Окисление двуокиси серы в загрязненной атмосфере

Важным физическим эффектом загрязнения атмосферы является снижение видимости. Это снижение видимости вызывается обычно рассеянием и поглощением радиации аэрозолями в атмосфере. Если о количественном влиянии окислов серы ничего не известно, то туман серной кислоты и другие сульфатные частицы считаются признанной причиной рассеяния. Эти частицы образуются при вышеописанных сложных окислительных процессах взаимодействия между атмосферными загрязнениями. Фотодиссоциация двуокиси серы, выделяемой в атмосферу в процессах горения, невозможна, так как она может протекать лишь при длинах волн короче тех, которые достигают нижней атмосферы. Поэтому фотохимические превращения S02 могут включать лишь реакции возбужденных молекул S02.

Что касается фотохимического взаимодействия системы S02— NOx, то добавление NOx к низким концентрациям S02, по-видимому, дает различные результаты. Некоторые авторы сообщают об ускорении фотоокисления S02, в то время как другие на основе образования аэрозолей сообщают о его замедлении. Следует напомнить, что фотодиссоциация N02 дает атомарный кислород и озон. Таким образом, S02 может наряду с N0 и N02 реагировать с атомами кислорода согласно реакции

SO2 +O + М = S03 + M.

Далее SO3 взаимодействует с водяными парами, образуя аэрозоли серной кислоты, которые губительно действуют на живые и неживые объекты.

Эффективность этой реакции возрастает по мере роста отношения концентраций SO2/NOx. Кинетические расчеты показывают, что при концентрациях NOx b S02, равных 0,2 млн-1 (типичных для фотохимического смога), скорость реакции S02—О будет приблизительно в 10 раз ниже скорости реакции NOx—О. Изучалась не только система S02—NOx, но также и система S02 — углеводород в отсутствие NOx. Имеющиеся данные указывают, что при обычных уровнях в атмосфере реакции S02 в присутствии углеводородов для образования аэрозолей несущественны.

В любой загрязненной атмосфере SO2, NOx и углеводороды обычно присутствуют одновременно. Экспериментальные работы в этом случае указывают, что облучение олефинов с прямой цепью и ароматических соединений с двойными связями в присутствии NOx и S02 приводит к образованию значительного количества аэрозолей. Влияние S02 на образование аэрозолей весьма очевидно. Парафиновые углеводороды, по-видимому, дают мало либо вообще не дают аэрозолей в присутствии N0x и S02, в то время как данные об ароматических соединениях малочисленны и неопределенны. Хотя данные в таблице приведены для постоянного соотношения N0x —SО2, эксперименты показывают, что скорость исчезновения SО2 зависит от соотношения реагентов. В одной серии опытов начальные концентрации SО2 и N0 поддерживались постоянными на уровне 0,1 и 1 млн-1. Когда концентрация олефина понижалась с 3 до 0,5 млн-1, скорость исчезновения SО2 возрастала. Это указывает на очень высокую эффективность фотоокисления SO2 низкими концентрациями олефинов в присутствии NO. В случае постоянных концентраций олефина и N0 и варьируемых количеств S02 получаемые данные пока противоречивы. Некоторые исследования свидетельствуют, что рассеяние света прямо пропорционально концентрации SO2, в то время как в других наблюдалось увеличение скорости поглощения SO2 по мере снижения концентрации S02 с 1 до 0,1 млн-1. Следует отметить, что исчезновение SO2 и образование аэрозолей обычно не совпадают. Данные указывают, что сначала наблюдается исчезновение SO2, вслед за чем происходит образование аэрозолей и достижение ими максимума согласно измерениям рассеяния света. Аэрозоли не образуются до тех пор, пока не достигнут максимум NO2 и концентрация NO не упала до низкой величины. В этот момент наблюдается также максимальное образование атомов О. Рост содержания аэрозолей продолжается до достижения максимума озона, после чего содержание аэрозолей стабилизируется. Следовательно, на основе ряда опытов можно заключить, что быстрое накопление аэрозолей происходит, пока образуется озон.

Экологические заметки

Физико-химические методы определения остаточных концентраций хлорорганических пестицидов в продуктах питания
Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Применение пестицидов позволяет получать стабильные урожаи и ограничивать ...

Утилизация сточных вод в качестве удобрения ячменя
Одной из главных экологических проблем существования и развития городов является утилизация хозяйственно-бытовых сточных вод. Эта проблема с развитием человеческой цивилизации стан ...

Система экологического менеджмента нефтегазодобывающего предприятия на примере ООО Лукойл - Западная Сибирь
Существующая экологическая ситуация и тенденции ее изменения во многом определяются промышленным производством и хозяйственной деятельностью. Несмотря на отдельные успехи и достиже ...