1.4. Источники информации, ключевые слова, вопросы для самоконтроля

К лючевые слова

Атмосфера, тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера

Парциальное давление

Фотодиссоциация, фотоионизация

Диссоциативная рекомбинация, перенос заряда, реакции обмена

Цикл Чэмпена

Хлорфторметаны

Гемоглобин, карбоксигемоглобин

Октановое число

Антидетонирующие присадки, тетраэтилсвинец

Пылевые камеры, циклоны, жалюзийные аппараты

Фильтры, скрубберы, аппараты Вентури

Сорбция (адсорбция, абсорбция, хемосорбция)

Цеолиты

В опросы и задачи для самоконтроля

1.1. В чем причины разграничения атмосферы? Назовите слои атмосферы. В каком интервале высот находится каждый из них? Объясните характер зависимости важнейших параметров атмосферы от высоты над поверхностью Земли. В каких единицах выражается содержание компонентов атмосферы?

1.2. Вычислите парциальное давление СО₂ в сухом воздухе при давлении (Р _общ) 735 мм рт.ст. Мольная доля СО₂ в сухом воздухе равна 3,3 х10^-4.

Ответ: 0,243 мм. рт. ст.

1.3. Рассчитайте среднюю молярную массу сухого воздуха у поверхности Земли (принимая, что атмосфера состоит на 78% из N₂ и на 21% из О₂) и на высоте 130 км (учитывая, что 50% О₂ диссоциировано на атомы).

Ответ: 28,56 г/моль; 26,88г/моль.

1.4. Каковы особенности и причина возникновения реакций, протекающих в верхних слоях атмосферы (на высотах 100 км и более)? Какова их роль в биосферных процессах? Объясните, почему ион NО⁺ является наиболее, а N₂⁺ - наименее распространенным в верхних слоях атмосферы, хотя соотношение концентраций [N₂] / [NО] ≈ 10⁶?

1.5. Опишите возможные пути образования озона в стратосфере. Каково значение озонового слоя для жизни на Земле? В чем заключается феномен озоновой дыры, каковы его последствия? Перечислите катализаторы разложения О₃ в стратосфере. Назовите причины их появления.

1.6. Почему максимальное значение содержания озона в стратосфере наблюдается над высокими широтами в обоих полушариях, а не над экватором?

1.7. Перечислите важнейшие загрязнители тропосферы вообще и поступающие с газопылевыми выбросами предприятий топливно-энергетического комплекса в частности.

1.8. Укажите источники диоксида серы как загрязнителя атмосферы и различные способы окисления SO₂ в SO₃. Какова роль частиц влаги и пыли в этом процессе? Что такое кислотные дожди, каково их воздействие на живую природу, здания и сооружения из бетона, мрамора, металла?

1.9. Для реакции нейтрализации диоксида серы карбонатом кальция определите: а) возможна ли эта реакция при 298 К и стандартных состояниях веществ; б) область температур, в которой реакция может протекать при стандартных состояниях веществ.

Ответ: От 0 К до 738 К.

1.10. Снижение содержания оксидов серы в выбросах можно снизить путём адсорбции на некоторых адсорбентах:

SO_x ↔ SO_{x адс.}; ΔH _адс.< 0

Какие  условия  (температура,  давление, площадь  поверхности  катализатора) благоприятствуют удалению серы по этому способу?

1.11. Перечислите важнейшие реакции оксидов азота и озона, приводящие к образованию фотохимического смога. Укажите состав фотохимического смога. Что является главной причиной поступления компонентов смога в тропосферу? Какова биологическая активность смога и продуктов окисления углеводородов?

1.12. Укажите основные причины повышения концентрации монооксида углерода в воздухе. Объясните, почему монооксид углерода вреден для здоровья.

1.13. Какие примесные компоненты атмосферы поглощают ИК (инфракрасное) излучение? Каковы отрицательные последствия резкого увеличения концентрации парниковых газов в воздухе?

1.14. Объясните общую взаимосвязь между октановым числом и структурой предельных углеводородов. Каким образом повышают октановое число бензина, полученного прямой перегонкой нефти? Укажите отрицательные последствия поступления тяжелых металлов в атмосферу.

1.15. Укажите современные методы пылеулавливания. Под действием каких сил происходит отделение аэрозольных частиц в различных пыле-улавливающих аппаратах?

1.16. Перечислите современные способы очистки воздуха от газовых примесей (частиц молекулярных размеров). Какие химические и физико-химические процессы лежат в основе процессов газоочистки? Как вы представляете себе дальнейшее совершенствование систем очистки газов?

1.17. Сколько литров SO₂ выделяется в процессе работы двигателя внутреннего сгорания автомобиля, если расход топлива (бензина) составляет 10 литров, а содержание в нем серы не превышает 1,7 %? Плотность бензина равна 0,76 г/см³.

Ответ: 90,44 л.

1.18. Объясните принцип действия каталитического преобразователя в выхлопной системе автомобильного двигателя. Каковы основные трудности разработки каталитического преобразователя для автомобиля?

1.19.Можно ли с помощью каталитического преобразователя выхлопных газов избавиться от вредного воздействия SO₂? Какие при этом возникают дополнительные проблемы? Ответ сопроводите уравнениями протекающих в каталитической системе превращений SO₂.

1.20. Допустим, вам предстоит решить проблему снижения выбросов в атмосферу от какого-либо технологического агрегата. Разработка решения этой задачи возможна в двух плоскостях: за счет системы мероприятий, направленных на увеличение эффективности газоочистных и пылеулавлива-ющих установок, и за счет мер, устраняющих или доводящих до минимума образование промышленных выбросов в результате разработки принципиально новых технологических процессов и соответствующего оборудования. Перечислите доводы в пользу каждого из вариантов решения проблемы. Какие химические знания потребуются вам при этом?

Б иблиографический список

1.1. Автомобильные дороги в экологических системах: Проблемы взаимодействия / Д.Н.Кавтарадзе, Л.Ф. Николаева, Е.Б. Поршнева и др.; Моск. гос. ун-т. Биол.фак. – М.: Че Ро, 1999. – 239 с.

1.2. Озонный щит Земли и его изменения / Э.Л. Александров,  Ю.А. Изра-эль, И.Л. Кароль и др. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – 180 с.

1.3. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 272 с.

1.4. Бримблекумб П. Состав и химия атмосферы. – М.: Мир, 1988. – 352 с.

1.5. Введение в химию окружающей среды: Учеб. пособие / Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Дикелз, П. Лисс. – М.: Мир, 1999. – 270 с.

1.6. Грушко А.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу: Справ. – Л.: Химия, 1986. – 206 с.

1.7. Исидоров В.А. Экологическая химия: Учеб. пособие для вузов.– СПб.: Химиздат, 2001. – 304 с.

1.8. Карягин Н.П. Защита атмосферы от загрязнений: Учеб. пособие. – Горький: Горьков. гос. ун-т, 1987. – 100 с.

1.9. Кислотные дожди / Ю.А. Израэль, И.М.Назаров, А.Я. Прессман и др. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 206 с.

1.10. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы / Под ред.

Б. Болина, Б.Р. Десса, Дж. Ягера, Р. Уоррика. – Л.: Гидрометеоиздат. – 1989. – 556 с.

1.11. Петрянов–Соколов И.В., Сутугин Л.Г. Вездесущие аэрозоли. – М.: Педагогика, 1989. – 110 с.

1.12. Ровинский Ф.Я., Егоров В.И. Озон, окислы азота и серы в нижней атмосфере. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 182 с.

1.13. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. – М.: Недра, 1989. – 310 с.

1.14. Страус В. Промышленная очистка газов. – М.: Химия, 1981. – 616 с.

1.15. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределения в воздухе.: Справ. – М.: Химия, 1991. – 362 с.

1.16. Тищенко Н.Ф. Тищенко А.Н. Охрана атмосферного воздуха: Справ. В 2 кн. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Химия, 1993.– Ч.1: Выделение веществ. – 1993. – 192 с.; Ч.2: Распределение вредных веществ. – 1993. – 320 с.

1.17. Хорват Ласло. Кислотный дождь / Пер. с венг. В.В. Крымского; Под ред. Ю.Н. Михайловского. – М.: Стройиздат, 1990. – 79 с.

1.18. Хрусталев Б.М., Сенькевич Э.В. Охрана воздушного бассейна от загрязнений: Учеб. пособие. – Минск: БПИ, 1991. – 95 с.

* Как известно, УФ-излучение лишь в малых дозах полезно для человека, животных и растений, в частности, способствует выработке витамина D, регулирует Ca-обмен. Большие дозы УФ-излучения губительны для всего живого, оказывая мутагенное и канцерогенное действие.

 Другие пути выведения загрязнителей из тропосферы (взаимодействие с компонентами земной поверхности, диффузия или химическое взаимодействие в Мировом океане, поглощение растительностью и вовлечение в пищевые цепи, диффузия в стратосферу) в данном пособии не рассматриваются.

 Следует дополнить, что не меньший вклад в локальное загрязнение воздушной среды ПАУ вносят коксохимические, нефтехимические и металлургические заводы. Концентрация БП на таких предприятиях достигает сотен мкг/м³.

29