Химический фактор в окружающем нас мире.

Химические вещества неизменно присутствуют в нашей жизни. В окружающую среду они поступают как их природных, так и из антропогенных источников.
На окружающую среду и здоровье человека они действуют по-разному. Одни не наносят практически никакого вреда, а другие могут привести к серьезным отравлениям, вплоть до летального исхода.
В окружающей среде химические вещества способны вступать в реакции друг с другом. При этом их действие на организм человека и окружающую среду может быть усиленно в несколько раз.
В целях уменьшения поступления загрязняющих химических веществ в окружающую среду из антропогенных источников применяют очистку промышленных выбросов в окружающую среду. Такая очистка очистка основана на химических свойствах поллютантов и осуществляется при помощи различных химических р ...

Введение 3
1. Основные источники загрязнений атмосферы 6
1.1. Непостоянные примеси природного происхождения 6
1.2. Загрязнения антропогенного происхождения 7
2. Краткая характеристика загрязнителей атмосферы и экологические последствия их действия 10
2.1. Твердые частицы 10
2.2. Кислые компоненты 11
3. Химические превращения вещества в атмосфере 16
4. Очистка выбросов в атмосферу от загрязняющих веществ 17
4.1. Очистка от Н2S 17
4.2. Очистка от SO2 18
4.3. Очистка от СО2 20
4.4. Очистка от СО 20
4.5. Очистка от оксидов азота 21
Список используемой литературы 23

В последние несколько десятков лет, в условиях интенсивного развития промышленности, охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов необходимо уделять все больше и больше внимания, как самой острой проблеме современности.
Рост населения приводит к расширению хозяйственной деятельности и росту промышленного производства. Развитие технического прогресса привело к химизации многих отраслей промышленности и народного хозяйства, а соответственно, возросла нагрузка на окружающую среду. По прогнозам демографов население Земли к 2025 году увеличится до 8 млрд. человек. Площадь же земель под сельское хозяйство практически увеличиваться не будет. Научно-технический прогресс ведет к заметным и подчас непредвиденным изменениям в экологических системах, изменениям в биосферны х процессах в целом. Негативное воздействие на окружающую среду проявляется в загрязнении атмосферы вредными выбросами, сбросами сточных вод в водные объекты, загрязнение почвы, образовании опасных отходов. Все это привело к выводу из хозяйственного использования плодородных земель, сокращению лесного покрова Земли, сокращению видов и популяций животных и растений.
Состояние окружающей среды оказывает непосредственное влияние на здоровье человека. Человек - единственное живое существо, которое может и вынуждено в настоящее время тратить огромные средства на охрану природы.
Общее количество природной воды на Земле составляет 1386 млн. км3, из которых 35 млн. км3 - пресные воды. Объем потребления пресной воды в мире составляет 3900 млрд. м3/год. Половина этого количества воды используется в промышленности безвозвратно, а оставшаяся половина сбрасывается в водные объекты в виде сточных вод.
В настоящий момент наблюдается уменьшение объема кислорода в атмосферном воздухе на 10 млрд. т в год. 40% пресной воды идет на безвозвратное потребление. На основании этих данных существует прогноз, что концу века запасы пресной чистой воды на Земле могут быть исчерпаны. В настоящее время в результате сжигания топлива в атмосферу выделяется гораздо больше углекислого газа, чем поглощается зелеными растениями и водной гладью мирового моря.
Дефицит воды приводит к исчезновению многих видов животных и растений. В начале века исчезал один вид животных за год. Сейчас один вид исчезает за день.
Разливы нефти в море приводят к образованию трудноразрушимой нефтяной эмульсии. Для процессов микробиологического разложения необходим кислород. Для окисления сырой нефти, разлившейся в море, требуется в миллион раз больше морской воды, обогащенной кислородом. Неразложившаяся нефтяная эмульсия выбрасывается волнами в прибрежные зоны.
Топливно-энергетический комплекс России вносит серьезный вклад в загрязнение окружающей среды химическими веществами, т.к. на его долю приходится больше 30% всех сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, около 5% от всех выбросов загрязняющих веществ веществ в атмосферный воздух, больше 30% всех образующихся твердых отходов производства, и до 70% общего объема выбросов парниковых газов.
Интенсивное вытеснение нефтью и природным газом других энергоносителей (уголь, дерево, торф) в общем балансе во многом сдерживало негативные экологические последствия развития энергетики и промышленности. Использование углеводородов нефти и газа для производства ценных химических продуктов уменьшило расход для этих целей невозобновляемого минерального сырья. Большое значение имеет и низкая стоимость этих видов сырья по сравнению с альтернативными, например, газа по сравнению с другими видами топлива. Если, к примеру, стоимость угля в пересчете на одну тонну топлива принять за 100%, то стоимость газа составит только десятую часть.
Результатом работы предприятий данной отрасли стало загрязнение окружающей среды углеводородами и их производными, кислыми примесями, твердыми и жидкими отходами производства. [1]
Цель работы – охарактеризовать химический фактор в окружающем нас мире на примере атмосферы.
Задачи работы:
- выявить основные источники загрязнения атмосферы;
- дать характеристику осовным компонентм загрязнения атмосферы;
- рассмотреть химические превращения веществ в атмосфере;
- рассмотреть методы очистки промышленных выбросов от загрязняющих веществ.
Объект исследования – химические вещества в окружающей среде.
Предмет исследования – загрязнение атмосферы химическими веществами.

Оксиды азота не воздействуют непосредственно на материалы, но диоксид азота, реагируя с влагой атмосферного воздуха, образует азотную кислоту, что может привести к значительной коррозии металлов. Диоксид азота поглощает видимый свет и может стать причиной уменьшения видимости, пагубно влияет на посевы. [1], [2]
Нефтепродукты прежде всего оказывают негативное воздействие на нервную систему человека. Легкое отравление нефтепродуктами может проявиться в виде неврастенического, астеновегетативного или астенического синдромов. В тяжелых случаях отравление нефтепродуктами может вызвать энцефалопатию.
Диоксиды серы и азота являются причиной выпадения «кислотных дождей». Термин введен английским химиком А. Смитом более 100 лет назад.
Азотная и серная кислоты наиболее важные предшественники кислотных дождей, образуются непосредственно из оксидов серы и азота с участием гидроксильного радикала по реакциям:
NO2 + OH* = HNO3
SO2 + OH* = HSO3*
HSO3* + O2 = HO2 + SO3
SO3 + H2O = H2SO4
NO2 + O3 = NO3- + O2
NO3- + NO2 = N2O5
N2O5 + H2O = 2HNO3 [1]
Кислотные дожди могут переноситься в атмосфере на большие расстояния и выпадать в экологически чистых районах.
Кислотные дожди пагубно влияют на растительность, на урожайность сельскохозяйственных культур. Выпадая на землю, кислотные дожди вызывают эрозию почвы и приводят к ее закисанию. Также кислотные дожди влияют на материалы, вызывая сильную коррозию металлов.
3. Химические превращения вещества в атмосфере
Загрязняющие вещества в атмосфере могут вступать в химические реакции и образовывать вторичные загрязнения.
Фотохимические реакции являются причиной появления смога.
NO2 hν NO + O
O + O2 = O3
O3 + NO2 = NO3 + O2
NO3 + NO2 = N2O5
N2O5 + H2O = HNO3
RHC=CHR1 + O3 = RCHO + RO· + HCO-
RCHO hν R· + HCO-
R· + O2 = RO2·
RO2· + O2 = RO· + O3
RO2· + NO = NO2 + RO·
RCO· + O2 = RCO3·
RCO3· + NO2 = RCO3NO2
ПАН (пироксиацетилнитрат)
ПБН (пироксибензоилнитрат)
ПАН и ПБН сильно раздражают слизистую оболочку и приводят к образованию фотохимического смога. [3]
4. Очистка выбросов в атмосферу от загрязняющих веществ
4.1. Очистка от Н2S
Этаноламинный метод. Поглотитель – моно-, ди-, три- этаноламин.
Н-О-СН2-СН2-NH2 – моноэтаноламин. Используется 15% водный раствор.
R-NH2 + H2O = R-NH3+ + OH-
OH- + H2S = H2O + HS-
HS- + R-NH3+ = (RNH3)HS
Общая реакция:
R-NH2 + H2O + H2S = (RNH3)HS
Сиборд-процесс. Используется 3% раствор соды.
H2S + Na2CO3 = NaHCO3 + NaHS
Регенерация:
NaHS + ½ O2 = NaOH + S
Отделяют серу и
NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O
Мышьяково-содовый метод.
Na4As2S5O2 + H2S = Na4As2S6O + H2O
Na4As2S6O + ½ O2 = Na4As2S5O2 + S
Железо-содовый метод. Используется суспензия гидроксида железа III в растворе карбоната натрия.
Na2CO3 + H2S = NaHCO3 + NaHS
3NaHS + 2Fe(OH)3 = 2FeS + S + 3NaOH + 3H2O
4FeS + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 4S
Фосфатный метод.
H2S + K3PO4 = K2HPO4 + KHS
Реакция на «болотной руде».
Fe2O3 + H2S = FeS + H2O + S
Регенерация сжиганием:
FeS + O2 = Fe2O3 + S (SO2)
Содержание SO2 зависит от расхода О2.
Реакция на активированном угле.
H2S + O2 = S + H2O ∆H = -220 кДж.
Метод Клауса.
I. Термическая стадия
H2S + O2 = SO2 + S + H2O
Пламенное окисление H2S со стехиометрическим количеством О2. t=900-13000C.
II. Каталитическая стадия.
H2S + SO2 = H2O + S
t=220-2500C, kat – боксит или активированный Al2O3
4.2. Очистка от SO2
Аммиачный метод.
(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3
NH4HSO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 + H2O + SO2
SO2 и (NH4)2SO4 являются товарными продуктами.
Известковый метод.
CaO + SO2 = CaSO3
Содовый метод.
SO2 + Na2CO3 = NaHCO3 + NaHSO3
SO2 + NaHCO3 = CO2 + H2O + Na2SO3
Магнезитовый метод.
SO2 + MgO + 6H2O = MgSO3*6H2O
Кристаллогидраты отделяют от воды, центрифугируют и обжигают
MgSO3 t . MgO + SO2
Цинковый метод.
ZnO + SO2 + 2,5H2O = ZnSO3*2,5H2O
Кристаллогидраты отделяют центрифугированием или фильтрацией и разлагают при t~300-3500C.
ZnSO3 = SO2 + ZnO
Марганцовый метод.
MnO2 + SO2 = MnSO4
Твердый аэрозоль MnSO4 и избыток не прореагировавшего MnO2 выделяют в циклонах и электрофильтрах. Изловленные твердые вещества подвергают превращению:
MnSO4 + NH3 + H2O + O2 = MnO2 + (NH4)2SO4
Диоксид возвращается в реакцию, сульфат – товарный продукт, используется для получения гипса:
(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + NH3 + H2O
Пиролюзитный метод.
Окисление в жидкой фазе кислородом, катализатор – пиролюзит – минерал на основе MnO.
MnO + O2 = Mn2O3
Mn2O3 + SO2 = MnO + SO3
SO3 + H2O = H2SO4
4.3. Очистка от СО2
Этаноламинный метод. Поглотитель – моно-, ди-, три- этаноламин.
Н-О-СН2-СН2-NH2 – моноэтаноламин. Используется 15% водный раствор.
R-NH2 + H2O = R-NH3+ + OH-
OH- + СO2 = H2O + HCO3-
HCO3- + R-NH3+ = (RNH3)HCO3
Общая реакция:
R-NH2 + H2O + CO2 = (RNH3)HCO3
Карбонатный метод.
K2CO3 + CO2 + H2O = KHCO3
K2CO3 активируют Na2CO3 и активирующими добавками (оксиды поливалентных металлов). Для увеличения растворимости карбоната в воде и увеличения скорости реакции используют горячие растворы (110-1200С) и 25% раствор карбоната.
Реакция метанирования.
CO2 + H2 = H2O + CH4
Р~32 МПа, в зависимости от катализатора, процесс проводят при разных температурах: на железном катализаторе – 3500С, на никель-хромовом – 2000С.
4.4. Очистка от СО
Реакция метанирования.
CO + H2 = H2O + CH4
Р~32 МПа, в зависимости от катализатора, процесс проводят при разных температурах: на железном катализаторе – 3500С, на никель-хромовом – 2000С.
Реакция с водяным паром.
CO + H2O = CO2 + H2 + 37 кДж
Катализатор – Fe2O3 c добавками Cr2O7. Катализатор устойчив до 6000С.
Реакция с медно-амиачным раствором.