Вход

Кислотные дожди. Происхождение, экологический вред, методы предотвращения.

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 262962
Дата создания 22 июня 2015
Страниц 26
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 1 апреля в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
950руб.
КУПИТЬ

Описание

Цель исследования- изучить природу и причины образования кислотных дождей, а так же способы снижения кислотообразующих выбросов.Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:изучить понятие “кислотность”,охарактеризовать понятие “кислотный дождь”, раскрыть причины и механизм образования кислотных дождей, показать влияние кислотных дождей на компоненты биосферы,познакомиться с методами снижения кислотообразующих выбросов в атмосферу.

Работа защищена в г.Екатеринбург,(УрФУ)Уральский федеральный университет, оценка 5, дата 12.05.2015 ...

Содержание

Содержание.
Содержание. 2
Введение. 3
1. Понятие “кислотность”. 4
2. Понятие “кислотный дождь”. 6
3. Причины и механизм образования кислотных дождей. 7
3.1. Причины. 7
3.2. Источники соединений серы. 7
3.2. Источники соединений азота. 9
3.3. Механизмы образования кислотных дождей 10
4. Влияние кислотных дождей на компоненты биосферы. 13
4.1. Кислотные дожди и лесные экосистемы. 13
4.1. Кислотные дожди и водная система. 14
4.2. Кислотные дожди и почва 16
4.3. Поражение людей антропогенными загрязнениями. 17
5. Методы снижения кислотообразующих выбросов в атмосферу. 19
5.1 Применение малосернистых углей. 19
5.2. Очистка угля. 19
5.3. Использование порошкообразного угля с обессериванием отходящих топочных газов. 20
5.4. Интегральные комбинированные системы газификации угля. 21
5.5. Снижение выбросов оксида азота. 23
5.6. Снижение выбросов автотранспорта. 24
5.7. Другие способы снижения концентрации вредных веществ. 25
Заключение. 27
Список литературы 29

Введение

Тема “кислотные дожди” является актуальной, поскольку выпаде-ние кислотных дождей наносит огромный вред биосфере. Эта проблема возникла во второй половине XX в. и обусловлена главным образом чрезмерным выбросом в атмосферу окислов азота и сернистого газа. За несколько десятилетий размах этого бедствия стал настолько широк, а отрицательные последствия столь велики, что в 1982 г. в Стокгольме состоялась специальная международная конференция по кислотным дождям. До сих пор острота этой проблемы сохраняется.
Объект исследования - антропогенное воздействие на атмосферу.
Предмет исследования - кислотные осадки как экологический фак-тор.
Цель исследования - изучить природу и причины образования кислотных дождей, а так же способы снижения кислотообразующих выбросов.

Фрагмент работы для ознакомления

Набор реакций, отвечающий образованию H2SO4 в газовой фазе (механизм I), представлен следующими превращениями:HO*+SO2 HSO*3HSO*3+ O2 SO3+HO*2(I)SO3+H2O H2SO4Молекулы серной кислоты, появляющиеся по этому механизму в газовой фазе, в дальнейшем абсорбируются водяными каплями с образованием слабокислого раствора, который выпадает в виде кислотного дождя либо нейтрализуется аммиаком или другими основными веществами и выпадает на поверхность земли в виде соответствующих солей.Другой механизм получения серной кислоты в атмосфере (механизм II) связан с окислением SO2, абсорбированного облачными каплями и находящегося в форме ионов сернистой кислоты :SO32- и HSO3-. Окислителями являются пероксид водорода и озон. Некоторые исследователи считают, что в присутствии света диоксид серы окисляется при наличии оксидов некоторых металлов (алюминия, кальция, железа). Они полагают, что этот тип окисления связан с присутствием катализатора (ионы металлов) и достигает высокого уровня только в загрязненном воздухе. Возможные реакции механизма II:HSO3- + H2O2+H3O+ H2SO4+2H2OHSO3- + O3+H3O+ H2SO4+H2O+O2(II)HSO3- + 2FeO+O3 HSO4- +Fe2O3Основные количества азотной кислоты в атмосфере образуются в результате взаимодействия радикала гидроксила с диоксидом азота (механизм III):OH+ + NO2 HNO3(III)Реализация этого взаимодействия осуществляется в условиях светового дня, что обусловлено нахождением OH* в атмосфере только в дневное время. Эта способность отражена в названии рассмотренного процесса — “дневной” механизм образования азотной кислоты (HNO3).[ REF _Ref405717411 \r \h 4]Альтернативным этому является “ночной” механизм получения азотной кислоты (механизм IV). В его основе лежит взаимодействие диоксида азота (NO2) с озоном с образованием радикала NO3*:NO2+O3 NO3*+O2NO3*+NO2 N2O5N2O5+H2O 2NHO3 [ REF Трифонов \r \h 4].Свой вклад в кислотные дожди вносит и хлористый водород. Хлористый водород подвергается превращениям, в результате которых образуется устойчивый нитрат хлора (ClONO2). Гидролиз этого соединения приводит к появлению двух сильных кислот:ClONO2+H2O HCl+HNO3Что имеет прямое отношение к появлению кислотных дождей [ REF _Ref405717411 \r \h 4].Влияние кислотных дождей на компоненты биосферы.Кислотные дожди оказывают многоплановое влияние на окружающую среду. В первую очередь, отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва и растительность [ REF _Ref405722904 \r \h 7].Кислотные дожди и лесные экосистемы.Установлено, что кислотные осадки повреждают растительность [ REF _Ref405717404 \r \h 3]. Присутствующие в составе кислых дождей сульфит ионы (SO3-) разрушают в значительной мере клеточные мембраны, что вызывает сбои и нарушение деятельности ряда ферментов, обеспечивающих нормальные условия существования растений [ REF _Ref405717411 \r \h 4].Такие повреждения выражаются в уменьшении размеров и массы листьев (хвои), преждевременном их опадении, изреженности и суховершинности крон деревьев, снижении плодоношения, замедлении роста деревьев, раннем старении. Многообразное косвенное влияние загрязнения выражается в активизации биологических и биохимических процессов, ослабляющих растение, нарушающих его рост, повышающих чувствительность к климатическим изменениям, делающих его менее устойчивым к вредителям - грибам, бактериям, жукам и др. В то же время подкисление почвы азотокислыми дождями стимулирует развитие лесных вредителей [ REF _Ref405717376 \r \h 1].По данным многочисленных наблюдений, наиболее чувствительны хвойные породы деревьев, хотя важную роль здесь играют почвы и подстилающие породы. В 70-e годы и в начале 80-x, Когда в Европе было зафиксировано значительное увеличение кислотности осадков, вызванное сжиганием высокосернистых углей, леса получили значительные повреждения. В наибольшей степени пострадали леса ФРГ, Чехословакии, Польши; их деградация отмечена в Австрии, Швейцарии, Швеции, Голландии, Румынии, Великобритании, Югославии, США. Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается в лесах с глинистой и алюмосиликатными почвами, из которых кислые воды вымывают ионы алюминия. Последние уничтожают полезные почвенные бактерии, через корневую систему поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды. В нормальных (не кислых) естественных условиях соединения алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По аналогичной схеме при подкислении среды начинается действие и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца [ REF _Ref405717404 \r \h 3].Кислотные дожди и водная система.В водных экосистемах кислотные осадки вызывают гибель рыб и других водных обитателей, а также влияют на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в пищевые цепи, начинающиеся в водных экосистемах. [ REF _Ref405717376 \r \h 1]Вода любого пресноводного водоема имеет щелочную реакцию — (pH от 6,5 до 8,0), так как всегда содержит катионы щелочных и щелочноземельных металлов. Они вымываются водными потоками из почвы и подстилающих горных пород, а также образуются при разложении органических останков. Этот состав воды благоприятен для жизнедеятельности всех обитателей рек и озер от бактерий и водорослей до рыб.При систематическом выпадении кислых осадков вода первое время сохраняет слабощелочную реакцию благодаря своим естественным буферным свойствам [ REF _Ref405717411 \r \h 4].Буферные свойства, это способностью поддерживать постоянную величину pH вблизи нейтральной точки. За пределами интервала значений pH = 4 — 13 буферная способность полностью утрачивается, Главным буферным соединением в воде является гидрокарбонат - ион НС03-, образующая при диссоциации угольной кислоты и способный нейтрализовать кислоты и основания:НСO3- + Н Н2СO3,HCO3- + OH co32-+H2OОсобенно высокими буферными способностями обладает морская вода, pH которой составляет, в общем, от 7 до 8.5. [ REF _Ref405722904 \r \h 7].Однако постепенно пресноводные водоемы начинают понемногу подкисляться, что сразу же сказывается на условиях обитания всех населяющих эти воды биологических объектов — растениях, бактериях, водорослях, рыбах, земноводных и т. п. Так. При значениях pH от 6 до 5,5 быстро сокращается численность и видовое разнообразие живых существ, при снижении pH до 4,5 происходит массовая гибель рыбы и теряется способность к их размножению.При этих же значениях pH бурно развиваются кислотолюбивые мхи, грибы и нитчатые водоросли, которые заглушают всю остальную водную растительность.При снижении pH ниже 4,5 рыбы в водоеме уже не остается, наблюдается гибель лягушек насекомых. Из силикатов и донных осадков выщелачиваются алюминий и другие металлы, которые сами по себе опасны для окружающей биоты [ REF _Ref405717411 \r \h 4].Чувствительность водных организмов к снижению pH в пресных водах показывает ( REF _Ref405723229 \h Рисунок 2).Гибель живых существ помимо действия сильно ядовитого иона алюминия может быть вызвана и другими причинами. Под воздействием иона водорода, например, выделяются кадмий, цинк, свинец, марганец, а также другие ядовитые тяжелые металлы. Количество растительных питательных веществ, например, фосфора, начинает уменьшаться, так как в растворе ион алюминия образует с ионом ортофосфата нерастворимый фосфат алюминия (Аl3+ + РО43- AlРO4),который осаждается в форме донного осадка. [ REF _Ref405722950 \r \h 2]Дефицит питательного вещества и интоксикация воды приводят к своеобразной ‘‘стерилизации’’ водоёмов. Сотни озёр в Скандинавии, на северо-востоке США и на юге-востоке Канады, в Шотландии превратились в кислотные водоёмы. Кислотные дожди привели к резкому снижению продуктивности 2500 озёр Швеции. В Норвегии примерно половина поверхности вод имеет повышенную кислотность, из 5000 озёр в 1750 исчезла рыба. В провинции Онтарио (Канада) пострадало 20% озёр, а в провинции Квебек - до 60% озёр. [ REF _Ref405722904 \r \h 7]Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2Кислотные дожди и почваНегативное влияние кислотных дождей ощущают не только пресные воды и растения, но и почвы.Почвенное плодородие зависит от наличия в ней питательных веществ. Кислотные выпадения в форме соединений азота могут на короткое время увеличить плодородие почвы, но в конечном счете закисление приводит к обеднению почвы, что наиболее ярко можно наблюдать вблизи металлургических предприятий в Мончегорске и Никеле на Кольском полуострове.В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в фунтовые воды. [ REF _Ref405717376 \r \h 1]Почвенные организмы более приспособлены к пониженным значениям pH почвенной влаги, но и они угнетаются возрастающей кислотностью, особенно азотфиксирующие бактерии и грибы. Разрыхляющие почву дождевые черви могут жить в слабокислых почвах, в таких условиях они “нейтрализуют” почвенные кислоты с помощью выделяемой ими извести; в кислой почве дождевые черви погибают.Среди других нарушений, происходящих в почве вследствие её подкисления, следует отметить нарушения процессов питания растений, разрушение их корневой системы [ REF _Ref405722904 \r \h 7].Поражение людей антропогенными загрязнениями.Загрязнение воздуха кислотообразующими выбросами (двуокись серы, двуокись азота, кислотные аэрозольные частицы) оказывает многообразное вредное влияние и на организм человека [Гинзбург]Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. При концентрации SO2 около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей [ REF _Ref405722950 \r \h 2].Многочисленные исследования показали увеличение числа заболеваний дыхательных путей в районах, воздух которых загрязнён диоксидом азота NO2. Попадая в дыхательные пути, он взаимодействует с гемоглобином крови, затрудняя перенос кислорода к органам и тканям, вызывает респираторные, астматические и сердечные заболевания [ REF _Ref405722904 \r \h 7].Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень их опасности зависит от размеров. Так, пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в самые дальние участки легких. Физиологические исследования показали, что степень вредного воздействия прямо пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, для двуокиси серы среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м3 .Кроме первичного прямого воздействия, естественно, на человека косвенно влияет и закисление окружающей среды. В предыдущих главах мы видели, что косвенные воздействия в первую очередь оказывают ядовитые металлы (алюминий, тяжелые металлы). Так алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Эти металлы легко могут попасть в пищевую цепочку, в конце которой стоит человек. Проведенные в Венгрии обследования показали, что содержание цинка в свинине и говядине, а также в мясных продуктах довольно часто превышает допустимый уровень (10 %), а это влечет за собой ухудшение здоровья населения [ REF _Ref405722950 \r \h 2]..Методы снижения кислотообразующих выбросов в атмосферу.Для защиты атмосферы от загрязнений большое значение имеет совершенствование методов очистки, особенно таких, которые позволяют резко уменьшить количество выбросов, как диоксида серы, так и диоксида азота[ REF Заиков \r \h 6].В своей книге Заиков Г.Е. указывает следующие методы снижения концентрации вредных веществ: Применение малосернистых углей.Очистка угля.Использование порошкообразного угля с обессериванием отходящих топочных газов.Интегральные комбинированные системы газификации угля.Снижение выбросов оксида азота.Снижение выбросов автотранспорта.Другие способы.Применение малосернистых углей.Малосернистыми считаются угли с содержанием серы менее1 %, а высокосернистыми — угли, в которых содержание серы превышает 3 %.С точки зрения вредных выбросов, наибольшую проблему создают малые котельные. КПД их невысок — удельный расход топлива на 20—25 % выше, чем на мощных тепловых станциях. Именно в таких котельных следует в первую очередь применять малосернистые угли. Для малых котельных часто применяют специальные виды топлива. Технология приготовления этих топлив различна, однако все они имеют низкую зольность и небольшое содержание летучих веществ(5 - 1 0 %) .Очистка угля.Предварительная обработка позволяет удалять 10—30 %серы, содержащейся в угле. В настоящее время разработаны методы с более высокой степенью очистки. Сера находится в угле в виде пиритной и органической серы. Очисткой удаляют из угля главным образом частички пирита и золу. Пирит содержащие компоненты удаляют вручную, применяют отмучивание с последующим отстаиванием и центрифугированием или флотацию.Ведутся исследования новых физических методов очистки угля, таких как многостадийная флотация, электростатическое разделение, масляная агломерация. По предварительным данным, этими методами можно удалять до 90 % всей пиритной серы и до 65 % общего количества серы из угля. Полное обессеривание возможно в результате удаления связанной органической серы. Поэтому в настоящее время разрабатываются методы химической и микробиологической очистки угля от органической серы.Метод химической очистки предусматривает обработку угля специальными химическими реагентами или растворителями под давлением. При этом можно удалять до 95 %всей серы. Однако метод гораздо дороже по сравнению с физическим. Методы микробиологической очистки основаны на том, что определенные бактерии и грибки поглощают серу, при этом возможно также и ожижение угля. Аналогичные подходы необходимо применять и к высокосернистым нефтям. Для снижения содержания серы применяют химические методы, главным образом каталитическую гидрогенизацию. При сжигании мазута с высоким содержанием серы для улучшения чистоты выброса и снижения коррозии котлов и топочных устройств наиболее часто применяют специальные химические присадки[ REF Заиков \r \h 6].Использование порошкообразного угля с обессериванием отходящих топочных газов.Современные системы очистки отходящих газов, включающие электростатический осадитель или мешочный фильтр совместно с установкой для обессеривания топочных газов, позволяют удалять до 70—90 % образовавшегося диоксида серы. В случае использования высокосернистых углей для очистки применяют мокрый скруббер, заполненный смесью извести и известняка. Оксиды азота удаляют на дополнительных дожигающих горелках.Введение адипиновой кислоты для обессеривания топочных газов позволяет удалять до 97 % диоксида серы. Надежность обессеривания значительно повышается при гарантии очистки воды, прежде всего от хлора.Имеются и принципиально новые методы очистки топочных газов. Так, предложен метод обработки отходящих газов аммиаком или известью с последующим облучением потока электронным пучком; при этом удаляются как диоксид серы, так и оксиды азота. Степень удаления их зависит от температуры и влажности газов, содержания кислорода, соотношения реагентов и мощности потока электронов. Недостаток метода — требуется специальное оборудование. Имеются две модификации этого метода. В одной модификации используют аммиак, который переводит соответствующие кислоты в нитраты и сульфаты аммония. В порошкообразном состоянии их осаждают электростатическими методами и используют в качестве азотных удобрений. В другой модификации отходящий газ сначала взаимодействует с распыляемым раствором извести, в результате чего часть диоксида серы переходит в сульфит кальция. После этого сульфит кальция облучают потоком электронов, вследствие чего дополнительно образуются сульфаты и нитраты кальция, которые отделяются на матерчатых фильтрах.

Список литературы

1. Гинзбург А.С. и др. “Кислотные осадки”. ННФ «Развитие и окружающая среда», LEAD CIS7 2004
http://www.twirpx.com/file/501265/
2. Хорват Л. “Кислотный дождь”. М., Стройиздат, 1990. - 83 с
http://www.twirpx.com/file/383765/
3. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. “Экология”. Учеб. для вузов /— 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2004. - 624 с: ил. ISBN 5-7107-8246-7, ч/б, dpi300, OCR, навигатор.
http://www.twirpx.com/file/790806/
4. Трифонов К.И., Девисилов В.А. “Физико-химические процессы в техносфере”. Учебник. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. — 240 с., ил. — ISBN 5-91134-081 -X , dpi300, навигатор.
http://www.twirpx.com/file/1270095/
5. Бажин Н.М. “Кислотные дожди”. http://www.twirpx.com/file/464201/
6. Заиков Г.Е., Маслов С.А., Рубайло В.Л. “Кислотные дожди и окружающая среда”. М., Химия, 1991.
http://www.twirpx.com/file/541481/
7. Эргашев А., Эргашев Т. “Основы экологии” Учебное пособие. - Ташкент: Изд-во «Print Lazos», 2008. - 304 с.
http://www.twirpx.com/file/1349274/
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00493
© Рефератбанк, 2002 - 2024