Оксиды азота источники

Содержание

ООО «СиБ Контролс»

Снижение выбросов оксидов азота в атмосферу.

Что такое оксиды азота NOx?

Термин NO относится к семейству химических веществ, загрязняющих воздух — оксидов азота. NO представляет собой семь различных соединений, хотя наиболее опасным является только одно — диоксид азота. Диоксид азота (NO2) – это опасный загрязнитель воздуха, который может вступать в реакцию с озоном. Данная реакция может приводить к образование кислотных дождей. NO2 представляет собой красновато-коричневый газ с горьким запахом, похожий на запах хлора. NO2 также обычно называют оксидом азота и дейтеоксидом азота, который обладает высокой реактивной способностью.

NO является промежуточным продуктом при производстве азотной кислоты. Азотная кислота является нитрующим реагентом при производстве химических взрывчатых веществ, отбеливателем для муки, замедлителем окисления акрилатов и окислителем в ракетном топливе. Оксид азота использовался в различных ракетных установках в многочисленных беспилотных космических исследованиях и до сих пор используется для космических путешествий в системах орбитального маневрирования космических кораблей.

Где встречается Оксид азота?

NO2 в естественном виде в окружающей среде можно встретить в дыхании бактерий, вулканах, молнии, а также в стратосфере. По оценкам ученых, каждая средняя вспышка молнии превращает около 7 кг азота в оксид азота. Каждый год во всем мире, в среднем, происходит 1,4 миллиарда вспышек молнии, что дает много естественного оксида азота, однако из этих же источников NO2, принято считать остаточным газом в атмосфере Земли, где он выполняет функцию поглощения солнечного света и регулирования химического состава тропосферы, в частности концентрацию озона. По сравнению с выбросами NO2 от естественных процессов, количество выбросов NO2 от сжигания горючего ископаемого больше, более чем в три раза.

Основной причиной образования NO2 является двигатель внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания используются для работы автомобилей, катеров, кораблей, мотоциклов, локомотивов, вертолетов, самолетов и многого другого. Дополнительные источники образования оксида азота — печи, газовые, керосиновые обогреватели и сигаретный дым. Наиболее заметными историческими причинами образования диоксида азота были ядерные испытания, что стало причиной появления печально известных красноватых грибовидных облаков. Их образования связано с высокими температурами ядерных реакций, так как кислород и азот не реагируют между собой при температуре окружающей среды. При высоких температурах они подвергаются эндотермической реакции с образованием оксидов или диоксидов азота.

Почему требуется снижать выбросы оксида азота?

У людей, регулярно подвергающихся воздействию NO2, повышается риск заболевания легких. Чаще всего страдают те, кто работает в сельском хозяйстве и подвергается воздействию NO2 в результате разложения растений в силосохранилищах. На самом деле, это заболевание настолько распространено, что это заболевание легких называют «болезнью силосных ям». Данное заболевание легких, вызванное NO2, может привести, в некоторых случаях, к преждевременной смерти и, в меньшей степени, к эмфиземе или бронхиту. Также известно, что NO2 может накапливаться в организме людей и приводить к сердечнососудистым заболеваниям.

В результате жаркой и солнечной погоды, ЛОВ (Летучие Органические Вещества) и оксид азота взаимодействуют между собой, и образуется смог. Смог (приземный озон) наносит ущерб растительности и снижает урожайность. Когда оксид азота и диоксид серы вступают в реакцию с другими составляющими воздуха, образуется кислотный дождь. Кислотный дождь наносит ущерб автомобилям, зданиям и историческим памятникам. Для окружающей среды влияние кислотных дождей наиболее заметно в водной среде, включая ручьи, реки, озера и болота, где воздействие на рыб и дикую природу может быть чрезвычайно опасным.

Когда кислотные дожди попадают в почву, они способны вытягивать соединения алюминия из глинистых пород почвы и переносить их в подземные воды. Животные, которые наиболее чувствительны к кислотным дождям и алюминию, как правило, молодые особи. При определенных уровнях pH, вызванных кислотным дождем, икринки рыб не способны к дальнейшему развитию, и даже более старые особи рыб погибают в данной среде. Животные с более высокой чувствительностью к уровням pH пострадают больше всего. Важно помнить, что экосистемы являются целостными и воздействие на один вид не будет ограничено данным видом. Кислотный дождь не только откладывает алюминий в почве, но и лишает ее минералов и питательных веществ, которые поддерживают здоровый рост растений.

Растения, которые подвергаются воздействию кислотных дождей, не погибают сразу, сначала их листья становятся коричневого цвета, они становятся более восприимчивыми к воздействию низких температур и меньше способны поглощать солнечный свет, что в дальнейшем приводит к их гибели.

В то время как большое количество кислоты находится в жидкой форме, кислота также может находиться и в частицах пыли. Это называется сухим осаждением. Эти кислоты особенно агрессивны по отношению к металлам, краске и камню, вызывая быстрое разрушение. Часто эмоциональный ущерб, причиняемый кислотной пылью, так же велик, как и финансовый ущерб, так как различные памятники архитектуры чрезвычайно подвержены разрушению.

Все влияние оксида азота, описанное в данной статье, показывает, что уменьшение выбросов NOx, NO2 и кислотных дождей имеет важное значение для сохранения здоровья, как окружающей среды, так и всего населения Земли. При этом также важно знать, что затраты на охрану окружающей среды препятствуют получению сверх прибылей коммерческой деятельности.

Мы можем предложить решения по борьбе с выбросами, которые имеют разумные капитальные затраты, низкие эксплуатационные расходы, практически не требуют затрат на обслуживание и имеет небольшие размеры, чтобы обеспечить учет всех потребностей предприятий по защите окружающей среды.

Итак, как мы можем уменьшить выбросы оксида азота NO и появление кислотных дождей?

Существует много вариантов переработки NO в зависимости от комбинации ЛОВ. Предлагаемая системы переработки включают в себя: термоокислитель, углеродный адсорбер, систему селективного каталитического восстановления или скруббер.

Термический окислитель (также известный как камера дожига, или печь дожига, или термический окислитель прямого сжигания) — это технологическая установка для снижения выбросов ЛОВ, которая разлагает опасные газы при высоких температурах. В результате работы установки выделяется тепло (которое может быть в дальнейшем утилизировано), водяной пар и углекислый газ. Существует много различных типов технологий термоокислителей, доступных для решения конкретных задач по уничтожению опасных веществ, таких как PTO, TO, каталитические рекуперативные окислители и многие другие.

Углеродный адсорбер является одной из наиболее распространенных технологий снижения загрязнения воздуха. Углеродные адсорберы необходимы, когда Вы пытаетесь одновременно снизить выбросы ЛОВ и выбросы NO, и при этом восстановить растворитель. В углеродном адсорбере загрязненный технологический поток проходит через слой активированного угля. Углерод в активированном угле действует как адсорбер, удаляя ЛОВ из технологического потока, затем удерживая их на поверхности или в порах углерода.

При выборе углеродного адсорбера нужно учитывать состав Вашего технологического потока. Для того чтобы углеродный адсорбер был наиболее эффективен, технологический поток должен быть с низким содержанием влаги и твердых частиц, так как углерод является пористым материалом, поры которого могут легко забиться. Если в технологическом потоке слишком много влаги или слишком много твердых частиц, мы можем порекомендовать систему предварительной фильтрации и / или сушильную камеру для обеспечения большей эффективности при переработке ЛОВ.

Система селективного каталитического восстановления (СКВ) предусматривает катализатор восстановления оксида азота и систему впрыска аммиака. Каталитическая реакция аммиака через селективный каталитический восстановитель (СКВ) уменьшает выброс оксида азота путем преобразования его в основные и безвредные элементы атмосферного воздуха: азот, кислород и воду. Катализатор поставляется в различных вариантах в зависимости от применения. Система впрыска аммиака позволяет вводить аммиак в процесс, для соединения с оксидом азота и уменьшения его выбросов.

Регулятор расхода аммиака (РСА) и инъекционная решетка аммиака (ИРА) для впрыска водного раствора аммиака в газовый поток контролирует подачу безводного аммиака в соответствии с системой анализа оксида азота и аммиака (NH3). Как и в случае с углеродными адсорберами, ИРА склонны к засорению, поэтому необходимо учитывать их эффективность для обеспечения долгосрочной эксплуатации. Ключом к этой оптимальной и продолжительной производительности является конструкция системы и правильное понимание всех вопросов, связанных с воздушным потоком, для обеспечения правильного смешивания аммиака во время переработки ЛОВ и NO.

Термин «Скруббинг» часто используется неправильно для обозначения удаления ЛОВ. Важно знать, что существует много типов скрубберов, но наиболее эффективным для удаления оксида азота является влажный скруббер.


Влажный скруббер использует жидкость (в основном воду) для удаления загрязняющих веществ из воздушного потока. Жидкость забирает твердые и газообразные загрязняющие частицы из воздуха. Влажные скрубберы — это универсальное оборудование для снижения загрязнений, которое проектируется индивидуально, для достижения максимальной эффективности удаления NO и ЛОВ из воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Жидкость, содержащая ЛОВ, собирается в форме конденсата и затем может быть использована для дальнейшей переработки. Влажные скрубберы чрезвычайно эффективны в своей конструкции, так как они часто являются единственной системой, которая может использоваться для обработки, как твердых частиц, так и газов в одном устройстве контроля загрязнений.

Статьи из серии «Снижение выбросов опасных загрязнителей воздуха»:

Часть 1: БTEк — бензол, толуол, этилбензол и ксилол.

Часть 2: Переработка хлора.

Часть 3: NOx — это загрязняющие воздух оксиды азота.

Часть 4: Переработка свинца.

Часть 5: Промышленные воздушные скрубберы для переработки аммиака.

Часть 6: SOx — это соединения молекул серы и кислорода, включая моноксид серы, диоксид серы и триоксид серы.

Часть 7: Углеводороды — метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан.

Часть 8: Метилмеркаптан, также известный как метантиол.

Часть 9: H2S – высококоррозионноактивный сероводород.

Часть 10: Диметилсульфид – метилтиометан.

Часть 11: Серная кислота – H2SO4.

Часть 12: Оксид этилена – EtO.

Компания Сиб Контролс может предложить множество индивидуальных решений, чтобы наилучшим образом соответствовать эксплуатационным особенностям производств у своих клиентов. В некоторых случаях требуется более низкие капитальные вложения при более высоких эксплуатационных затратах для тех систем, которые не нуждаются в непрерывной работе, или могут потребоваться чуть более высокие капитальные вложения с более низкими эксплуатационными затратами для тех систем, которые действительно нуждаются в постоянной работе. Мы можем предложить комплексные интегрированные решения с разными системами очистки воздуха, такими как: термоокислители, системы адсорбции углерода или системы фильтрации.

Для отправки запроса на термические окислители, печи дожига и другие системы снижения выбросов опасных веществ в атмосферу отправьте нам, пожалуйста, письмо на электронную почту, указанную на странице «Контакты» или заполните контактную форму «Написать нам», расположенную справа на текущей странице данного сайта.

4.1.3. Загрязнение атмосферы соединениями азота

  • Загрязнение атмосферы

    В последние годы наблюдается благоприятная тенденция к значительному снижению концентрации углеводородов в атмосфере. Однако для диоксида серы наблюдается обратная тенденция увеличение среднегодовых значений (речь идет о НПЗ), хотя пока среднегодовые значения концентраций значительно ниже ПДК. Наиболее…
    (Промышленная экология)

  • Основными загрязнителями атмосферы на ТЭС являются диоксид серы, оксиды азота, соединения фтора и твердые частицы угольной золы и несгоревшего топлива. Содержание серы, азота и золы в энергетических углях представлены в табл. 15.5. Оксиды серы. Соединения серы могут присутствовать в твердом топливе в…
    (Промышленная экология)
  • Источники загрязнения атмосферы

    Главный вклад в загрязнение воздушного бассейна вносит промышленность, особенно в местах ее концентрации. Основными источниками индустриальных загрязнений воздуха являются тепловые электростанции (ТЭС), работающие на каменном угле и выбрасывающие в атмосферу сажу, золу и диоксид серы; металлургические…
    (Газохроматографический анализ загрязненного воздуха: практическое руководство)

  • Водородные соединения азота и фосфора. Галогениды фосфора

    Аммиак. В обычных условиях это бесцветный газ с резким запахом (запахом «нашатыря»); сжижается при -33,4 °С и затвердевает при -77,7 °С. Молекула аммиака NH3 имеет форму пирамиды (см. рис. 3.5), в жидком аммиаке молекулы NH3 связаны водородными связями, обусловливая тем самым аномально высокую температуру…
    (Начала химии)

  • Кислородные соединения азота и фосфора

    Оксиды азота. В разных оксидах азот проявляет все степени окисления от +1 до +5. Оксиды N20 и N0 — бесцветные газы, оксид азота(1У) N02 — бурый газ, нередко содержится в промышленных выбросах в атмосферу, которые получили название «лисий хвост». Оксид азота(Ш) N203 — синяя жидкость, оксид азота(У) N205…
    (Начала химии)

  • ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

    Загрязнение атмосферы является причиной кризисных ситуаций глобального масштаба, к которым относят изменение климата планеты и разрушение озонового слоя. С точки зрения влияния на здоровье и адаптивные способности человека загрязнение атмосферы существенно в первую очередь не на глобальном, а…
    (Техносферная токсикология)

  • Существуют два вида загрязнений атмосферы: естественный и искусственный. К естественным относятся земные процессы, приводящие к образованию вулканической пыли и газов, продуктов выветривания, продуктов сгорания при пожарах, а также органические соединения растительного и животного происхождения, например,…
    (Материаловедческие проблемы экологии в области ядерной энергетики)
  • Экологические последствия загрязнения атмосферы

    Парниковый эффект В идеале Земля должна отдавать в космическое пространство то же количество энергии, какое она получает извне. Такая ситуация называется лучистое равновесие. Всеми процессами на Земле управляет Солнце, энергетически наша планета также полностью зависит от потоков солнечной…
    (Основы общей экологии и международной экологической политики)

  • Антропогенное загрязнение атмосферы и опасность для человека

    Деятельность человека изменяет сложившееся в природе равновесие. Сильное загрязнение атмосферы происходит в больших городах: 90% веществ, загрязняющих атмосферу, составляют газы и 10% — твердые частицы. Наиболее опасным результатом загрязнения являются смоги. Смог появляется при неподвижном воздухе,…
    (Безопасность жизнедеятельности: краткий курс. За три дня до экзамена)

Оксиды азота

  • Образование оксидов азота в тропосфере

    Монооксид N0 и диоксид NO2 азота часто объединяютсячасто под формулой NOx. Они обладают выраженным общетоксичным и раздражающим действиемсчет того, что растворяясь в атмосферной влаге образуют кислоты HN02 и HNO3, которые могут способствовать развитию отека легких. Отрицательное биологическое воздействие…
    (Физико-химические процессы в техносфере)

  • Практическая работа 7. Поступление оксидов азота и серы с выбросами тепловых электростанций, работающих на угле

    Цель работы: научиться рассчитать массу оксидов серы и азота, поступающие в атмосферу с выбросами тепловой электростанции, работающей на угле. Общие положения Одним из основных источников образования оксида азота является окисление азота воздуха, сопровождающее все процессы горения, в которых…
    (Физико-химические процессы в техносфере)

  • Практическая работа 8. Расчет времени полувыведения оксидов азота

    Цель работы: научиться рассчитывать время полувыведения оксидов азота, поступающего в атмосферу при технологических процессах производства тепловой энергии. Общие положения При сжигании всех видов топлива поступают в атмосферу загрязняющие вещества, прежде всего оксиды азота и серы. Они…
    (Физико-химические процессы в техносфере)

  • ОКСИДЫ АЗОТА

    Монооксид азота NO. Несолеобразующий оксид, бесцветный газ. Малорастворим в воде и практически не реагирует с ней. Термически устойчив. Химические свойства 1. Чувствителен к кислороду воздуха (буреет): 2NO +02,и3б, ^NO2. 2. Химически пассивен по отношению к кислотам, щелочам. При…
    (Неорганическая химия)

  • Применение трехмерного зонального математического моделирования теплообмена для снижения выхода оксидов азота.

    Основной проблемой, связанной с процессами сжигания ирша-бородинского угля Канско-Ачинского бассейна на тепловых электрических станциях Красноярского края, является сокращение вредных выбросов. Одними из наиболее вредных компонентов продуктов сгорания органических топлив, с учетом их токсичности и массового…
    (Ресурсосберегающие технологии обезвреживания и утилизации отходов предприятий теплоэнергетического комплекса Красноярского края)

  • Методика расчета выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций

    Сжигание топлива на тепловых электростанциях и в котельных приводит к выбросу в атмосферу продуктов горения органического топлива, содержащих токсичные оксиды азота N0* (главным образом монооксид N0 и в меньшей степени диоксид N02) . Количество образующихся оксидов азота зависит от характеристик…
    (Ресурсосберегающие технологии обезвреживания и утилизации отходов предприятий теплоэнергетического комплекса Красноярского края)

  • Оксид азота (I), или оксид диазота, N2O

    N20 — бесцветный газ с приятным запахом, растворим в воде. Имеет линейное строение молекулы. 71 Свойства. Это несолеобразующий оксид, разлагается при слабом нагревании: В смеси с водородом взрывается: Получение. Получают разложением нитрата аммония: Применение. Оксид диазота…
    (Неорганическая химия. Краткий курс)

  • Оксид азота (II), или монооксид азота, NO

    Монооксид азота представляет собой свободный радикал *N=0. Несмотря на это, он не димеризуется, если его не охладить до низких температур. Свойства. N0 — это бесцветный газ, на воздухе легко окисляется с образованием бурого газа диоксида азота: 72 Кроме кислорода монооксид азота взаимодействует…
    (Неорганическая химия. Краткий курс)

  • Оксид азота (IV), или диоксид азота, NО2

    Молекула имеет угловую форму, связи между атомами кислорода и атомом азота носят промежуточный характер между одинарной и двойной. N02, как и N0, имеет неспаренный электрон. Свойства. Молекулы N02 легко димеризуются в N204 и обычно существуют в смеси друг с другом: Диоксид азота взаимодействует…
    (Неорганическая химия. Краткий курс)

Загрязнение биосферы оксидами азота

Азот образует семь оксидов, из них только монооксид и диоксид, NO и NO2, относятся к опасным загрязняющим веществам, причем диоксид более опасен, чем монооксид.

В естественных условиях в атмосфере количество оксидов азота измеряется долями процентов. Азота на планете ежегодно мобилизуется около 140 млн т. Загрязнение оксидами азота происходит и на локальном, и на глобальном уровне.

Техногенные источники поступления оксидов азота в атмосферу: а) энергетика, сжигание топлива; б) автотранспорт; в) промышленность (цветная металлургия, коксохимическая и нефтехимическая отрасли).

Основным источником образования техногенных оксидов азота (до 80 % от всего объема) является азот топлива. При сгорании топлива в любых двигателях прежде всего появляется монооксид азота. Образуется он преимущественно при высоких температурах, присущих пламени, как следствие взаимодействия атмосферного азота с кислородом. Это так называемый термический NO. В зоне горения могут возникать относительно высокие концентрации NO2 с последующим превращением обратно в NO в послепламенной зоне. Окисление NO до NO2, так же как и сернистого ангидрида до серного, происходит в тропосфере под действием тех же факторов: фотохимическое окисление, окисление молекулярным, атомарным кислородом, озоном.

2 NO + O2 → 2NO2

Оказываясь в стратосфере под действием солнечных лучей (при X 430 нм), диоксид азота подвергается фотодиссоциации (фотолизу):

N2O + hv → N2 + O,

N2O + O → 2NO

Так попавший в тропосферу с эмиссией газов N2O становится основным источником NO в стратосфере.

Особенность цикла азота в том, что образующийся атомарный кислород способен в свою очередь окислять монооксид азота до диоксида.

Дополнительно NO быстро взаимодействует с озоном:

NO + O3 → NO2, + O2,

NO2 быстро подвергается фотолизу:

NO2 + hv → NO + О.

Молекулярный кислород взаимодействует с атомарным кислородом с образованием озона:

О + O2 → O3.

Озон в свою очередь тоже подвергается фотолизу.

Есть сведения (Фельдман, 1975), что озоном, составляющим основную часть атмосферных оксидантов, может быть обусловлен фотохимический туман в атмосфере, который вызывает токсический эффект. Пороговой (по запаху) концентрацией озона в воздухе чаще всего принимают концентрацию 0,02 мг/м3. Негативное влияние озона на живые организмы предположительно связано с возникновением свободных радикалов, вызывающих в организмах клеточные повреждения. У людей следствием этого может быть нарушение респираторной функции.

Таким образом, в атмосферном воздухе осуществляется конверсия NO и NO2, которая вовлекает во взаимодействие загрязняющие органические вещества с образованием более токсичных соединений, например нитрозосоединений, нитроПАУ и др.

В атмосфере происходит рассеяние газов и их разбавление атмосферным воздухом. Токсичность NO2 выше, чем NO. В связи с этим предельно допустимый уровень содержания оксида азота в воздухе составляет 0,6 мг/м3, а диоксида азота — почти на порядок ниже — 0,085 мг/м3.

Преобразование оксидов азота в атмосфере может сопровождаться образованием более токсичных веществ. Например, образовавшиеся при фотодиссоциации диоксида азота атомарный кислород и озон окисляют углеводороды с образованием формальдегида, ПАН и других опасных токсичных продуктов. Взаимодействие NO с толуолом ведет к образованию нитрофенолов — высокотоксичных веществ.

Есть сведения, что оксид азота действует на центральную нервную систему, при больших концентрациях переводит оксигемоглобин крови в метгемоглобин. Диоксид азота способствует развитию эмфиземы легких, астмы, нарушению легочной функции.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Основные источники загрязнения воздуха, возможные последствия и пути решения проблемы

Загрязнение воздуха представляется одним из главных факторов, влияющих на экологию. К основным источникам загрязнения атмосферного воздуха относят промышленные выбросы, лесные пожары, испарение солей с поверхности океанов и другие природные и антропогенные факторы.

Виды загрязнителей воздуха

Для выявления причин загрязнения воздуха нужно понимать, какие вещества участвуют в этом.

1. Химические элементы. К основному виду загрязнения относят газообразные вещества, попадающие в атмосферу планеты. Загрязнение атмосферы происходит такими веществами как диоксид серы, альдегиды, тяжёлые металлы, оксиды углерода, радиоактивные изотопы, аммиак, и углеводороды.

2. Физические загрязнители. К физическим явлениям, обуславливающим загрязнение атмосферного воздуха, относятся:

  • радиоактивное излучение, в том числе космическое;
  • твёрдые частицы и иные загрязняющие атмосферный воздух вещества;
  • шумовое воздействие (слишком громкие звуки, колебания на низких частотах, которые вызывают дезориентацию у птиц и нарушают баланс экосистем);
  • тепловые выбросы;
  • электромагнитное воздействие.

3. Механические загрязнители. Механическое воздействие на воздух считается подвидом физического. Веществами, загрязняющими атмосферу, являются пыль, получаемая при производстве цемента; угольная сажа; частицы резины, поднимающиеся в небо от истирающихся покрышек и т.д.

4. Биологические загрязнители. К естественным факторам, влияющим на состояние воздуха, относят преимущественно микробное загрязнение. Основным загрязнителем называют грибные споры и бактерии, поднимающиеся в небо. Свою роль играют вирусы, вегетативные формы жизни, а также отходы жизнедеятельности.

Основные источники загрязнения

Технологический прогресс позволил сформировать довольно чёткую классификацию. Теперь у учёных есть средства обнаружения загрязнителей, разработаны критерии, позволяющие оценить ущерб экологии.

1. Естественные источники. Иногда влияние природных катаклизмов было во много раз серьёзнее, чем вред, нанесённый природе человечеством. Примером такой ситуации служит упавший метеорит, из-за которого предположительно началось вымирание динозавров. Основные факторы, влияющие на экологию:

  • извержения вулканов;
  • ветер;
  • испарение солей из Мирового океана;
  • вызванные молниями пожары.

Арбол де Пьедра (дерево скальных пород), известное каменное дерево, образованное порывами ветра в пустыне Силоли в Эдуардо Аваро, Национальный заповедник Андской фауны в Боливии

2. Ветровая эрозия. Сильный ветер способен кардинально изменить ландшафт планеты. Влияние ветра на атмосферу проявляется в том, что пыль и камни поднимаются в небо. Засорённый пылью воздух опасен для птиц.

В сочетании с другими видами загрязнения, например, радиоактивным, это создаёт повышенную опасность для флоры и фауны. Дышать таким воздухом опасно.

3. Вулканическая деятельность. Из-за извержений вулканов в атмосферу поднимаются тысячи тонн сажи и раскалённых газов. Происходит тепловое и пылевое загрязнение воздуха. Вулканический пепел смертельно опасен при попадании в дыхательные пути. Жертвами извержений становятся птицы и обитатели воды и суши.

4. Испарение солей с поверхности океанов и морей. Этот процесс не относится к главным причинам загрязнения атмосферы, но оказывает на неё влияние.

В год испаряется около 450 000 кубических километров воды. При её конденсации выделяется много теплоты, поэтому большую часть энергии атмосфера получает в виде пара.

5. Продукты жизнедеятельности флоры и фауны. Источником проблем бывают бактерии и грибные споры, переносимые ветром, а также разлагающиеся экскременты животных. Выделяющиеся при этом газы поднимаются в воздух. Сюда же относится гниение останков растений.

6. Лесные пожары. Ежегодно в России сгорает до 40 млн гектаров леса. Причиной возгорания обычно служит удар молнии в сухое дерево. В результате пожара в небо поднимаются тонны сажи и пепла.

Частицы космической пыли

7. Космическая пыль. Любая планета подвергается бомбардировке космическими частицами, оставшимися после образования звёздных систем. Небольшие частицы сгорают в атмосфере, более крупные достигают поверхности Земли. Метеорит оставляет кратер, из-за чего в небо поднимаются тысячи тонн пыли и камней.

Источники, созданные человеком

Антропогенные источники засорения воздуха — следствие технического прогресса и развития человеческого вида.

1. Промышленные выбросы. Больше всего атмосферу загрязняют предприятия черной и цветной металлургии, а также химические производства. Заводы выбрасывают колоссальное количество газов и твёрдых веществ:

  • диоксида серы;
  • свинца;
  • сероуглерода;
  • ксилола.

2. Энергетические предприятия. ТЭС работают на ископаемом топливе (угле), выбрасывая в воздух СО2. Среди других загрязнителей угарный газ, тяжёлые металлы (соединения свинца), углеводороды, сажа и несгоревшие частицы горючего.

3. Выхлопные газы. На транспорт приходится 17 % глобального выброса парниковых газов. ДВС выделяют оксид углерода и азота, диоксид серы, сажу и углеводороды. При частичном сгорании топлива наносится более серьезный урон атмосфере. Бензиновые и дизельные двигатели одинаково опасны для окружающей среды. Наибольший вред наносит легковой автотранспорт, так как он более распространён, хотя грузовик потенциально опаснее: двигатели большего объёма выбрасывают больше вредных веществ.

4. Добыча нефти и полезных ископаемых. Большую опасность представляют пожары на местах добычи нефти. Природные месторождения содержат достаточно топлива, чтобы горение продолжалось неделями, пока пожарные пытаются погасить пламя. За это время смог накрывает огромную территорию.

5. Использование химикатов в сельском хозяйстве. Ветер переносит пестициды на новые территории, в результате они попадают в почву и воду. Загрязнение атмосферы происходит в результате развития животноводства. Скот на пастбищах выделяет метан в виде кишечных газов. Этот газ выделяется также из коровьего навоза.

6. Курящие люди. При сгорании табака в окружающую среду выделяются:

Влияния на атмосферу в целом они не оказывают, но ухудшают качество воздуха в отдельном помещении.

7. Линии электропередач. ЛЭП служат одним из источников загрязнения потому, что вокруг проводов существует электромагнитное поле высокой напряжённости. На воздух оно не влияет, но пагубно сказывается на живых организмах. Пчёлы, например, становятся агрессивнее. На находящихся вблизи ЛЭП растениях чаще встречаются внешние деформации.

Возможные последствия

Локальные последствия загрязнения атмосферы наблюдаются уже давно. Экологи спорят, приведёт ли оно к глобальному изменению климата.

  1. Разрушение озонового слоя. Загрязнение атмосферы приведёт к истончению и разрушению озонового слоя. В результате под действием ультрафиолетовых лучей повысится естественный радиационный фон.

    Озоновый слой – защита земли от УФ лучей становится меньше и меньше с каждым годом

  2. Изменение климата .Несоблюдение предприятиями норм по очистке выбросов приведёт к ухудшению экологической обстановки на земле, в воде и воздухе. Из-за парниковых газов зимы в северном полушарии становятся теплее. Выпадает меньше снега, и он хуже впитывает вредные вещества.
  3. Влияние на животных и человека. Вредные вещества вызывают такие болезни как астма, рак лёгких и т.д. На людей с заболеваниями органов дыхания нависший над городами смог влияет больше всего.
  4. Кислотные дожди. Вещества, содержащиеся в выбросах, взаимодействуют с влагой, и дождь становится кислотным. Загрязнённые осадки вызывают заболевания у людей и животных, из-за токсичных дождей погибают леса.

    Как появляются кислотные дожди

Определение степени загрязнения воздуха

Уровень чистоты атмосферы выявляется анализом среднегодичной концентрации примеси в воздухе. Также учитываются среднее квадратическое отклонение и максимальная разовая концентрация примеси.

Индекс ИЗА — это интегральный показатель загрязнения атмосферы. Он показывает длительную загрязнённость воздуха, и учитывает как концентрации, так и воздействие опасных факторов на здоровье.

Текущее состояние атмосферы

В России в зоне наибольшего риска находятся Челябинская, Свердловская, Оренбургская и Иркутская области, так как там хорошо развита промышленность, есть вредные производства. В число самых чистых городов входят Севастополь, Горно-Алтайск.

Индустриальный пейзаж в Карабаше, Челябинская область, Россия

Методы борьбы с проблемой

Экологи и правительства прорабатывают меры, как бороться с загрязнением воздуха. Некоторые идеи уже реализуются на практике, однако комплексных преобразований нет.

  1. Снижение промышленных выбросов. Предполагается установка продвинутых фильтров на трубы предприятий, чтобы избежать попадания в атмосферу наиболее вредных веществ.
  2. Современные методы утилизации и переработки отходов. Вместо сжигания или захоронения отходов предполагается использование грануляторов, дробилок, сушилок и т.д. Большим шагом к решению проблемы станет массовая переработка вторсырья.
  3. Использование альтернативных источников энергии. Солнечные, волновые и ветровые электростанции пока не могут удовлетворить потребность человечества в электричестве, однако их количество постепенно увеличивается.
  4. Посадка зелёных насаждений. Растения выделяют кислород и впитывают вредные вещества из атмосферы. Посадка деревьев и кустов позволяет противодействовать влиянию выбросов.
  5. Организация эко ферм. Основанные на экологически чистом труде фермерские хозяйства, не применяющие пестициды, снижают наносимый планете вред.
  6. Прочие варианты решения проблемы. Ученые разрабатывают инновационные способы очистки среды:
    • очищающие воздух билборды;
    • бетон, поглощающий смог;
    • распыление химикатов, убирающих смог.

Борьба с загрязнением атмосферы на законодательном уровне

В мире вводятся ограничения на выброс вредных веществ в атмосферу. Законом регулируется соответствие ДВС экологическим стандартам. В Российской Федерации рассматривается законопроект по введению нового экологического налога.

Тенденции загрязнения атмосферы оксидами азота

Тенденции загрязнения атмосферы оксидами азота

Следует отметить, что при наметившейся еще в 1990-е гг. в России тенденции снижения выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями, доля оксидов азота в этих выбросах увеличивается. Суммарные выбросы всех загрязнителей в воздушную среду, в том числе и оксидов азота, сократились. Однако лишь 20% этих сокращений обусловлены природоохранными мероприятиями и усилением экологического контроля. Основная причина – спад производства, который составил более 50%. В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах, однако высокие концентрации этих загрязнителей в городах и в окрестностях промышленных предприятий связаны с антропогенной деятельностью. Оксиды азота в значительном количестве выделяются при работе ТЭС, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной кислотой. Производства взрывчатых веществ и азотной кислоты также являются источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.

Оксиды азота участвуют в образовании кислотных дождей. Азотная кислота, образующаяся из оксидов азота, составляет около 35% от всех кислот, содержащихся в дождевой воде.

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога, что приводит к вторичному загрязнению атмосферы городов. К фотохимическим процессам, характерным для южных солнечных городов, относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН), которые при концентрациях 0,1-0,5 мг/м3 могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений. Наличие ПАН в атмосфере характерно для так называемого «летнего» или лос-анджелесского смога. Уровень фотохимического загрязнения воздуха тесно связан с режимом движения автотранспорта. Так, например, в период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается максимум выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов, химическое взаимодействие которых обуславливает фотохимическое загрязнение воздуха.

Высокие уровни оксидов азота приводят к учащению случаев катара верхних дыхательных путей, бронхита и воспаления легких у населения. Люди с хроническими заболеваниями дыхательных путей (например, астма или эмфизема легких), а также лица, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, могут быть более чувствительными к прямым воздействиям оксидов азота. У лиц, страдающих хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями и заболеваниями дыхательных путей, в присутствии оксидов азота легче развиваются осложнения при кратковременных респираторных инфекциях.

Загрязнение оксидом серы

Наиболее загрязнено соединениями серы северное полушарие. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается SO2, который потом окисляется до SO3. Соединяясь с водой, оксиды серы образуют серную и сернистую кислоты, которые, взаимодействуя с пылевыми частицами, образуют сульфаты и сульфиды. Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков. В настоящее время, плотность дождевой воды над промышленными районами превышает норму в 10-1000 раз.

Изменение рН атмосферных вод наиболее сильно сказывается на действии ферментов и гормонов живых организмов. Крупные виды в меньшей степени страдают от изменения рН, т. к. их защищает кожа. Наиболее сильно на кислотность воды реагирует молодь. В подкисленных водных экосистемах все организмы быстро вымирают или из-за прямого воздействия ионов водорода, или из-за невозможности разложения, или из-за отравления вредными веществами, образующимися из-за действия кислот на почву.

Что такое угарный газ, формула, основные свойства

Угарный газ, формула которого очень проста и обозначает союз атома кислорода и углерода — CO, — одно из наиболее ядовитых газообразных соединений. Но в отличие от многих других опасных веществ, которые используются только для решения узких промышленных задач, химическое загрязнение монооксидом углерода может возникнуть в ходе совершенно обычных химических процессов, возможных даже в быту.

физические свойства:

бесцветный газ без вкуса и запаха;

крайне низкие температуры плавления и кипения: -205 и -191,5 градусов по Цельсию соответственно;

плотность 0,00125 г/куб. см.;

весьма горюч с высокой температурой горения (до 2100 градусов по Цельсию).

Образование угарного газа

В быту или промышленности образование угарного газа обычно происходит одним из нескольких достаточно простых способов, что легко объясняет риск случайного синтеза этого вещества с риском для персонала предприятия или жителей дома, где возникла неисправность отопительного оборудования или нарушена техника безопасности.

Рассмотрим основные пути образования монооксида углерода:

горение углерода (угля, кокса) или его соединений (бензина и другого жидкого топлива) в условиях нехватки кислорода. Как нетрудно догадаться, дефицит свежего воздуха, опасный с точки зрения риска синтеза угарного газа, легко возникает в двигателях внутреннего сгорания, бытовых колонках с нарушенной вентиляцией, промышленных и обычных печах; взаимодействие обычного углекислого газа с раскаленным углем.

Такие процессы происходят в печи постоянно и полностью обратимы, но, при условии уже упомянутой нехватки кислорода, при закрытой заслонке, угарный газ образуется в значительно больших количествах, что представляет смертельную опасность для людей.

Чем опасен угарный газ?

В достаточной концентрации угарный газ, свойства которого объясняют его высокую химическую активность, чрезвычайно опасен для человеческой жизни и здоровья. Суть такого отравления заключается, прежде всего, в том, что молекулы этого соединения моментально связывают гемоглобин крови и лишают его способности переносить кислород. Таким образом, монооксид углерода снижает уровень клеточного дыхания с самыми серьезными последствиями для организма.

Отвечая на вопрос «Чем опасен угарный газ?», стоит упомянуть о том, что, в отличие от многих других токсичных веществ, человек не чувствует никакого специфического запаха, не испытывает неприятных ощущений и не способен распознать его наличие в воздухе любыми другими способами, не имея специального оборудования. В результате пострадавший просто не принимает никаких мер для того, чтобы спастись, а когда действие угарного газа (сонливость и потеря сознания) становится очевидным, может быть уже слишком поздно.

Угарный газ приводит к смерти в течение часа при концентрации в воздухе свыше 0,1%. При этом в выхлопе совершенно обычного легкового автомобиля содержится от 1,5 до 3% этого вещества. И это еще при условии хорошего состояния мотора. Это легко объясняет тот факт, что отравление угарным газом часто возникает именно в гаражах или внутри машины, загерметизированной снегом.

Другие наиболее опасные случаи, в которых люди отравились угарным газом в быту или на работе, — это…

перекрытие или поломка вентиляции отопительной колонки;

неграмотное использование дровяных или угольных печей;

на пожарах в закрытых помещениях;

вблизи оживленных автомобильных магистралей;

на промышленных предприятиях, где активно используется монооксид углерода.

Диоксид серы и сероводород

Диоксид серы оказывает влияние, прежде всего, на слизистую оболочку верхних дыхательных путей. Остатки газа могут проникнуть дальше внутрь легких. Значительное и хроническое загрязнение сернистым ангидридом может вызвать бронхиальную закупорку, повысить сопротивление потоку воздуха в дыхательных путях, нарушить функцию ресничного эпителия и увеличить секрецию слизи.

При фоновом загрязнении диоксидом серы и взвешенными частицами критической следует считать концентрацию в 0,1 мг/м3. При повышении этого порога следует ожидать более частого проявления симптомов легочных заболеваний, и даже появления патологий, особенно у младенцев и детей.

Несмотря на то, что вклад нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов в общий выброс сернистых соединений относительно невелик (5% общего количества выбросов топливно-энергетических станций), ряд факторов вызывает необходимость осуществления мероприятий по снижению эмиссии уже на предприятиях средней мощности. К этим факторам относятся, в частности, неблагоприятный рельеф местности, метеорологические условия и др.

По количеству и составу выбрасываемых серосодержащих газов источники загрязнений можно подразделить на три основные группы:

  • дымовые газы котельных агрегатов, технологических печей, печей для сжигания нефтешламов, факельных систем;
  • отходящие газы регенерации катализаторов на установках крекинга;
  • хвостовые газы установок производства серной кислоты и элементной серы (установки Клауса).

Следует отметить, что в процессе сжигания топлива наряду с диоксидом образуется триоксид серы (1-5%) путем гомогенного окисления диоксида серы молекулярным или атомарным кислородом, а также путем гетерогенного каталитического окисления сернистого ангидрида.

На нефтеперерабатывающих предприятиях основными источниками сероводорода являются:

  • неочищенный газ с установки утилизации факельных газов;
  • насыщенные растворы моноэтаноламина (МЭА);
  • сероводородсодержащий газ с технологических установок очистки и фракционирования газов.

Сероводород поступает в атмосферу также за счет его выделения (испарения) из сернисто-щелочных сточных вод и технологических конденсатов (СЩС и ТК), через неплотности технологического оборудования (насосы, компрессоры, арматура), с установок первичной переработки нефти и гидроочистки, термокрекинга, моноэтаноловой очистки и резервуаров совместно с парами нефтепродуктов. Значительными источниками выбросов сероводорода являются бароконденсаторы смешения, а также установки по производству серы.

Оксиды азота

Массовым видом выбросов предприятий по переработке УВС являются оксиды азота. Диоксид азота и его фотохимические производные оказывают воздействие не только на органы дыхания, но и на органы зрения. При малых дозах характерны аллергии и раздражения, при больших — бронхиты и трахеиты. Начиная с 0,15 мг/м3, при длительных воздействиях наблюдается увеличение частоты нарушений дыхательных функций и заболеваний бронхитом.

Диоксид азота является токсичным, а на солнечном свету конвертирует в оксид с выделением озона, участвующего в образовании фотохимического смога. Одновременные выбросы оксидов азота и серы обусловливают выпадение кислотных дождей. Ежегодно в промышленно развитых странах в воздушный бассейн выбрасывается до 50 млн. т. оксидов азота, что превышает их естественный фон в воздухе населенных пунктов.

Образование NOх связано с окислением азота воздуха и азотсодержащих компонентов самого топлива (M). В настоящее время существуют три основных механизма образования NO.

Образование «воздушного» NO происходит за фронтом пламени в зоне высоких температур по цепному механизму, кинетика которого описывается уравнениями:

В общем виде реакция образования NO представлена уравнением:

О2+ N2+2NO— 180 кДж/моль. (5)

Определяющей в образовании NО считается реакция (2), скорость которой зависит от концентрации атомарного кислорода, в свою очередь зависящей от максимальной температуры в зоне горения.

Образование NО из топлива происходит в два этапа:

  • газификация капель мазута с выделением азотсодержащих органических соединений в виде паров и газов;
  • реакции окисления паров и газов с образованием NО.

Изучено влияние азотсодержащих добавок к метану, на основании чего предложен механизм образования NО по схеме:

Эти реакции обладают рядом особенностей, из которых наиболее существенны следующие:

  • скорость образования NO из азота топлива больше, чем из воздуха;
  • образование топливного оксида азота происходит в основном в начальной зоне факела;
  • конверсия азота топлива в NO увеличивается с повышением коэффициента избытка воздуха, а кислород является определяющим фактором в образовании топливного оксида азота.

Термин «быстрый» NO появился в последнее время из-за мгновенного образования в пламени большого количества оксида азота. В общем смысле «быстрым» NO называется оксид азота, образующийся в пламени по механизму, отличному от схем образования «воздушного» и «топливного» NO через промежуточные продукты сгорания группы CN по реакциям:

Данные реакции протекают с большой скоростью даже при температурах, когда образование «воздушного» NO практически не происходит. Реакции (8) и (9) характеризуются относительно слабой зависимостью от температуры.

Таким образом, изучение и анализ условий образования «воздушных», «топливных» и «быстрых» оксидов азота и механизмов их образования позволяет наметить методы их подавления непосредственно в топках трубчатых печей.

Оксид углерода (II)

(CO) является наиболее опасным и распространенным из газообразных загрязнителей атмосферного воздуха. CO опасен тем, что соединяется с гемоглобином крови, в результате чего образуется карбоксигемоглобин. Повышение уровня карбоксигемоглобина в крови может вызвать нарушение функций центральной нервной системы: ослабевают зрение, реакция, ориентация во времени и пространстве. Особенно опасен этот вид загрязнения для больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

CO характерен для городов и образуется главным образом за счет выхлопных газов автотранспорта (75-97% от всех выбросов оксида углерода (II)). Он образуется также на промышленных предприятиях и относится к продуктам незавершенного горения топлива (наряду с техническим углеродом, углеводородами, включая канцерогенные) при недостатке окислителя (кислорода), неудовлетворительном смешении топлива с воздухом, несовершенстве конструкции горелочных устройств и пр.

Условия и механизм появления CO могут происходить, предположительно, по следующей схеме. Горение углеводородного газа, основу которого составляет метан, проходит стадии последовательных превращений: метан-формальдегид-оксид углерода (II)-оксид углерода (IV). При неблагоприятных условиях (недостаток кислорода, охлаждение зоны горения, качество предварительной подготовки газовоздушной смеси) цепная реакция может оборваться, и в продуктах горения будут содержаться CO и альдегиды.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха CO являются трубчатые печи технологических установок, выбросы которых составляют 50% от объема общих выбросов; реакторы установок каталитического крекинга (12%); выхлопы газовых компрессоров (11%); битумные установки (9%) и факелы (18%).

Углеводороды

Как было показано выше, выбросы углеводородов составляют более 70% выбросов вредных веществ от предприятий нефтепереработки и нефтехимии в атмосферу.

Токсичность углеводородов усиливается при наличии в атмосфере сернистых соединений, оксида углерода, что является причиной более низкого значения ПДК сероводорода в присутствии углеводородов, чем в их отсутствие. В зависимости от строения углеводороды вступают в те или иные фотохимические реакции, тем самым участвуя в образовании фотохимического смога.

С технологической точки зрения выбросы углеводородов представляют собой прямые потери нефти и нефтепродуктов. Среднеотраслевой уровень выбросов углеводородов составляет 5,36 кг на 1 т переработанной нефти.

Основными источниками выбросов углеводородов в атмосферу являются:

  • резервуарные парки (углеводороды выбрасываются в атмосферу из дыхательных клапанов резервуаров за счет испарений с открытых поверхностей);
  • технологические установки (выбросы за счет неплотностей технологического оборудования, трубопроводной аппаратуры, сальников насосов, а также из рабочих клапанов при аварийных ситуациях, вентиляционные выбросы из рабочих помещений);
  • системы оборотного водоснабжения (испарения углеводородов в нефтеотделителях и градирнях);
  • очистные сооружения (испарения с открытых поверхностей нефтеловушек, прудов-отстойников, флотаторов, шламо- и илонакопителей).

Причиной значительных выбросов легких углеводородов от технологических установок является отсутствие должной сопряженности мощностей стадий атмосферной перегонки нефти и стадий глубокой стабилизации бензинов и газоразделения легких и жирных углеводородных газов.

Так, при отсутствии схемы и условий осуществления глубокой стабилизации прямогонных бензинов происходит значительное испарение в окружающую среду газов пропан-бутановой фракции с одновременным уносом ими бензиновых фракций. При вакуумной перегонке важен выбор схемы и устройства вакуумсоздающих систем, от которых в значительной степени зависит не только степень связи процесса с окружающей средой, но и объемы выброса вредных веществ в окружающую среду.

Существующие объекты очистных сооружений и систем оборотного водоснабжения также являются мощным источником загрязнения атмосферы углеводородами. Это — открытые ловушки, различные пруды, биологические очистные сооружения, градирни и колодцы заводской канализации, в которых испаряются углеводороды и другие соединения с поверхности сточных вод.

Значительное загрязнение атмосферы углеводородами на заводах происходит при заполнении товарными нефтепродуктами железнодорожных цистерн и танкеров на наливных эстакадах и причалах.

Твердые вещества

Выбросы твердых веществ связаны, прежде всего, с химическими методами переработки углеводородного сырья, особенно каталитическими. Эти вещества состоят в основном из частиц диаметром от 0,01 до 100 мкм.

Химический состав образующейся пыли очень сложен и может вызвать увеличение риска заболевания раком легких, поскольку анализы обычно выявляют присутствие соединений углерода, предельных, ароматических и полициклических углеводородов, тяжелых металлов и др. Выявлена однозначная зависимость между концентрацией пыли в воздухе и хроническими заболеваниями дыхательных путей, в первую очередь, заболеваниями астмой, бронхитом и эмфиземой легких. При повышенных дозах тяжелых металлов, проникающих в организм с пылью, могут возникать нарушения в работе кроветворных органов и центральной нервной системы.

Ряд проведенных исследований показывает, что процессы каталитической переработки нефтяного сырья являются одним из основных источников выбросов катализаторной пыли в атмосферу. Низкая эффективность отделения катализаторной пыли на установках каталитического крекинга приводит к неоправданно высоким потерям дорогостоящих катализаторов и значительному загрязнению окружающей среды твердыми выбросами. Другими словами, проблема снижения выбросов твердых веществ связана, прежде всего, с разработкой проектов установок каталитического крекинга и особенно установок повышенной мощности, работающих на утяжеленных и остаточных видах нефтяного сырья.

Суперэкотоксиканты

В последние годы из общего числа вредных веществ выделяют те, которые в малых дозах оказывают сильное индуцирующее или ингибирующее действие на ферменты, — так называемые суперэкотоксиканты. Наиболее распространенным в окружающей среде из суперэкотоксикантов является бенз(а)пирен. Это вещество выделено в качестве индикатора для всей группы канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ).

В тех объектах, где обнаруживается бенз(а)пирен, как правило, присутствуют и другие ПАУ, среди которых он является одним из сильнейших канцерогенов, образующихся в результате пиролитических реакций. Основным условием образования ПАУ является высокая температура — 800-1000°С, поэтому основными источниками выбросов ПАУ являются дымовые трубы технологических печей и установки производства битума.

Воздействие на водную среду >

Свойства оксидов азота

Экологам важно развивать навыки мышления, памяти и логики. В ноябре 2019 разработан новый игровой тренажер «Микробиолог». Нестандартные задания + игровая форма = отличный результат.

Узнать детали

Важнейшими являются NO и NO2, поскольку остальные (N2O, N2O3, N2O4, N2O5 и пары HNO3), которые могут присутствовать в воздухе, не являются биологически значимыми.

Источники. Существуют естественные источники оксидов азота — бактериальная активность в почве, грозы, извержения вулканов. Основным антропогенным источником их являются процессы горения при температуре выше 1000°С (автотранспорт и стационарные источники).

Атмосфера. Фоновые концентрации изменяются в пределах 0,4-9,4 мкг/м3. Типичное содержание диоксида азота в воздухе городов — 20-90 мкг/м3 (среднегодовые концентрации); часовые концентрации могут достигать 240-850 мкг/м3. Вблизи заводов, производящих азотную кислоту или взрывчатые вещества или вблизи теплоэлектростанций отмечаются очень высокие концентрации.

Пути поступления в организм. Респираторный.

Влияние на окружающую среду. Оксиды азота занимают второе место после диоксида серы по вкладу в увеличение кислотности осадков. В дополнение к косвенному воздействию (кислотный дождь), длительное воздействие диоксида азота в концентрации 470-1880 мкг/м3 может подавлять рост некоторых растений (например, томатов). Значимость атмосферных эффектов оксидов азота связана с ухудшением видимости. Диоксид азота играет важную роль в образовании фотохимического смога.

В южных районах, где ин­тенсивность солнечной радиации велика, в отдельные периоды происходит резкое увеличение концентрации двуокиси азота или окиси азота в атмосфере. В периоды, когда все окислы азота пе­реходят в NO2, максимальные концентрации ее наибольшие. На­пример, в Лос-Анджелесе, Токио и Сиднее концентрации NO2 превышали 1 мг/м3.

По указанной выше причине в городах России отмечено уве­личение среднего уровня загрязнения воздуха двуокисью азота в зависимости от широты места: с севера на юг —почти на 60%

Содержание окислов азота в атмосфере зависит от наличия осадков. Во время выпадения дождя при взаимодействии с вла­гой N02 превращается в азотную кислоту, которая поступает «а почву. В районах, где осадки выпадают часто, концентрация NO2 снижается и отношение NO/NO2 возрастает.

Если принять выбросы NO2 равными выбросам NO, то полу­чается, что в атмосфере только 40 % всех окислов азота перехо­дит в NO2. . При этом вклад выбросов автотранспорта в формирование уровня за­грязнения воздуха окислами азота оказывается в 2 раза больше, чем .вклад выбросов промышленных предприятий, а окисью угле­рода— почти в 20 раз больше. Эти выводы позволяют утверждать, что основную угрозу санитарно-гигиеническому состоянию атмо­сферного воздуха городов представляют выбросы окиси углерода, двуокиси азота и окиси азота, осуществляемые автотранспортом или другими низкими источниками.

Влияние на здоровье. Оксиды азота могут отрицательно влиять на здоровье сами по себе и в комбинации с другими загрязняющими веществами. Пиковые концентрации действуют сильнее, чем интегрированная доза. Кратковременное воздействие 3000-9400 мкг/м3 диоксида азота вызывает изменения в легких. Помимо повышенной восприимчивости к респираторным инфекциям, воздействие диоксида азота может привести к повышенной чувствительности к бронхостенозу (сужение просвета бронхов) у чувствительных людей. Исследования показали, что для болеющих астмой и аналогичных больных повышается риск отрицательных легочных эффектов при содержании диоксида азота значительно меньшем, чем тот, на который не наблюдается реакция у здоровых людей.

Предыдущие материалы: Следующие материалы:

  • Взвешенные частицы
  • Показатели качества атмосферного воздуха.
  • Влияние метеорологических параметров на состояние загрязнения воздушного бассейна.
  • Обобщенный показатель загрязнения атмосферы города
  • Прогноз загрязнения воздуха по городу.

Оксиды азота

Уравнения окислительно-восстановительных реакций оксидов азота…

Азот образует несколько оксидов:

Все оксиды азота, за исключением N2O, являются ядовитыми веществами.

Оксид азота N2O (I)

Строение молекулы линейное:

— + N=N=O

N2O (I) — бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом.

  • растворяется в воде, но не реагирует с ней;
  • разлагается при слабом нагревании:
    2N2O → 2N2+O2
  • реагирует с водородом со взрывом:
    N2O+H2 → N2+H2O
  • получают разложением нитрата аммония:
    NH4NO3 → N2O+2H2O
  • применяют в смеси с кислородом в качестве «веселящего газа», как средство общего наркоза в медицине, а также для получения азидов:
    N2O+NaNH2 → NaN3+H2O

Оксид азота NO(II)

Молекула имеет вид:

·N=O

Оксид азота NO(II) димеризуется (образуется новое вещество путём соединения двух структурных элементов) только при низких температурах.

  • Бесцветный газ, без запаха.
  • Малорастворим в воде.
  • Легко окисляется на воздухе с образованием диоксида азота:
    2NO+O2=2NO2.
  • Взаимодействует с другими окислителями (CrO3,Cl2, KMnO4).
  • Реагирует с активными металлами, водородом:
    K+NO=KNO
    2NO+2H2=N2+2H2O

NO(II) содержится в выхлопных газах автомобилей с двигателями внутреннего сгорания — проходя через каталитический конвертор, состоящий из нагретых до высокой температуры керамических ячеек, оксиды азота восстанавливаются, а СО окисляется:
2NO+2CO → N2+2CO2

В природе NO(II) образуется во время грозы в результате взаимодействия азота с кислородом при высокой температуре:
N2+O2=2NO.

В промышленных целях NO(II) получают каталитическим окислением аммиака (в роли катализатора используется платина):
4N-3H3+5O20 → 4N+2O-2+6H2O

Монооксид азота используют для получения азотной кислоты.

Оксид азота N2O3(III)

Строение молекулы:

Связь N+-O- образована по донорно-акцепторному механизму.

Оксид азота N2O3(III) при н.у. является темно-синей жидкостью. При низких температурах (ниже -100°C) кристаллизуется.

Оксид азота N2O3(III) является кислотным оксидом, в значительной степени диссоциирует и реагирует со щелочами:
N2O3 ↔ NO2+NO
N2O3+2NaOH = 2NaNO2+H2O

Оксид азота N2O3(III) взаимодействует с водой с образованием азотистой кислоты:
N2O3+H2O = 2HNO2

Азотистая кислота является слабой кислотой, и существует только в водном растворе.

Соли азотистой кислоты — нитриты NaNO2, KNO2 являются устойчивыми соединениями, проявляя, как кислотные, так и восстановительные свойства, поскольку атом азота в них имеет «среднее» значение степени окисления (+3).

Оксид азота NO2(IV)

Строение молекулы:

Связи N-O располагаются под углом друг к другу, при этом они носят промежуточный «полуторный» характер, при этом имеется еще и один неспаренный электрон, как и у NO (см. выше).

При н.у. оксид азота NO2(IV) является ядовитым газом (хорошо растворимым в воде) бурого цвета, с характерным запахом.

Оксид азота NO2(IV) — смешанный оксид, ему соответствуют две кислоты: азотистая и азотная, поэтому, реакция взаимодействия с водой имеет следующий вид:
2N+4O2+H2O = HN+3O2+HN+5O3

При нагревании до 50°C неустойчивая азотистая кислота не образуется:
3NO2+H2O = 2HNO3+NO

На воздухе NO2 взаимодействует с водой с образованием только азотной кислоты:
4N+4O2+O20+2H2O ↔ 4HN+5O3-2

Оксид азота NO2(IV) взаимодействует с растворами щелочей с образованием воды и двух солей — нитрата и нитрита:
2N+4O2+2NaOH = NaN+3O2+NaN+5O3+H2O

В избытке кислорода образуется только нитрат натрия:
4N+4O2+4NaOH+O20 = 4NaN+5O3-2+2H2O

При температуре ниже 22°C молекулы оксида азота NO2(IV) легко соединяются попарно (димеризуются), в результате чего образуется бесцветная жидкость, превращающаяся в кристаллы при дальнейшем охлаждении до температуры ниже -10,2°C.

В промышленных условиях оксид азота NO2(IV) получают путем окисления NO кислородом:
2NO+O2=2NO2

Оксид азота NO2(IV) применяют в производстве азотной кислоты.

Оксид азота N2O5(V)

Строение молекулы:

Связи N+-O- образуются по донорно-акцепторному механизму: атом азота отдает электрон, играя роль донора и приобретая положительный заряд, атом кислорода присоединяет электрон, выступая в роли акцептора и приобретая отрицательный заряд. Атомы азота проявляют степень окисления +5 (валентность 4).

Оксид азота N2O5(V) (азотный ангидрид, пентаоксид диазота) является кристаллическим веществом белого цвета, легко разлагающееся при нормальных условиях:
2N2O5 = 4NO2+O2

Оксид азота N2O5(V) является кислотным оксидом, который при растворении в воде образует азотную кислоту:
N2O5+H2O = 2HNO3

Оксиды азота N2O3 и N2O5 практического применения не имеют.

Другие соединения азота:

  • Аммиак
  • Азотная кислота

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *