кормових трав може призводить до адитивного або синергетичного ефекту на загальний ріст рослин. Проведені експерименти свідчили і про зменшення порогу чутливості рослин при дії суміші газів. На відміну від приведених вище результатів, дослідження з рослинами посушливих територій показали, що ефект дії газової суміші хоча і змінюється для різних видів рослин, синергізм дії не спостерігається. Було також встановлено, що однорічні рослини ушкоджуються сильнішебагаторічних. На чинники росту рослини чинить вплив і концентрація компонентів газової суміші.

Суміш SO2 і NO2може впливати і на фізіологічні показники рослин. Може, наприклад, знижуватися швидкість транспірації листя, швидкість фотосинтезу.
3.4 СУМІШ ДІОКСИДУ СІРКИ ТА ФТОР ОВОДНЮ
Присутність HFв поєднанні з іншими забруднюючими речовинами є новим додатковим чинником. Вплив цього чинника визначається можливістю участі йонів фтору в акумуляції стабільних фітотоксикантів. Як діоксид сірки, так і фтористий водень емітуютьсяв атмосферу різними промисловими джерелами. Емісія фтористого водню супроводжується також викидами в атмосферу летких кремній-фтористихсполук.

Значний об'єм досліджень по цій проблемі був проведений в Інституті вивчення рослин Бойса Томпсона. Згідно даним при тижневій експозиції рослин в суміші, що містить 150 млрд    продолжение
--PAGE_BREAK--