Oxidy síry
Vznikají při spalování fosilních paliv a jsou hlavními látkami, které znečišťují ovzduší v městských oblastech na celém světě. Oxidy síry (SOx) a suspendované částice jsou částí složité směsi znečišťujících látek. Je vhodné je členit do tří kategorií:
a. oxid siřičitý,
b. kyselé aerosoly, které mohou vznikat oxidací oxidu siřičitého v atmosféře,
c. suspendované částice + SO2
Oxid siřičitý.
Úvod
Oxid siřičitý je bezbarvý plyn, mající ostrý dráždivý zápach (vznikající spalováním síry na vzduchu nebo pražením sulfidových rud v proudu vzduchu). Snadno se rozpouští ve vodě a může být oxidován uvnitř vodních kapiček rozptýlených v ovzduší. Oxid siřičitý vzniká spalováním fosilních paliv obsahujících síru, dále tavením nerostných surovin obsahujících síru a při dalších průmyslových procesech. Zdrojem emisí oxidu siřičitého může být rovněž vytápění domácností.
tt = -72,5 o C; tv=-10,0 oC
Zdroje
Ačkoli existují jisté přírodní zdroje oxidu siřičitého (např. sopky), které přispívají ke koncentracím v životním prostředí v daném regionu, z hlediska expozice lidí je hlavním zdrojem spalování fosilních paliv. V posledních 10-20 letech dochází k poklesu emisí ve velké části evropského regionu v důsledku změn druhů a množství používaných paliv. Význam má i změna složení zdrojů energie, neboť mnoho malých zdrojů bylo nahrazeno velkými zdroji, jako jsou např. elektrárny nebo teplárny. Výsledkem bylo znatelné snížení koncentrací oxidu siřičitého v mnoha velkých městech, která byla předtím silně znečištěna. Nyní v evropském regionu převládá větší rozptýlení polutantů způsobované jejich dálkovým přenosem.
Výskyt v ovzduší
V důsledku změn emisních zdrojů jsou nyní průměrné roční koncentrace oxidu siřičitého v hlavních evropských městech převážně pod 100 µg/m3, zatím co dříve se pohybovaly v rozsahu 100 až 200 µg/m3. Podobně poklesly i hodnoty maximálních denních koncentrací, které sou nyní převážně v rozsahu 250-500 µg/m3. Výskyt oxidu siřičitého v ovzduší často doprovázejí zvýšené koncentrace oxidů dusíku (NOx)
Kinetika působení a metabolismus
Absorpce oxidu siřičitého na povrchu nosních sliznic a sliznic horních cest dýchacích je důsledkem jeho rozpustnosti ve vodném prostředí. Tato absorpce závisí na koncentraci: v nosní dutině dochází k 85 % absorpci při 4-6 µg/m3 a k přibližně 99 % absorpci při 46 mg/m3. Pouze minimální množství oxidu siřičitého pronikne až do dolních cest dýchacích. Z dýchacích cest se oxid siřičitý dostává do krve. Vylučování oxidu siřičitého se děje hlavně močí (po biotransformaci na sírany, k níž dochází v játrech).
Účinky na zdraví
Akutní účinky
Vysoké koncentrace oxidu siřičitého mohou vyvolat vážné poškození, jako je bronchokonstrikce, chemická bronchitis a tracheitis (záněty průdušek a průdušnic), jak bylo pozorováno v pokusech na zvířatech. Koncentrace oxidu siřičitého v rozsahu 2600-2700 µg/m3 způsobují klinické změny spojené s bronchospasmou u astmatiků. Zejména u kuřáků cigaret mohou vést k výskytu chronické bronchitidy.
Působí negativně na rostliny – zejména na lišejníky a jehličnany
Smyslové účinky
Při koncentraci 10000 µg/m3 má oxid siřičitý ostrý a dráždivý zápach. Protože prahová úroveň zápachu oxidu siřičitého je několik tisíc µg/m3, není toto kritérium ve vztahu ke zdraví veřejnosti rozhodující.
Kyselý aerosol
Úvod
Kyselý aerosol - kyselina sírová (H2SO4) je silná kyselina, která vzniká reakcí oxidu sírového (SO3) s vodou. Kyselina sírová je silně hygroskopická. V čistém stavu je to průzračná bezbarvá kapalina s bodem varu 330 °C. Hydrogensíran amonný (NH4HSO4), který je méně kyselý než kyselina sírová, je v čistém stavu krystalická tuhá látka s bodem tání 147 °C.
Zdroje
Hlavní podíl emisí síry ze spalování paliv tvoří oxid siřičitý, který je v ovzduší dále oxidován na oxid sírový rychlostí 0,5 až 10 % za hodinu. Ve vlhkém vzduchu se tvoří kyselina sírová ve formě aerosolu, často spolu s dalšími polutanty v kapičkách či tuhých částečkách s širokým spektrem velikostí. Většina kyseliny sírové přítomné v ovzduší vzniká z oxidu siřičitého emitovaného při spalování. Mezi další přímé nebo primární bodové zdroje emisí kyseliny sírové patří závody na výrobu kyseliny sírové a průmysl, v němž se kyseliny sírové užívá, jako jsou továrny na hnojiva či pigmenty.
Kyselina sírová a produkt její částečné atmosférické neutralizace, hydrogensíran amonný, představují téměř celý silně kyselý podíl aerosolu v ovzduší. Vlastní produkt úplné neutralizace, síran amonný, (NH4)2SO4, je pouze slabě kyselý. Ostatní silné kyseliny v ovzduší, např. kyselina dusičná (HNO3) či chlorovodíková (HCl), jsou přítomny ve formě par, pokud nejsou absorbovány do kapiček mlhy.
Vzhledem ke své hygroskopičnosti je kyselina sírová v ovzduší vždy přítomna ve formě kapiček roztoku, jehož koncentrace se mění s vlhkostí ovzduší.
Výskyt v ovzduší
Současné průměrné úrovně kyselého aerosolu v Evropě a Severní Americe nejsou známy. Nejvyšší zaznamenaná úroveň H2SO4 ve Velké Británii byla 680 µg/m3 (hodinový průměr) v Londýně v r. 1962. V dřívějších letech se v Londýně vyskytovaly ještě vyšší úrovně. Maximální koncentrace se vyskytují v mlhách ve městech a po směru větru za elektrárnami spalujícími uhlí či topné oleje nebo za průmyslovými emisními zdroji.
Kinetika působení a metabolismus
Průměr částeček aerosolu se v dýchacích cestách zvýší na dvoj- až čtyřnásobek, a tyto částice se deponují přednostně v dolních cestách dýchacích. Vylučováním amoniaku do dýchacích cest mohou být kapénky ještě před depozicí v jisté míře neutralizovány. Deponované volné kyselé kationty H+ reagují se složkami hlenu v dýchacím traktu. Část kationtů H+, která nepodlehla této reakci difunduje do okolních tkání.
Účinky na zdraví
- účinky na pokusná zvířata
Akutní expozice
Mechanika dýchání - ke změnám plicní funkce, zvláště ke zvýšení plicní rezistence, dochází po akutních expozicích. Dráždivé účinky různých síranů se liší v důsledku rozdílných druhů a plemen zvířat a také rozdílů ve velikosti částic, pH, složení a rozpustnosti částic. Kyselina sírová dráždí dýchací cesty účinněji než sírany. Dráždivý účinek kyseliny sírové částečně závisí na velikosti částic, přičemž menší částice mají větší účinky.
Subchronické expozice
Funkce samočisticího odstraňování částic - clearance.
- účinky na lidské zdraví
Akutní expozice
Mechanika dýchání - kyselina sírová a další sírany ovlivňují jak smyslové, tak dýchací funkce lidského organismu.
Účinky na dýchací systém vyvolané expozicí aerosolům kyseliny sírové (350-500 µg/m3) zahrnují zvýšení rychlosti dýchání a snížení maximálního objemu při nádechu i výdechu Astmatici jsou podstatně citlivější k
expozicím a reagují většími změnami mechanických funkcí plic než zdraví jedinci a intenzivní cvičení účinky při dané koncentraci zesiluje. Tyto účinky jsou relativně malé a vymizejí přibližně do 15 minut.
Smyslové účinky
Prahová koncentrace pachu kyseliny sírové byla na základě několika studií odhadnuta na 750 µg/m3 - 3000 µg/m3
Suspendované částice
Úvod
Suspendované částice představují složitou směs organických a anorganických látek. Rozdělujeme je na dvě skupiny: hrubé částice a jemné částečky. Menší částečky obsahují sekundárně vytvořené aerosoly, částice ze spalování a znovu zkondenzované organické či kovové páry. Větší částice obsahují materiál zemského povrchu a zvířený prach ze silnic a průmyslových závodů.
Zdroje
Suspendované částice vznikají z přírodních zdrojů (např. sopky či prašné bouře) či antropogenních zdrojů (např. elektrárny a průmyslové technologické procesy, provoz silničních vozidel, spalování uhlí v
domácnostech, průmyslové spalovny). Většina těchto antropogenních emisních zdrojů je soustředěna v urbanizovaných oblastech, kde žije velká část populace.
Výskyt v ovzduší
Ve venkovských oblastech Evropy se hodnoty koncentrací částic ,,černého kouře” pohybují od hodnot téměř nulových do 10 µg/m3. Ve velkých městech se roční průměrné koncentrace částic kouře pohybují od 10 do 40 µg/m3.
Kinetika působení a metabolismus
Jak bylo uvedeno výše, část vdechnutého aerosolu je deponována při styku se sliznicí dýchacích cest a zbytek je vydechován. Poměr dýchání ústy k dýchání nosem se zvyšuje při tělesné námaze a při mluvení.
Účinky na zdraví
Dlouhodobé účinky na zdraví vztažené k průměrné roční koncentraci oxidu siřičitého a suspendovaných částic
Mortalita (úmrtnost) - Při porovnávání údajů z různých měst několika zemí bylo zjištěno kolísání mortality zvláště v důsledku kardiorespiračních chorob.
Morbidita (nemocnost) - Závěry ukazují, že k prokazatelnému zvýšení morbidity dochází tam, kde průměrné roční koncentrace černého kouře a oxidu siřičitého přesahují 100 µg/m3.
Možnosti snížení emise síry při spalování
Změna skladby zdrojů energie = Zvýšení podílu nespalovacích zdrojů – vodní, větrné a jaderné
Změna paliv – výměna uhlí s vysokým obsahem síry za uhlí s nízkým obsahem síry (špatně dostupné), nebo uhlí zcela nahradit plynem
Čištění paliv – zemního plynu, kyselých rafinérských plynů, odsíření kapalných paliv – lehkých a středních frakcí. Současné technologie čištění černého uhlí mohou odstranit až 50% anorganicky vázané síry, ale žádnou síru vázanou organicky
Odsiřování odpadních plynů – odstranění již vytvořených oxidů síry – odstranění mokrými, suchými nebo polosuchými procesy a chemickými katalytickými procesy – tyto technologie mohou v některých případech vést ke snížení emisí CO2, NOx a dalších znečišťujících látek
5. prosinec 2007
8 162×
1350 slov
Jsem sice teprve v deváté třídě, ale máme to za úkol a já to nikde nemůžu najít...