Ekologia i Ochrona Środowiska

Dwutlenek siarki przenikający do atmosfery pochodzi ze źródeł naturalnych i źródeł wynikających z działalności człowieka. Szacuje się, że w skali światowej emisja dwutlenku siarki pochodzącego ze źródeł antropogenicznych wynosiła w 1990 roku około 156 mln ton, natomiast ze źródeł naturalnych do powietrza atmosferycznego zostało wprowadzonych około 52 mln ton.

Utlenianie dwutlenku siarki w atmosferze przebiega według różnych mechanizmów obejmujących oddziaływania gaz-gaz nazywane utlenianiem homogenicznym (równ. a) i reakcje zachodzące w roztworze w obecności lub bez czynnika katalizującego reakcję nazywane utlenianiem heterogenicznym (równ. b i c). Mangan działa najkorzystniej jako katalizator utleniania dwutlenku siarki.

                            O₂            NO
a)   HO* + SO₂   => HSO₃* => HSO₅* => HSO₂* + NO₂ => H₂SO₄ + HNO₃        

b)   SO_{2 (aq)} + O_{3 (g)} =>  SO_{3 (aq)} + O_{2 (g)} => H₂SO₄                                     

      lub

c)   SO_{2 (aq)} + H₂O _(aq) => SO_{3 (aq)} + H₂O => H₂SO₄

W kolejnych stadiach reakcji a biorą udział różne wolne rodniki (HO*, HSO₃* , HSO₅*, HSO₄*). Wszystkie są bardzo reaktywne, w atmosferze mogą tworzyć się w wyniku licznych reakcji, zazwyczaj fotolizy, w których wiązanie kowalencyjne ulega rozerwaniu wskutek pochłaniania promieniowania słonecznego.

W zależności od wilgotności powietrza 20-80% dwutlenku siarki wyemitowanego do atmosfery ulega utlenieniu do siarczanu, podczas gdy pozostała jego część jest usuwana w postaci suchego opadu (rys.). Siarczany charakteryzują się małą szybkością osadzania i są usuwane z atmosfery w postaci mokrego opadu (rys.).

Rys. Mechanizmy usuwania z atmosfery dwutlenku siarki i produktów jego utleniania

Średni okres przebywania mieszaniny dwutlenku siarki i siarczanu w atmosferze wynosi od 2 do 6 dni, przez ten czas może ona ulec przeniesieniu nawet na odległość 4000 km od źródła emisji. Suchy opad, na przekór swej nazwie, dotyczy sorpcji związków siarki przede wszystkim na wilgotnych powierzchniach roślin, budowli, gleb i powierzchni wód. Mokry opad, określany również jako "strącanie oczyszczające", powstaje wskutek usuwania zanieczyszczeń przez opad deszczu lub śniegu. Ładunek materii dostającej się do chmur opada wraz z deszczem, podczas gdy materiał zawarty w atmosferze poniżej chmur jest wymywany z nich przez opad atmosferyczny.

Mechanizm rozprzestrzeniania się dwutlenku siarki pochodzącego ze źródeł punktowych, jakimi są np. elektrownie lub huty, jest bardzo złożony, będąc zależnym od warunków klimatycznych, topografii terenu, wysokości i konstrukcji kominów. Zazwyczaj wyższy i szerszy komin sprzyja szerokiemu rozprzestrzenianiu się dwutlenku siarki w atmosferze. Bardzo niskie kominy, na przykład budynków mieszkalnych, utrudniają rozpraszanie związków siarki. Najwyższe wartości stężeń dwutlenku siarki występują na obszarze dużych aglomeracji miejskich, na terenach pozamiejskich są natomiast znacznie niższe i osiągają zaledwie 10-20% wartości spotykanych w centrum dużych miast. Dwutlenek siarki powstaje przede wszystkim w wyniku spalania węgla kamiennego, stąd też można zaobserwować wyraźną różnicę jego stężenia w ciągu roku. W sezonie grzewczym jego stężenie jest około 4-6 razy wyższe niż w okresie letnim. Dwutlenek siarki pochodzi głównie ze źródeł stacjonarnych: z zakładów przemysłowych, elektrociepłowni i palenisk domowych.

Skutki emisji dwutlenku siarki do atmosfery i tworzącego się z niego kwasu siarkowego są różnorodne. Mają niekorzystny wpływ na zdrowie ludzkie, roślinność, florę i faunę wodną, budowle oraz metale.

Graniczne stężenie SO₂ wiązane z jego szkodliwym wpływem na ludzi wynosi 0,5 µg/g, aczkolwiek stężenia poniżej 1,0 µg/g nie powodują widocznych skutków, natomiast przy stężeniu > 1,5 µg/g występują trudności w oddychaniu. Narażenie na stężenie 200 µg/g w ciągu 1 minuty powoduje znaczne dolegliwości, podczas gdy progowe stężenie przy dłuższym narażeniu wynosi 5 µg/g. Gaz wywiera najgorszy wpływ na astmatyków i osoby cierpiące na schorzenia dróg oddechowych, które mogą odczuwać skutki narażenia na stężenia graniczne w ciągu 1 dnia. Dwutlenek siarki był również przyczyną kilku wypadków śmiertelnych. W dolinie Meuse stężenie dwutlenku siarki ponad 10 ppm, będące wynikiem inwersji termicznej w obrębie wylotu gazów z elektrowni, stalowni i innych zakładów przemysłowych, spowodowało śmierć ponad 60 osób w ciągu dwóch dni grudnia na skutek schorzeń serca związanych z zaburzeniami układu oddechowego. W Londynie podczas tak zwanego smogu londyńskiego poziom SO₂ osiągnął 0,7 µg/g, co w ciągu następnych miesięcy spowodowało 4000 zgonów, w wyniku niewydolności serca i płuc.

Obecny w atmosferze dwutlenek siarki przyczynia się do zmniejszenia wzrostu i plonów roślin, szczególnie na terenach rolnych znajdujących się w bliskiej odległości od terenów miejskich. W znacznie większym stopniu wrażliwe na uszkodzenia są lasy, ponieważ rosną zazwyczaj na uboższych glebach i znajdują się w stanie nietrwałej równowagi ze swoim środowiskiem. Zarówno bezpośrednie uszkodzenie liści, wzrost szybkości usuwania podstawowych metali (takich jak magnez, potas) z gleby, jak i mobilizacja potencjalnie toksycznych metali (takich jak glin, ołów, cynk i miedź), wszystko to prowadzi do obumierania lasów.

Szczególnie wrażliwe na zakwaszenie wody są ikra ryb oraz narybek i stąd spadek liczebności populacji ryb częściej spowodowany jest uszkodzeniem w początkowych stadiach rozwoju, niż ich odławianiem. Zjawisko śnięcia ryb jest zwykle związane z gwałtownym wzrostem dodatku kwasu, np. podczas topnienia śniegu. Podczas zimy kwaśne składniki są wychwytywane przez śnieg. Wiosną wraz ze wzrostem temperatury zanieczyszczony śnieg szybko ulega topnieniu, co prowadzi do uwolnienia kwasów i obniżenia wartości pH wody od 1 do 1,5 jednostki do wartości około 4,5. Zjawisko topnienia zanieczyszczonego śniegu jest przykładem obniżenia temperatury krzepnięcia rozpuszczalnika spowodowanego obecnością rozpuszczonych w wodzie substancji. Wraz ze spadkiem wartości pH wody ryby narażone są na nadmierną utratę sodu zawartego w skrzelach. Poziom zawartości sodu we krwi również może ulec zmniejszeniu o połowę w ciągu dwóch dni, powodując zakłócenia równowagi płynów ustrojowych ryby. Obecność wapnia w wodzie zapobiega tej utracie sodu. Różne gatunki ryb wykazują zróżnicowaną wrażliwość na obecność kwaśnych składników w wodzie. Obecność kwasu w wodzie prowadzi do wzrostu zawartości potencjalnie toksycznych metali w rzekach i jeziorach. Podwyższona zawartość tych metali przyczynia się do zmniejszania populacji ryb.

Atakowi kwaśnego opadu atmosferycznego oraz dwutlenku siarki łatwo ulega kamień budowlany zawierający w swoim składzie węglany wapnia lub magnezu, w wyniku którego powstają rozpuszczalne siarczany. Obecność w atmosferze dwutlenku siarki, tlenków azotu i kwaśnego opadu prowadzi do wzrostu szybkości procesów korozji konstrukcji metalowych, takich jak mosty i pojazdy mechaniczne. 

Bądź pierwszym który skomentuje

Napisz komentarz

Treść komentarza powinna być związana z tematem artykułu. Komentarze naruszające netykietę będą usuwane. Komentarze promujące własne np. strony, produkty itp. będą usuwane. *Odśwież* swoją przeglądarkę by dokonać zmiany kodu przed użyciem przycisku 'wyślij'. Zachowaj w pamięci treść jeżeli pomyliłeś kod.
Imię:
E-mail
Strona wwww
Tytuł:
BBCode:
Komentarz:
Kod antyspamowy:*
	Chcę być powiadamiany emailem o dodaniu nowych komentarzy

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
Polska adaptacja JoomlaPL.com Team
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved