Диоксид серы Источники и механизм образования

К природным источникам выбросов диоксида серы (20 млн.т/год) в первую очередь относятся вулканы, лесные пожары, морская пена и микробиологические превращения серусодержащих соединений. Диоксид серы антропогенного происхождения (150 млн.т/год) образуется при сгорании угля и нефтепродуктов, в металлургических производствах, при технологических процессах. Большая доля выбросов SO₂ (около 87%) приходится на энергетику и промышленность. Выбросы SO₂ напрямую связаны с содержанием серы в топливах. Уголь в зависимости от месторождения содержит от 0.2 до 5.5 % серы по массе, нефть – от 0,07 до 5%, мазут - в среднем 2.5%. Максимальное содержание серы в отечественных сортах дизельного топлива следующие: дизельное летнее и зимнее - 0.5 % по массе, дизельное высококачественное - 0.2%. В отечественных бензинах содержание серы значительно меньше - от 0.01 % (АИ-93 с ГЗК) до 0.12 % (А-76 этилированный). Наиболее жесткие нормы на предельное содержание серы в автомобильных топливах установлены в Калифорнии и Швеции. Калифорнийские нормы, например, требуют, чтобы серы в автомобильных бензинах было не более 0,003% (об.), а в дизельном топливе – не более 0,05% [Error: Reference source not found].

Влияние на биосферу

Время пребывания SO₂ в атмосфере в среднем исчисляется двумя неделями. Этот промежуток времени слишком мал, чтобы газ мог распространиться в глобальном масштабе. Таким образом, проблема SO₂ возникает в первую очередь в высокоразвитых промышленных странах и у их ближайших соседей. Легко растворимый в воде, образующий кислоту газ может разноситься на расстояние до 1500 км. В Средней и Северной Европе, а также в Северной Америке кислотные дожди стали важной международной проблемой и даже поводом для конфликтов. Проблема кислотных осадков будет рассмотрена далее в специальной главе.

У людей SO₂ раздражает слизистые оболочки, вызывая сильный кашель. В тяжелых случаях, может возникнуть отек легких. При длительном воздействии SO₂ пропадает чувствительность к запахам и вкусам. Особенно чувствительны к воздействию этого газа люди, подверженные аллергии, и астматики. Считают, что физиологическое действие SO₂ в первую очередь связано с образованием H₂SO₃ на влажных слизистых оболочках.

Оксиды азота Источники и механизм образования

Содержанию оксидов азота в атмосфере уделялось недостаточно внимания в течение длительного времени. Только в последние годы они стали предметом дискуссий об окружающей среде. Природные загрязнения атмосферы оксидами азота связаны с электрическими разрядами, при которых образуется NO, а в последствии NO₂ (всего около 700 млн.т/год^). Основная часть оксидов азота образуются при переработке почвенными микроорганизмами нитратов. Особенно интенсивно эти процессы идут на залитых водой рисовых чеках и на переуплотненных обочинах дорог. В этом процессе, названном денитрификацией, образуется N₂O (145 млн.т/год).

Оксиды азота антропогенного происхождения (57 млн.т/год) главным образом образуются в процессах сгорания топлив как продукт окисления азота воздуха при температурах выше 1000^ОС. Главным источником выбросов NO_x является автотранспорт. На его долю приходится около 65% выбросов этих газов.

В продуктах сгорания двигателей могут одновременно присутствовать шесть соединений азота с кислородом: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅. При реализации в двигателях рабочего процесса с максимальными температурами цикла порядка 1500 - 2500 ^оС преобладающим в выбросах из окислов азота становится NO (99% в двигателях с искровым зажиганием и более 90% в дизелях). Считается, что в процессе горения NO может образовываться следующими путями: при высокотемпературном окислении азота воздуха (термический NO), в результате низкотемпературного окисления азотосодержащих соединений моторного топлива (топливный NO), а также вследствие столкновения углеводородных радикалов с молекулами азота в зоне реакций горения при наличии пульсаций температуры (быстрый NO). Окисление азота воздуха зависит как от температуры, так и от концентрации кислорода. Поэтому в бензиновых ДВС и дизелях выбросы оксидов азота примерно одинаковы.