Озон. Бифенил

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………….2

1. Озон………………………………………………………………………….3

1.1 Физико-химические  свойства озона……………………………………...3

1.2 Основные  источники озона……………………………………………….4

1.3 Основные  превращения озона  в биосфере………………………………4

2. Бифенил……………………………………………………………………...7

2.1 Физико-химические  свойства бифенила…………………………………7

2.2 Основные  источники бифенила…………………………………………..7

2.3 Основные  превращения бифенила в биосфере…………………………..8

Заключение…………………………………………………………………….9

Библиографический список………………………………………………….10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функционально-основным компонентом стратосферного газа является озон. Это вещество поглощает ультрафиолетовое излучение практически полностью с длиной волны 200-280 нм и на 90% поглощает с длиной волны 280-320 нм. В результате поглощения этого излучения  оно не доходит до поверхности Земли и живое вещество не подвергается его губительному воздействию. В приземном слое атмосферы озон является вредоносным загрязнителем вследствие его токсичности. Вроде бы одно и то же вещество, а влияние его на окружающую среду различно.

Озон используют для обеззараживания питьевой воды, очистки сточных вод коксохимических и металлургических заводов, дезодорации газообразных выбросов промышленных предприятий.      

Бифенил - это ароматический углевод, который быстро растворяется в органических растворителях, таких как эфир, спирт, бензол и многих других.

Он токсичен для сердечно сосудистой системы, для печени, для нервной системы, для почек. Однако, в малых дозах он разлагается в организме на нетоксичные соединения и благополучно выводится через почки. Пыль дифенила угнетает деятельность центральной нервной системы, может вызывать сильные аллергические реакции, способствует развитию заболеваний кожи, раздражает дыхательные пути и слизистые оболочки глаз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

1. Озон

1. Физико-химические свойства озона

 

Озон может существовать во всех трех агрегатных состояниях. При нормальных условиях озон – газообразное вещество голубого цвета, обладающее резким запахом. Молекулы озона неустойчивы, и при больших концентрациях озон может разлагаться с взрывом. Высокая окисляющая способность озона и образование во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода определяют его высокую токсичность.

    Озон  в Российской Федерации отнесён  к первому, самому высокому классу  опасности вредных веществ.

Нормативы по озону:

-максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м.р.) в атмосферном воздухе населённых мест 0,16 мг/м³

-среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с.с.) в атмосферном воздухе населённых мест 0,03 мг/м³

-предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м³

При этом порог человеческого обоняния приближённо равен 0,01 мг/м³.

Некоторые физические свойства приведены в таблице 1[2].

          Таблица 1

Наименование параметра	Значение
Молекулярный вес	49 г/моль
Температура кипения (при 1 атм)	-111,9℃
Температура плавления (при 1 атм)	-192,7℃
Плотность газа (при 0℃)	2,144 г/л
Растворимость в воде (от 0℃ до 30℃)	В 13 раз выше, чем у кислорода
Коэффициент растворимости в воде при 0℃ и 20℃	0,490; 29

 

Озон может реагировать с различными, находящимися в воде веществами по двум различным механизмам: непосредственно как озон (в молекулярной форме) и виде радикала ОН, который возникает при распаде озона в воде. Считается, что в нейтральной воде эти 2 канала реакций распределены поровну. В кислой среде преобладает молекулярный механизм, а в щелочной – радикальный. Поскольку озон выступает в химических реакциях как окислитель, то можно судить о его окислительной способности по величине окислительного потенциала. Он составляет 2,07 В. Из этого следует, что озон является сильнейшим окислителем. Озон не устойчив (через определенное время он переходит в кислород).

2О3→3О2  

 

2. Основные источники озона

 

Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Образуя озоновый слой в стратосфере, он защищает растения и животных от жёсткого ультрафиолетового излучения. Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждать растения.

Основная концентрация озона сосредоточена в атмосфере. Его общее количество в стратосфере меняется от 120 до 760 е.Д.

В природе озон образуется при электрических разрядах в атмосфере, а также при окислении некоторых смолистых веществ хвойных деревьев. Он синтезируется из кислорода под влиянием коротковолновой космической ультрафиолетовой радиации. Также существует транспортная теория тропосферного озона, согласно которой присутствие озона в тропосфере связано с его заносом из стратосферы. Некоторую роль играет литосферный озон, образующийся в недрах Земли из кислородосодержащих минералов и горных пород в результате электрических процессов, высоких температур и давлений в мантии, а также под влиянием естественного ионизирующего излучения

К антропогенным источникам можно отнести выхлопные газы автотранспорта и промышленные выбросы. В условиях повышенного содержания углеводородов и оксидов азота в тропосфере обусловленного антропогенными выбросами роль фотохимического источника образования озона возрастает.

 

1.3 Основные  превращения озона в биосфере

 

Образование и разложение озона в стратосфере в основном происходит засчет фотохимических реакций. Началом образования служит солнечное излучение с длиной волны до 240 нм. Под действием этого излучения происходит фотодиссоциация молекулярного кислорода с образованием атомарного кислорода.

1)

Образовавшиеся атомы кислорода взаимодействуют с молекулярным кислородом в присутствии третьего тела. В качестве третьего тела выступают аэрозольные частицы или молекулы газов инертные в данной реакции.

2)

Под действием ультрафиолетового излечения с длиной волны 200-300 нм происходит фотодиссоциация озона

3)

Атомы кислорода взаимодействуют с озоном, при этом образуя молекулы кислорода.

4)

Благодаря этому циклу в стратосфере формируется стационарная концентрация озона [3].

 Распределение концентрации озона в стратосфере зависит от динамических процессов в атмосфере. В экваториальной зоне атмосферный газ нагревается и поднимается вверх, образуя восходящие потоки газа. Затем вследствие разности температур между экватором и полюсами газ перетекает в меридиальном направлении от экватора к полюсам. На полюсах газ охлаждается и как более плотный опускается вниз, образуя нисходящие потоки газа.

Нарушают равновесие в этом цикле малые добавки в стратосферном газе ( ОН, NО, Н, Сl).

1)

2)

Таким образом озон распадается с образованием кислорода.

Далее часть озона заносится в тропосферу из стратосферы, а другая часть образуется при окислении углеводородов в присутствии оксидов азота. Это служит причиной возникновения смога. Смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.

Оксид азота NO в тропосфере быстро окисляется до оксида азота

 

 

При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.

 

Атомарный кислород с молекулярным кислородом в присутствии третьего тела дают озон .

 

 Казалось  бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Бифенил

 

2.1 Физико-химические  свойства бифенила

 

Бесцветные или белые кристаллы, со специфическим запахом. Некоторые физические свойства приведены в таблице 2 [4].

        Таблица 2

Наименование параметра	Значение
Температура плавления (1 атм)	71
Температура кипения (1 атм)	254-255
Плотность при 25 (твердое вещество)	1,156
Растворимость в воде при 20	6,94 мг/л

 

Бифенил легко растворяется в органических растворителях, и плохо растворим в воде. ПДК в рабочей зоне и в атмосфере для него не установлена, но для смеси бифенила и дифенилового эфира существуют гигиенические нормы. Такие как:

- ПДК рабочей зоны 10 мг/

- ПДК максимально разовый 0,01 мг/

- ПДК среднесуточный 0,01 мг/

- 3 класс опасности. [4]

 

2.2 Основные  источники бифенила

 

В природе бифенил встречается в антраценовом масле, выделяемом из каменноугольной смолы и нефти, а также в других продуктах переработки угля и в природном газе.

Антропогенными источниками поступления бифенила в окружающую среду являются выбросы промышленных предприятий, в частности по производству и термической переработке полимерных материалов.  Человеческая деятельность, приводящая к значительному выделению бифенила, что в свою очередь ведет к сильному загрязнению на ограниченных территориях, включает высокотемпературный пиролиз органических материалов, типичный для некоторых процессов, используемых при производстве железа и стали, в алюминиевых плавильных печах, на металлургических и коксовых заводах, при очистке нефти, при генерации энергии с помощью нагрева .

 

 

2.3 Основные  превращения бифенила в биосфере

 

По поведению в окружающей среде бифенил похож на полициклические ароматические  углеводороды. Первоначально ПАУ появились в результате таких природных процессов как лесные пожары, микробиальный синтез и вулканическая активность. Водная среда может получать ПАУ при случайных разливах нефти и нефтепродуктов из средств ее хранения и транспортировки, из канализационных стоков и из других источников. Полициклические ароматические углеводороды, будучи выброшенными в окружающую среду, обычно попадают в воздух. Некоторые испаряются в воздух из почвы или подземных вод и затем прилипают к микрочастицам, взвешенным в воздухе.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) могут по прошествии времени разрушаться под воздействием солнечного света или в результате реакции с другими химическими веществами в воздухе.

ПАУ малорастворимы в воде, они прилипают к пыли или грязи и опускаются на дно озер и рек. Различные группы микроорганизмов в осадке и в воде могут разрушать некоторые ПАУ по прошествии времени, причем, чем выше молекулярный вес, тем меньше скорость распада.

Полициклические ароматические углеводороды перемещаются в атмосфере в виде взвешенных в воздухе микрочастиц. Они переносятся воздушными потоками и оседают в виде сухих или мокрых (дождь, роса и т.п.) отложений. Оседая в озерах и реках, они опускаются на дно. Некоторые проникают сквозь слой почвы в грунтовые воды .