Двуокись серы

Двуокись серы (оксид серы (IV), диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид, SO₂) – один из основных компонентов вулканических газов, встречается и в природном газе. В нормальных условиях представляет собой газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Диоксид серы токсичен. В производстве выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год). Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, химической промышленности, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки млн. т. сернистого ангидрида. Только в США количество выброшенной в атмосферу двуокиси серы составило 65% от общемирового выброса. В сельской местности фоновая концентрация диоксида серы близка к 0,5 мг/м³, а в городах в 50–100 раз выше. В промышленных районах концентрация SO₂ обычно достигает 0,05–0,1 мг/м3; в сельских районах она в несколько раз меньше, над океаном снижается в 10–100 раз. Из-за химических превращений время жизни диоксида серы в атмосфере невелико (порядка нескольких часов). В связи с этим возможность загрязнения и опасность воздействия непосредственно диоксида серы носят, как правило, локальный, а в отдельных случаях региональный характер. При окислении сернистого ангидрида образуется серный ангидрид. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

Применение и получение. Используют обычно для извлечения серы их отходящих газов, переработке сернистых руд и серосодержащего топлива в металлургической промышленности, в производстве получения серной кислоты. В пищевой промышленности применяют как консервант (Е220).

Источники загрязнения: ТЭЦ; комбинаты черной металлургии, неорганической химии, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности; предприятия по производству свинца, никеля и кобальта, алюминия, серной кислоты, минеральных удобрений, асфальта и др. Значительная часть двуокиси серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах, выпадении аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий при низкой облачности и высокой влажности. Основной промышленный способ получения – сжигание серы или обжиг сульфидов (преимущественно пирита). В лабораторных условиях SO₂ получают воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты. Часть соединений происходит из выбросов двигателей внутреннего сгорания.

Влияние на здоровье. Двуокись серы – газ с острым запахом, раздражающий дыхательные пути человека и животных и способствующий внедрению в них инфекций. Вызывает общее отравление организма, изменение состава крови, нарушение обмена веществ, повреждение слизистых оболочек, спазмы бронхов, астму, ларингит, тонзиллит, ринит, конъюнктивит, эмфизему, аллергические реакции, повышение артериального давления у детей. Симптомы при отравлении сернистым газом: ухудшение состояния, повышение респираторных симптомов (насморк, кашель, охриплость, першение в горле).

При вдыхании SO₂ более высокой концентрации возникает удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких. У хронически больных или пожилых людей возможен летальный исход (табл. 1.2.).

Таблица 1.2.

Ожидаемое влияние загрязнения воздуха диоксидом серы (SO₂) на здоровье населения

Влияние на окружающую среду. Высокие концентрации диоксида серы вызывают серьезное повреждение растительности. Острое повреждение, вызванное SO₂, отражается в появлении белесых пятен на широколистных растениях или обесцвеченных полос на листьях с продольным жилкованием.

Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты. Хронический эффект проявляется как обесцвечивание хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев, появлению красной или бурой окраски, которая в нормальных условиях маскируется зеленой. Независимо от формы проявления, результатом является снижение продуктивности и замедление роста. Интересно, что чувствительность по отношению к SO₂ весьма различна как у людей, так и у растений. Наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее – сосна и ель. При попадании на них сернистого газа они моментально белеют. Лишайники особенно чувствительны к SO₂ и используются как биоиндикаторы при определении его избыточных количеств в воздухе. Однако диоксид серы не всегда вызывает повреждение: в сульфатдефицитных местностях дополнительные небольшие уровни SO₂ могут благотворно влиять на растения, однако происходящее параллельно некоторое подкисление почвы может потребовать дополнительного известкования. Вступая в реакцию с водой атмосферы (часто под воздействием солнечного излучения), оксиды серы превращаются в растворы серной кислоты. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.