Курсовая работа: Згубний вплив діоксинів та діоксидів на навколишнє середовище

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  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  і гемітетраоксид азоту  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  дисоціюють на молекули діоксиду азоту  темно-бурого кольору. З підвищенням температури рівновага дисоціації дедалі зміщується в бік утворення діоксиду, а при 140°С настає повна дисоціація . При цій і вищій температурі існують лише молекули . 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:

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:

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 NO2 є результатом або закислення або фотоокислення. Дія на рослини газоподібних NO та NO2 у концентраціях, які не призводять до з’явлення видимих пошкоджень, викликає зниження інтенсивності фотосинтезу. Комбінована дія цих газів адитивна, проте ефект дії NO проявляється швидше, ніж NO2.

Гостра дія NO2 може бути схожою з дією SO2 Низькі концентрації NO2 стимулюють 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 (Pinus strobus L.), 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 (Populus tremu-loldes Minchx.). 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 (Glycine max (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 Sanilac білої 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 широколистяних дерев 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 SO2 на 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 NO2 в атмосферному повітрі значно нижче тих 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 NO2 призводить до синергізму, викликаючи ураження листя рослин. Симптоми ураження верхньої частини листя, що спостерігалися при такій дії, були схожі на симптоми ураження листя озоном.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8