اثرات آلودگی گوگرد بر محیط زیست

آلودگی هوا یکی از پدیده های زندگی مدرن امروزی و ناشی از پسماندهایی است که دراثر فعالیتهای شبانه روزی بشر بوجود می آید

دسته بندی	مهندسی شیمی
بازدید ها	5
فرمت فایل	docx
حجم فایل	714 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	108

فروشنده فایل

کد کاربری 3230

تمام فایل ها

مقدمه :

آلودگی هوا یکی از پدیده های زندگی مدرن امروزی و ناشی از پسماندهایی است که دراثر فعالیتهای شبانه روزی بشر بوجود می آید. این پسماندها ناشی از تولید مواد غذایی، صنعتی، کالاهای مختلف و انرژی است. شاید بتوان علل اصلی آلودگی هوا را در احتراق ناقص جستجو کرد که طی آن بر اثر عدم سوخت رسانی کامل و یا نسبت نامناسب هوا و سوخت پس از احتراق موادی نظیر منواکسید کربن، اکسید سولفور ، اکسید نیتروژن ذرات خاکستر و یا هیدروکربونهایی که سوخته نشده وارد هوا می شوند و از آنجایی که این مواد بر روی کل حیات اثر سوء می گذارد به عنوان آلوده کننده هوا از آنها یاد می شود.

در سالهای اخیر توجه زیادی به محیط زیست شده است و اصطلاحات جدیدی مانند آلولوژی، محیط زیست، مه دود فتو شیمیایی اثرات گلخانه ای در مکالمات وارد گردیده است. در همین حال به مشکلاتی از محیط زیست پی می بریم که محلول استفاده از تکنولوژی بسیار پیشرفته ای است که برای تامین رفاه مادی مورد نیاز بوده است.از جمله این مشکلات آلودگی هوا ست که باعث افزایش بیماریهای تنفسی در میان سالخوردگان وجوانان، کاهش میزان دید،خسارت گیاهان وجانوران گردیده و اثرات آن درسطح جهانی فاجعه آمیز میباشد بدنیست تعریفی از آلودگی هوا داشته باشیم. انجمن مشترک مهندسین آلودگی هوا و کنترل آن تعریف زیر را برای آلودگی هوا بیان کرده است:

آلودگی هوا یعنی وجود یک یا چند آلوده کننده مانند گرد و غبار، فیوم ها، گازها، میت ها، بو، دود و بخارات در هوای آزاد با کمیتها، ویژگیها و زمان ماند که برای زندگی انسان، گیاهان و جانوران خطرناک و برای اموال و تأسیسات مختلف مضر می باشد و یا به طور غیر قابل قبولی مخل استفاده راحت از زندگی و اموال گردد.

در اینجا به بررسی آلودگی هوای ناشی از گازها و به طور مخصوص گاز دی اکسید گوگرد() می پردازیم. در اثر وجود این ماده ریزش باران و برف اسیدی مشاهده می شود که در اثر تبدیل به ذرات سولفات یا قطرات اسید سولفوریک تحت تأثیر شرایط جوی صورت می گیرد.

ترکیبات گوگردی که در یک محل منتشر می شوند تحت تأثیر حرکت باد ممکن است در محلی دیگر از هوا جدا گردند، جدا شدن ممکن است به علت بارندگی، سقوط وزنی و یا برخورد مستقیم به سطح زمین یا گیاهان انجام گیرد. در زمینهایی که طبیعتاً اسیدی هستند(مثل ممالک اسکاندیناوی)اضافه شدت ترکیبات گوگردی سرعت رشد جنگلها و در نتیجه حاصلخیزی را کاهش داده است.

قسمت اعظم آلودگی هوا توسط دی اکسید گوگرد ناشی از انتشار گازهای حاصل از احتراق می باشد که به مقدار زیادی از طریق نیروگاههای بزرگی که در حال حاضر وجود دارند رواج پیدا می کند.

یک گاز بدون رنگ و غیر قابل اشتعال است. خواص فیزیکی این گاز را می توانید در جدول زیر بدینگونه نمایش دهیم. غلظت لازم برای تشخیص مزه آن بین 0.3-1 ppm در هوا می باشد و آستانه بو در حدود 0.5 ppm می باشد. این گاز دارای بویی تند و تحریک کننده می باشد.

واکنشهای مختلفی توسط موجود در هوا ممکن است اتفاق افتد، برای مثال

اثرات نامساعد آلودگی هوا روی کیاهان از مدتها قبل شناخته شده است ولی مکانیسم هایی که آلوده کننده ها با آن به گیاهان حمله می کنند هنوز به خوبی شناخته نشده اند. مکانیسمی که برای تأثیر دی اکسید گوگرد پیشنهاد شده به صورت زیر است:

مکانیسمی که با آن ضایعه حاد رخ می دهد ظاهراً به خاطر قدرت گیاه در تبدیل دی اکسید گوگرد جذب شده به اسید سولفوریک می باشد که بعداً به سولفات ها تبدیل می شود و در نوک و حاشیه برگها ذخیره می گردد. با جذب مقادیر بیشتر تصور می شود که سولفیت نیز انباشته شده و سپس تبدیل به اسید سولفورو می شود که در نهایت به سلول برگ حمله خواهد کرد. از طرف دیگر صدمات مزمن از انباشته شدن تدریجی مقدار زیادی سولفات در بافت برگ نتیجه می شود. سولفات تشکیل شده از جذب ائیدرید سولفوروی هوا به سولفات جذب شده از طریق ریشه اضافه می گردد.

بنابراین مشاهدا می شود که مقدار بیش از 0.5 ppm در مدت کوتاهی می تواند باعث خسارت به گیاه شود.

1-1 ) منابع دی اکسیدگوگرد: (ائیدرید سولفورو)

مصرف زغال سنگ با 0.5 درصد گوگرد که برای یک نیروگاه 2250 مگاواتی استفاده شده است، همان آلودگی یک نیروگاه 1000 مگاواتی تولید می کرد، اگر مقدار گوگرد زغال سنگ 1.12 درصد بود، یعنی ائیدرید گوگرد تولیدی به 17400 پوند در ساعت و یا 76000 تن در سال بالغ می شد. به طور معمول مصرف زغال سنگ در ایالات متحده امریکا به وسیله مصرف کنندههای برق شامل 10⁶×42 تن زغال سنگ با کمتر از 1 درصد گوگرد، 10⁶ ×138 تن زغال سنگ با 1.1 تا3 درصد گوگرد و 10⁶ ×48 تن زغال با درصد گوگردی بیشتر از 3 درصد می باشد(پری ودکارلو، 1967). به طور متوسط زغال سنگ مصرف شده به وسیله صنایع تولید الکتریسیته قبل از اجرای قانون سال 1970 محتوی 2.5 درصد گوگرد بود.

گوگرد در زغال سنگ به صورت پیریت آهن، ترکیبات آلی، و سولفاتها وجود دارد. تنها دو شکل اولیه از اهمیت زیاد برخوردارند. بعد از آنکه زغال سنگ خرد گردید، گوگردی را که به صورت پیریت وجود دارد می توان به طور جزئی جدا نمود، زیرا که آهن پیریت با روشهای استفاده از نیروی ثقل قابل جدا کردن می باشد. شستشو با آب و نیروی ثقل می تواند مقدار گوگرد موجود در زغال را تا میزان یک سوم کاهش دهد.

1.1.2 ) ترکیبات نفتی

نفت خام دارای مقادیر متغیری گوگرد می باشد. فرآیندهای تصفیه بیشترین مقدار گوگرد را در اجزاء سنگین تقطیر که دارای بالاترین درجه حرارت نقطه جوش می باشند، باقی می گذارد. بنابراین گوگرد محتوی سوخت باقیمانده تقطیر ممکن است 4 تا 6 مرتبه از نفت خام بیشتر باشد. سوخت باقیمانده تقطیر معمولاً در نیروگاههای تولید برق، به عنوان درجه 6 و در کشتیها به عنوان بانکر- سی مورد استفاده قرار می گیرد و گوگرد آن معمولا بین 75 /0 تا 5/2 درصد می باشد. نفت خام کشور های لیبی، نیجریه، و اندونزی تماماً دارای گوگرد کم می باشد. نکته قابل توجه آن است که مقدار نفت در دسترس که بدون گوگرد زداوئی گوگرد آن کم باشد محدود بوده و از طرفی نیاز به چنین نفتی روبه افزایش است. در سال 1966 در ایالات متحده تقریباً 600 میلیون بشکه مازوت (نفت سیاه) سوخته شده که بیشتر از 80 درصد آن دارای حداقل 2 درصد گوگرد بوده است. بیشترین مقدار آن برای گرم کردن اماکن، صنایع و تولید برق مصرف گردیده است.

چنین فرآیند شیمیایی برای جدا کردن گوگرد از نفت خام مورد استفاده قرار می گیرند. بعضی از پالایشگاهها به دستگاههایی مجهز گردیده اند که می توانند میزان گوگرد موجود در نفت سیاه(مازوت) را تا کمتر از یک درصد کاهش دهند. ولی ساده ترین روش برای تهیه چنین سوختی آن است که نفت باقیمانده با درصد گوگرد زیاد را با نفت تقطیری با گوگرد کم مخلوط نمایند.

1.1.3) گاز طبیعی

معمولاً گاز طبیعی محتوی مقدار ناچیزی گوگرد می باشد و از مخلوط هیدروکربنهای سبک به خصوص متان تشکیل گردیده است. در نیروگاه تولید برق استفاده از این سوخت به اندازه خیلی زیاد مطلوب می باشد. در حالیکه احتراق سوخت به خصوص برای تولید برق، بیشترین مقدار از انتشار گوگرد را ایجاد می نماید منابع عظیم دیگری نیز وجود دارند. با یک حساب ساده به ازاء هر پوند(453/0 کیلوگرم) مس تولید شده 2 پوند(906/0 کیلوگرم) از طریق دودکش خارج می شود.

1.1.4) منابع طبیعی

آماری که انتشار گوگرد تولید شده به وسیله انسان را با مقدار ناشی از منابع طبیعی مقایسه می کند که در فصل سوم داده شده است. انتشار جهانی به وسیله رابینسون و رابینز محاسبه گردیده که برابر با 10⁶ ×146 تن در سال 1970 می باشد که از این مقدار 70 درصد از احتراق زغال سنگ و 16 درصد از احتراق مواد نفتی است. 93% از حاصله در نیمکره شمالی منتشر می شود. کل انتشار ترکیبات گوگردی 10⁶ × 220 تن در سال تخمین زده شده است که از گازهائی مانند ، و ترکیبات سولفات حاصل از دریاها ناشی می گردند . انتشار گوگرد آلوده کننده در حدود 10⁶×73 تن در سال (نیمی از 10⁶×146 تن )است. بدین ترتیب منابع طبیعی گوگرد هنوز هم بیشتر از انتشار حاصل از مراحل احتراق می باشد ، اگر چه این بدان معنی نیست که بخواهیم اثرات سوء غلظتهای را بخصوص در مناطق شهری کمتر کنیم. بر طبق نظریات رابینسون و رابینز (1970) عمر در اتمسفر شهرها در حدود 2 ساعت و در مناطق دور از شهر 2 روز می باشد . آنها هم عمر را در حدود 4 روز تخمین زده اند. مشکل است که بتوان این رقم آخر را تعیین نمود، زیرا که مکانیسم های زیادی برای برطرف شدن وجود دارد. می تواند مستقیماً به وسیله باران شسته شود و یا بر روی گیاهان ذخیره گردد.

سرانجام شواهدی وجود دارد که در اتمسفر مه آلود و با رطوبت زیاد می تواند با آمونیاک (در اتمسفر به مقدار جزئی وجود دارد) وارد واکنش شده و تشکیل سولفات آلومینیم را بنماید که متعاقباً به وسیله عمل شستشوی باران از اتمسفر برطرف می شود. تمامی این مکانیسم های مختلف برای جدا کردن باعث می گردند که عمر کوتاهی در اتمسفر داشته باشد.

1.2 ) اثرات در روی مواد

1.2.1 ) خوردگی

خوردگی معمولاً‌ به معنی فساد تدریجی فلزات است. ولی در اینجا تعریف عمومی است به طوری که اثرات بر روی فلزات، مصالح ساختمانی و منسوجات را هم شامل خواهد شد. مهمترین آلوده کننده هوا که مسئول خورده شدن فلزات می باشد، است که وقتی به تبدیل می شود باعث خوردگی الکتروشیمیائی فلزات می گردد.

به نظر می رسد که ذرات دوده به این واکنش شتاب می دهند. دلیل آن احتمالاً جذب گازها به وسیله ذرات می باشد. عامل نسبتاً مهم دیگر رطوبت نسبی و حرارت است.

فلزاتیکه خراب می شوند محدود به فولاد، آلومینیوم، مس، روی و آهن نمی باشند.

خسارت این نوع اثر آلودگی هوا شامل فساد اقلام گوناگونی چون ریلهای فولادی راه آهن، سیمهای هوائی کنتاکتهای برق در هوای آزاد، فلزات پلها، سقفها و غیره نیز می باشد.

هزینه های اضافی برای رنگ آمیزی و جایگزینی اجناس گرانتر بجای چیزهای خورده شده نیز باید به زیانهای شمرده شده، اضافه شود.

سنگهای ساختمانی هم در اثر آلوده کننده های خورنده خسارت می بینند، بخصوص سنگ آهک و دولومیت ( و ) که مورد حمله اسید سولفوریک قرار می گیرند. تمیز کردن لکه های روی سنگ که در اثر مخلوطی از ترکیبات گوگردی و ذرات بوجود می آید نیاز به مخارج اضافی دارد، یکی از روشهای جدا کردن از کاز دودکش، ترکیب مردن آن با می باشد، جالب است که همین واکنش بطور غیردلخواه در طبیعت صورت می گیرد و باعث فساد سنگهای ساختمانی می شود.

نقاشی ساختمانها نیز در اثر آلودگی هوا خسارت می بیند، مناطق زیادآلوده بیشتر به تکرار رنگ آمیزی احتیاج پیدا می کنند.

از آنجائی که رنگ دانه های ارزان قیمت بیشترین خسارت را می بینند احتمالاً این مشکل ادامه دارد.

نور آفتاب و رطوبت نسبی تشدید کننده این اثر هستند.

1.2.2 ) گنجینه های هنر

در سراسر دنیای صنعتی آلودگی هوا خسارت زیادی را بر اشیاء هنری وارد آورده است. خساراتی که طی 70 سال اخیر در لندن اتفاق افتاده بیش از کل زیانهائی است که طی هزاران سال ماقبل آن پیش آمده بود. همچنین نیترات ها، سولفات ها، کلرورها و سایر نمکها ضمن کریستال شدن، رشد می کنند، حال اگر این ترکیبات وارد ترکها شوند نیروی رشد کریستال آنها باعث بزرگتر شدن ترک در نهایت تکه تکه شدن، سنگ می شود.

در بعضی از مناطق جنوبی اروپا نقاشیهای آب رنگ روی دیوار، که مربوط به دوران قبل رنسانس می باشند در اثر آلودگی هوا خسارات زیادی دیده اند.

1.3) خسارات مالی

تخمین خسارات مالی آلودگی هوا در رابطه با بعضی اثرات زیان بخش آن مشکل می باشد. بعضی خسارات مانند آنچه که بر کشاورزی وارد آمده تخمین زده شده است، ولی بسیاری از اثرات آلودگی هوا غیر مستقیم یا پنهانی هستند و لذا نمی توان قیمتی بر آنها نهاد. از آنجمله کاهش رشد نباتات با غلظتهای کم ولی مزمن،تماس با مخلوطی از آلودگیها،‌اضافه پرداختی برای تمیزکاری و خسارات وارده به کارهای هنری می باشد. علی رغم این مشکلات تخمینهائی هم زده شده است.

گزارش کمیته امور عمومی (1963 که در ولوزین 1966 چاپ شده) چنین نظر می دهد: «در مورد زیانهای وارده به لوازم و دارائی که آلودگی هوا باعث می شود اطلاعات درستی در دست نیست. تخمینهای متفاوتی درباره زیانهای آلودگی زده شده و یکی از تخمینهائی که غالباً‌بکار برده نشده است است رقم 65 دلار را برای هر نفر در سال پیشنهاد می کند.

اثرات آلودگی گوگرد بر محیط زیستاثرات آلودگی گوگرد