Сера. 2

 

                      Министерство образования и науки Украины

                          Сумской государственный университет

                               Кафедра прикладной экологии

 

 

 

 

 

                   Контрольная робота

                                      по предмету: ”Токсикология”

                                                 Вариант-30(сера)

 

 

 

 

 

Преподаватель:                                                                      Студентки гр.ЕКЗ-71с

Андриенко Н.И                                                                         Шевченко Т.П

 

 

 

 

 

                                                         Сумы-2012

               План 

       Химико-токсилогический паспорт вещества

I Физико-химические свойства

Химическая формула.

Другие наименования вещества.

Агрегатное состояние при н.у.(760мм, 20°С).

Цвет.

Запах.

Атомная масса.

Плотность.

Температура кипения при 760 мм. рт. ст.

Температура плавления.

Растворимость в воде.

Давление насыщенных паров при 20°С.

Химическая реакционная способность.

Чувствительность к нагреванию.

Теплота парообразования при н.у.

II. Воздействие на организм животных и растений.

Симптоматика отравлений.

Пути проникновения и превращения  в организме.

III. Характеристика вещества  как загрязнителя:

В каком виде происходит загрязнение.

Источники поступления в ОС.

С какими экологическими проблемами связан данный загрязнитель.

I Физико-химические свойства

Химическая формула-

16	Сера
S 32,066
3s23p4

Се́ра — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S (лат. Sulfur). В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли.

Другие наименования вещества- русское название серы восходит к праславянскому *sěra, которое связывают с лат. sērum «сыворотка».

Латинское sulphur (эллинизированное написание более старого sulpur) восходит к индоевропейскому корню *swelp — «гореть».

Агрегатное состояние  при н.у.(760мм, 20°С)-

Природный сросток кристаллов самородной серы

Сера существенно  отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны циклические молекулы S₈, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S₄, S₆) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами.

  Цвет- лимонно-желтые кристаллы чистой серы полупрозрачны. Форма кристаллов не всегда одинакова. Чаще всего встречается ромбическая сера (наиболее устойчивая модификация) — кристаллы имеют вид октаэдров со срезанными углами. В эту модификацию при комнатной (или близкой к комнатной) температуре превращаются все прочие модификации.

Запах- без запаха.

Атомная масса- 32,066 а. е. м. (г/моль).

Плотность- 2,070 г/см³.

Температура кипения при  760 мм. рт. ст.- 717,824 K

Температура плавления -1,23 кДж/моль.

 Растворимость в воде-  нерастворима в воде.

Химическая  реакционная способность - Сера - типичный неметалл. На внешней электронной оболочке у нее шесть электронов, и она легче присоединяет электроны других элементов, чем отдает свои. Со многими металлами реагирует с выделением тепла (например, при соединении с медью, железом, цинком). Она соединяется и почти со всеми неметаллами, хотя не так энергично. На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:

S + O₂ = SO₂ Горение серы.

С помощью  спектрального анализа установлено, что на самом деле процесс окисления  серы в двуокись представляет собой  цепную реакцию и происходит с  образованием ряда промежуточных продуктов: моноокиси серы S₂O₂, молекулярной серы S₂, свободных атомов серы S и свободных радикалов моноокиси серы SO^[5].

Восстановительные свойства серы проявляются в реакциях серы и с другими неметаллами, однако при комнатной температуре сера реагирует только со фтором:

S + 3F₂ = SF₆

Расплав серы реагирует с хлором, при этом возможно образование двух низших хлоридов^[6]:

2S + Cl₂ = S₂Cl₂

S + Cl₂ = SCl₂

При нагревании сера также реагирует с фосфором, образуя смесь сульфидов фосфора^[7], среди которых — высший сульфид P₂S₅:

5S + 2P = P₂S₅

Кроме того, при нагревании сера реагирует с водородом, углеродом, кремнием:

S + H₂ = H₂S (сероводород)

C + 2S = CS₂ (сероуглерод)

При нагревании сера взаимодействует со многими металлами, часто — весьма бурно. Иногда смесь металла с серой загорается при поджигании. При этом взаимодействии образуются сульфиды:

2Na + S = Na₂S

Ca + S = CaS

2Al + 3S = Al₂S₃

Fe + S = FeS.

Растворы сульфидов щелочных металлов реагируют с серой с образованием полисульфидов:

Na₂S + S = Na₂S₂

Из сложных веществ следует  отметить прежде всего реакцию серы с расплавленной щёлочью, в которой сера диспропорционирует аналогично хлору:

3S + 6KOH = K₂SO₃ + 2K₂S + 3H₂O.

Полученный  сплав называется серной печенью.

С концентрированными кислотами-окислителями (HNO₃, H₂SO₄) сера реагирует только при длительном нагревании:

S + 6HNO_3(конц.) = H₂SO₄ + 6NO₂ ↑ + 2H₂O

 Диоксид серы образуется при сжигании серы на воздухе, в частности, при обжиге сульфидных руд металлов. Диоксид серы – бесцветный газ с удушающим запахом. Это ангидрид сернистой кислоты, он легко растворяется в воде с образованием сернистой кислоты. Диоксид легко сжижается (т. кип. –10°C) и его хранят в стальных цилиндрах. Диоксид используют в производстве серной кислоты, в холодильных установках, для отбеливания текстиля, древесной массы, соломы, свекловичного сахара, для консервации фруктов и овощей, для дезинфекции, в пивоваренных и пищевых производствах.

Сернистая кислота H₂SO₃ существует только в разбавленных растворах (менее 6%). Это слабая кислота, образующая средние и кислые соли (сульфиты и гидросульфиты). Сернистая кислота – хороший восстановитель, реагируя с кислородом образует серную кислоту. Сернистая кислота находит несколько областей применения, среди которых – обесцвечивание шелка, шерсти, бумаги, древесной массы и аналогичных веществ. Она используется как антисептик и консервант, особенно для предотвращения брожения вина в бочках, для предотвращения ферментации зерна при извлечении крахмала. Кислоту используют и для сохранения продуктов. Наибольшее значение из ее солей имеет гидросульфит кальция Ca(HSO₃)₂, используемый при переработке древесной щепы в целлюлозу.

Триоксид серы SO₃ (серный ангидрид), образующий с водой серную кислоту, представляет собой либо бесцветную жидкость, либо белое кристаллическое вещество (кристаллизуется при 16,8°С; т. кип. 44,7°С). Он образуется при окислении диоксида серы кислородом в присутствии соответствующего катализатора (платина, пентаоксид ванадия). Триоксид серы сильно дымит во влажном воздухе и растворяется в воде, образуя серную кислоту и выделяя много тепла. Его используют в производстве серной кислоты и получении синтетических органических веществ.

Серная  кислота H₂SO₄. Безводная H₂SO₄ – бесцветная маслянистая жидкость, растворяет SO₃, образуя олеум. Смешивается с водой в любых отношениях. При растворении в воде образуются гидраты с выделением очень большого количества теплоты; поэтому во избежание разбрызгивания кислоты обычно при растворении осторожно, постепенно добавляют кислоту в воду, а не наоборот. Концентрированная кислота хорошо поглощает пары воды и поэтому применяется для осушения газов. По этой же причине она приводит к обугливанию органических веществ, особенно углеводов (крахмала, сахара и т.п.). При попадании на кожу вызывает сильные ожоги, пары разъедают слизистую дыхательных путей и глаз. Серная кислота – сильный окислитель. Конц. H₂SO₄ окисляет HI, HBr до I₂ и Br₂ соответственно, уголь – до CO₂, серу – доSO₂, металлы – до сульфатов. Разбавленная кислота тоже окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода. H₂SO₄ – сильная двухосновная кислота, образующая средние и кислые соли – сульфаты и гидросульфаты; большинство ее солей растворимы в воде, за исключением сульфатов бария, стронция и свинца, малорастворим сульфат кальция.

Серная кислота  – один из важнейших продуктов  химической промышленности (производящей щелочи, кислоты, соли, минеральные  удобрения, хлор). Ее получают главным  образом контактным или башенным способом по принципиальной схеме:

Большая часть получаемой кислоты идет на производство минеральных удобрений (суперфосфат, сульфат аммония). Серная кислота служит исходным сырьем для получения солей и других кислот, для синтеза органических веществ, искусственных волокон, для очистки керосина, нефтяных масел, бензола, толоуола, при изготовлении красок, травлении черных металлов, в гидрометаллургии урана и некоторых цветных металлов, для получения моющих и лекарственных средств, как электролит в свинцовых аккумуляторах и как осушитель.

Тиосерная кислота H₂S₂O₃ структурно аналогична серной кислоте за исключением замены одного кислорода на атом серы. Наиболее важным производным кислоты является тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ – бесцветные кристаллы, образующиеся при кипячении сульфита натрия Na₂SO₃ с серным цветом. Тиосульфат (или гипосульфит)натрия используется в фотографии как закрепитель (фиксаж).

Сульфонал (CH₃)₂C(SO₂C₂H₅)₂ – белое кристаллическое вещество, без запаха, слабо растворимое в воде, является наркотиком и используется как седативное и снотворное средство.

Сульфид водорода H₂S (сероводород) – бесцветный газ с резким неприятным запахом тухлых яиц. Он несколько тяжелее воздуха (плотность 1,189 г/дм³), легко сжижается в бесцветную жидкость и хорошо растворим в воде. Раствор в воде является слабой кислотой с рН ~ 4. Жидкий сероводород используют как растворитель. Раствор и газ широко применяют в качественном анализе для отделения и определения многих металлов. Вдыхание незначительного количества сероводорода вызывает головную боль и тошноту, большие количества или непрерывное вдыхание сероводорода вызывают паралич нервной системы, сердца и легких. Паралич наступает неожиданно, в результате нарушения жизненных функций организма.

Монохлорид серы S₂Cl₂ – дымящая масляная жидкость янтарного цвета с едким запахом, слезоточивая и затрудняющая дыхание. Она дымит во влажном воздухе и разлагается водой, но растворима в сероуглероде. Монохлорид серы – хороший растворитель для серы, иода, галогенидов металлов и органических соединений. Монохлорид используется для вулканизации каучука, в производстве типографской краски и инсектицидов. При реакции с этиленом образуется летучая жидкость, известная как горчичный газ (ClC₂H₄)₂S – токсичное соединение, используемое как боевое химическое отравляющее вещество раздражающего действия.

Дисульфид углерода CS₂ (сероуглерод) – бледно -желтая жидкость, ядовитая и легко воспламеняющаяся. CS₂ получают синтезом из элементов в электрической печи. Вещество нерастворимо в воде, имеет высокий коэффициент светопреломления, высокое давление паров, низкую температуру кипения (46°C). Сероуглерод – эффективный растворитель жиров, масел, каучука и резин – широко используют для экстракции масел, в производстве искусственного шелка, лаков, резиновых клеев и спичек, уничтожения амбарных долгоносиков и одежной моли, для дезинфекции почв

S + 2H₂SO_4(конц.) = 3SO₂ ↑ + 2H₂O

Теплота парообразования  при н.у.- 10,5 кДж/моль

Чувствительность  к нагреванию-при нагревании сера реагирует со многими металлами (железом, алюминием, ртутью) и неметаллами (кислородом, галогенами, водородом). «Природа серы огненная, горючая... [Сера] нацело сгорает, улетучиваясь в дым», — записано в одном алхимическом трактате. Действительно, при горении серы на воздухе или в кислороде образуется оксид серы(IV), или сернистый газ, SO₂, содержащий примесь (около 3% по объёму) высшего оксида серы, или серного ангидрида, SO₃,. Сернистый газ SO₂ — бесцветный газ с удушливым резким запахом.

Давление насыщенных паров  при 20°С- сернистая кислота (SO₂) жидкая 2162 (3,24 атм.),сернистый углерод 198,5 , сера только (выше 800°) 2,21.

II. Воздействие на организм животных и растений.

Симптоматика  отравлений для человека соединениями серы.

Токсичность серы

Чистая сера нетоксична для человека. Данные о  токсичности серы, содержащейся в  пищевых продуктах, отсутствуют. Летальная  доза  не определена. Токсичны многие соединения серы. К числу наиболее опасных соединений серы относятся сероводород, оксид серы и сернистый ангидрид.

 

Сернистый газ (сернистый ангидрид, двуокись серы) встречается в производстве серной кислоты, при обжиге и плавке сернистых руд, добыче нефти, при действии серной кислоты на металлы, на целлюлозных, кожевенных, ультрамариновых и клеевых заводах и везде, где пользуются углем или газом, богатым серой, поступает в организм через дыхательные пути. Выделяется из организма в основном с мочой.   Патогенез и симптомы отравления. Сернистый газ обладает сильно раздражающим действием на слизистые оболочки. Это обусловлено тем, что при контакте с водой он образует сернистую и серную кислоты. При длительном контакте оказывает резорбтивное действие, нарушая ряд обменных и ферментативных процессов.   При малых концентрациях наблюдаются явления раздражения верхних дыхательных путей и глаз; першение в горле, чиханье, охриплость голоса, кашель и насморк, слезотечение, гиперемия слизистых оболочек носа и глотки. Более высокие концентрации вызывают воспаление и даже ожог слизистых оболочек глаз, носоглотки, трахеи и бронхов. При этом нарастают одышка и цианоз, приступы сухого кашля, боль в носу, горле и груди. Появляются тошнота, затруднение глотания и речи, атония, рвота, часто с примесью крови, в легких определяются сухие и влажные хрипы, головная боль, головокружение и общая слабость.   При тяжелых отравлениях развиваются гнойные бронхиты и бронхиолиты, токсические пневмонии, острая эмфизема. При этом наблюдается расстройство сознания. Однако тяжелая форма отравления встречается редко, так как вдыхание большой концентрации сернистого газа вызывает рефлекторный спазм голосовой щели с ощущением удушья. Это заставляет пострадавшего быстро выйти на свежий воздух, что и прекращает дальнейший контакт с ядом. В случаях попадания жидкого сернистого газа в глаза наступает гибель верхних слоев роговицы и конъюнктивы с последующими осложнениями, а если на кожу — то отмечается побледнение, сменяющееся гиперемией и образованием пузырей.   Первая помощь и лечение: вывести пострадавшего на свежий воздух, промыть глаза и пополоскать горло водой или 2% раствором гидрокарбоната натрия, в нос закапать 0,5% раствор дикаина с адреналина гидрохлоридом, внутрь дать кодеин или этилморфина гидрохлорид. При более тяжелых поражениях: в глаза закапать 0,25% раствор левомицетина и надеть темные очки, в нос ввести сосудосуживающие средства, продолжать полоскание носа и глотки 2% раствором гидрокарбоната натрия, затем ингаляции этим же раствором и аэрозолем раствора новокаина: при кашле применяют кодеин или этилморфина гидрохлорид, отхаркивающие средства (теплое молоко с боржомом или с содой и маслом), горчичники или банки на грудь.

Сероводород —бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Встречается в шахтах, на свекло-сахарных заводах, производстве искусственного шелка, в кожевенной промышленности, грязелечебницах, нефтяной промышленности, производстве асфальта. Выделяется при гниении органических веществ, разложении горных пород и минералов, в состав которых входят сульфидные соединения, содержится в сточных водах различных производств.   Сероводород поступает в организм главным образом через дыхательные пути и частично через кожный покров. Выделяется из организма преимущественно с мочой в виде окисленных серных соединений и незначительная часть легкими в неизмененном виде.   Патогенез и симптомы отравления. Сероводород является высокотоксичным нервным ядом с сильно выраженным раздражающим действием на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Вызывает тканевую гипоксию в результате угнетающего действия на ферменты тканевого дыхания (связывание железа в цитохромах). Поражает центральную нервную систему и кроветворные органы.   При легкой форме отравления наблюдаются боль и резь в глазах, слезотечение, светобоязнь, блефароспазм, гиперемия конъюнктивы, раздражение в носу и горле, боль за грудиной и кашель. Кроме этого, появляются усталость, головная боль и тошнота. В легких прослушиваются сухие хрипы.   При воздействии сероводорода в более высоких концентрациях к указанным, но более выраженным явлениям присоединяются признаки резорбтивного действия, а именно: головная боль, головокружение, рвота, слабость, состояние оглушения или возбуждения, обморочное состояние. Наряду с бронхитом могут' быть бронхопневмония, отек легких, расстройство сердечной деятельности и снижение артериального давления. Иногда увеличивается печень, нарушается мочеиспускание и возникает альбуминурия. Температура тела при этом повышается. Тяжелое отравление протекает по типу судорожно-коматозной формы. Быстрая и глубокая потеря сознания сопровождается судорогами, угнетением рефлексов, галлюцинациями, поражением деятельности сердечно-сосудистой системы и дыхания. Такое коматозное состояние может завершиться смертельным исходом. При благоприятном исходе кома сменяется резким двигательным возбуждением с последующим глубоким сном. В дальнейшем появляется астенический синдром, который постепенно исчезает либо осложняется энцефалопатией. При очень высоких концентрациях сероводорода возникает молниеносная (апоплексическая) форма отравления, которая приводит к почти мгновенной смерти от паралича дыхательного центра и сердца. При этом явления раздражения слизистых оболочек не успевают развиться. Первая помощь и лечение: вывести пострадавшего на чистый воздух и освободить от стесняющей дыхание одежды.   Лечение легких отравлений направлено на ликвидацию явлений раздражения слизистых оболочек — промывание глаз чистой водой, закапывание прокипяченного и остуженного вазелинового масла, а также холодные примочки. При боли и рези в глазах закапывают 0,5% раствор дикаина или новокаина с добавлением адреналина гидрохлорида (1 : 1000), надевают темные очки. При раздражении носоглотки и верхних дыхательных путей рекомендуют полоскание горла содовой водой, ингаляции аэрозоля раствора новокаина или масляные, внутрь дают кодеин. В случае нарушения дыхания показана длительная ингаляция кислорода. При бронхопневмонии применяют антибиотики и сульфаниламидные препараты, по показаниям — сердечные средства. Двигательное возбуждение снимают бромидами.

 

 Сероуглерод — бесцветная жидкость, пары которой легко воспламеняются и в смеси с воздухом взрываются. Встречаются при перегонке каменного угля. Применяется в вискозной и химической промышленности: в производстве четыреххлористого углерода, камфоры, роданистого аммония, а также в сельском хозяйстве.  
Поступает в организм преимущественно через органы дыхания и возможно через кожу. В организме метаболизируется и выделяется с мочой в виде серусодержащих веществ. Патогенез и симптомы отравления. Сероуглерод является сильным ядом, поражает различные отделы нервной системы и обладает наркотическим действием. Токсическое действие обусловлено его способностью связываться с аминогруппами белков и аминокислот с инактивацией ферментных систем и образованием дитиокарбаматов. Последние обладают комплексообразующими свойствами, благодаря которым способны связывать микроэлементы организма (медь, цинк и др.), нарушая при этом минеральный обмен, а также баланс металлсодержащих ферментов и витаминов. В результате такого действия блокируется активность моиоаминоксидазы, а поэтому в органах и тканях увеличивается содержание серотснина и в моче снижается уровень 5-оксниндолуксусной кислоты. Дефицит меди обусловливает нарушение обмена пиридоксина, а также снижение активности таких ферментов, как церулоплазмин, цито.хромоксидаза, сукцинатдегидрогеназа.  
При легкой форме интоксикации наблюдаются головная боль и головокружение, чувство легкого опьянения, тошнота и потеря аппетита, а также снижение кожной чувствительности. При отравлении средней тяжести указанные выше симптомы выражены более резко. Кроме того, нарушается координация движений, уменьшается мышечная сила, пострадавший неспособен держать предметы в руках. Иногда бывает бредовое состояние. Наблюдающееся вначале возбуждение сменяется угнетением. При этом отмечаются резкая апатия, сонливость, заторможенность, снижение памяти.  
Тяжелые отравления сероуглеродом могут возникнуть на производстве при какой-либо аварии. В этих условиях быстро наступает глубокий наркоз с потерей всех рефлексов. Сознание при этом отсутствует. Смерть наступает от остановки дыхания. Первая помощь и лечение: немедленно вывести пострадавшего на свежий воздух, тепло (грелки, теплое питье) и покой. Длительное вдыхание кислорода можно чередовать с кратковременным вдыханием карбогена.   

Естественно, атмосферные кислотные  микроэлементы не щадят и человека. Однако здесь речь идет уже не только о кислотных дождях, но и о том  вреде, который приносят кислотные  вещества (двуокись серы, кислотные аэрозольные частицы) при дыхании. Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. При концентрации около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. Статистические данные показали, что такое серьезное заболевание, как ложный круп, требующее моментального вмешательства врача и распространенное среди детей, возникает по этой же причине. То же самое можно сказать и о ранней смертности новорожденных в Европе и Северной Америке, которая ежегодно исчисляется несколькими десятками тысяч. Кроме оксидов серы опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень их опасности зависит от размеров. Так, пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в самые дальние участки легких. Физиологические исследования показали, что степень вредного воздействия прямо пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, для двуокиси серы среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м3. В настоящее время норма для состава воздуха на незащищенных территориях почти соответствует этому значению. На защищенных территориях нормативы, естественно, строже. В то же время ожидается, что в недалеком будущем установят еще более низкие нормативные значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже, если различные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг друга, т.е. проявится уже упомянутый синергизм. Также установлена зависимость между загрязнением двуокисью серы и различными заболеваниями дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т.д.). На отдельных загрязненных территориях число заболеваний было в несколько раз больше, чем на контрольных территориях

Симптоматика отравлений серой у растений: общее огрубение растений, листья маленькие, тускло-зеленые, стебли твердые, поздние листья могут скручиваться внутрь и покрываться наростами, края их становятся коричневыми, затем бледно-желтыми. При концентрации SO2 0,3-0,5 млн. в течение нескольких дней наступает хроническое поражение листьев растений (особенно шпината, салата, хлопка и люцерны), а также иголок сосны. Повышение уровня загрязнения сернистым газом вызывает либо хроническое, либо острое кратковременное поражение листьев растений, что приводит к замедлению роста зеленой массы и снижению урожайности. Разрушается хлорофилл растений, повреждаются листья и хвоя. Пораженные участки приобретают бронзовую окраску. На листьях также появляются бледные пятна, которые затем приобретают бронзовый цвет, затем листья опадают. Наиболее чувствительными к диоксиду серы являются хвойные деревья. Сосна погибает при среднегодовой концентрации сернистого газа 0,18-0,20 мг/м3. Лиственные деревья начинают поражаться при концентрации диоксида серы от 0,5 до 1 мг/м3.  
      Особенно опасно для растений высокое содержание сернистого газа, например, при интенсивном освещении и большой относительной влажности воздуха, а также на стадиях цветения и плодоношения. Хроническое повреждение листьев растений происходит в результате постепенного накопления в их тканях избыточного количества сульфатов. Сульфаты также окисляют почву и снижают ее плодородие.

Пути проникновения и  превращения в организме-

1. Поступление ядов через дыхательные пути (ингаляционный путь). Через дыхательные пути в организм могут проникать ядовитые вещества, находящиеся в окружающем воздухе в виде газов, паров или пыли. 

При ингаляционном поступлении  ядов в организм они быстро проникают в кровь. Это объясняется большой поверхностью легочных альвеол, через которые всасываются ядовитые вещества, незначительной толщиной альвеолярных мембран, интенсивным током крови в легочных капиллярах.

Некоторые летучие вещества начинают всасываться уже в верхних дыхательных путях. Однако большинство таких веществ наиболее полно всасывается в легких. Проникновение летучих веществ в организм происходит по законам диффузии. Через дыхательные пути поступают в организм пары летучих соединений серы,  сероуглерода.

2. Токсичность соединений серы, попавших в желудочно-кишечный тракт, связана с их превращением кишечной микрофлорой в сульфид водорода, весьма токсичным соединением.

3. Установлено, что парентеральное введение мелко измельченной серы в масляном растворе в количестве 1-2 мл сопровождается гипертермией с гиперлейкоцитозом и гипогликемией. Полагают, что при парентеральном введении токсичность ионов серы в 200 раз выше, чем ионов хлора.

4.Превращение серы в организме. Сера поступает в организм с пищевыми продуктами, в составе неорганических и органических соединений. Большая часть серы поступает в организм в составе аминокислот. Неорганические соединения серы (соли серной и сернистой кислот) не всасываются и выделяются из организма со стулом. Органические белковые соединения подвергаются расщеплению и всасываются в кишечнике. Сера содержится во всех тканях человеческого организма; особенно много серы в мышцах, скелете, печени, нервной ткани, крови. Также богаты серой поверхностные слои кожи, где сера входит в состав кератина и меланина.В тканях сера находится в самых разнообразных формах, как неорганических (сульфат, сульфит, сульфиды, тиоцианат и др.), так и органических (тиолы, тиоэфиры, сульфоновые кислоты, тиомочевина и др.). В виде сульфат-аниона сера присутствует в жидких средах организма. Атомы серы являются составной частью молекул незаменимых аминокислот (цистин, цистеин, метионин), гормонов (инсулин, кальцитонин), витаминов (биотин, тиамин), глутатиона, таурина и других важных для организма соединений. В их составе сера участвует в окислительно-восстановительных реакциях, процессе тканевого дыхания, выработке энергии, передаче генетической информации и выполняет многие другие важные функции. Сера является компонентом структурного белка коллагена. Хондроитин-сульфат присутствует в коже, хрящах, ногтях, связках и клапанах миокарда. Важными серосодержащими метаболитами также являются гемоглобин, гепарин, цитохромы, эстрогены, фибриноген и сульфолипиды. Сера выделяется преимущественно с мочой в виде нейтральной серы и неорганических сульфатов, меньшая часть серы выводится через кожу и легкие. , а выводится в основном с мочой в виде SO2-4.Образующаяся в организме эндогенная серная кислота участвует в обезвреживании токсических соединений (фенол, индол и др.), которые вырабатываются микрофлорой кишечника; а также связывает чужеродные для организма вещества, в том числе лекарственные препараты и их метаболиты. При этом образуются безвредные соединения конъюгаты, которые затем выводятся из организма. Обмен серы контролируется теми факторами, которые также оказывают регулирующее влияние и на белковый обмен (гормоны гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, половых желез). В последние десятилетия одним из источников избыточного поступления серы в организм человека стали серосодержащие соединения (сульфиты), которые добавляются во многие пищевые продукты, алкогольные и безалкогольные напитки в качестве консервантов. Особенно много сульфитов в копченостях, картофеле, свежих овощах, пиве, сидре, готовых салатах, уксусе, красителях вина. Возможно, увеличивающееся потребление сульфитов отчасти повинно в росте заболеваемости бронхиальной астмой. Известно, напр., что 10% больных бронхиальной астмой проявляют повышенную чувствительность к сульфитам (т.е., являются сенсибилизированными к сульфиту). Для снижения отрицательного действия сульфитов на организм рекомендуется увеличивать содержание в рационе сыров, яиц, жирного мяса, птицы.

III. Характеристика вещества  как загрязнителя:

 

Источники поступления  в ОС.

 

Главные кислотообразующие выбросы  в атмосферу - диоксид серы SО2 (сернистый ангидрид, или сернистый газ) и оксиды азота N02.

1. Природными источниками поступления диоксида серы в атмосферу являются :

- вулканы.

 - лесные пожары.

 Естественная фоновая концентрация  SО2 в атмосфере достаточно стабильна, включена в биохимический круговорот и для экологически благополучных территорий . Эти концентрации значительно ниже принятого в мировой практике предельно допустимого значения (ПДК) по SО2, равного 15 мкг/м3.

 Общее количество диоксида  серы антропогенного происхождения  в атмосфере сейчас значительно  превышает его естественное поступление  и составляет в год около  100 млн т (для сравнения: природные выбросы SО2 в год равны примерно 20 млн т). Из них на долю США приходится 20%, на долю России - менее 10%.

2.Источники антропогенного загрязнения  серой:

-Диоксид серы образуется при сжигании богатого серой горючего, такого, как уголь и мазут (содержание серы в них колеблется от 0,5 до 5-6%), на электростанциях (~40% антропогенного поступления в атмосферу).

- в металлургических производствах.

- при переработке содержащих серу руд.

- при различных химических технологических процессах.

- работе ряда предприятий машиностроительной отрасли промышленности (-50%).- При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде главным образом ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы), в 4-5 раз меньше окисленной серы дает сжигание мазута. Анализ техногенных источников выбросов сернистого газа в атмосферу показывает, что выбросы производят высокоразвитые промышленные страны, и это становится проблемой в первую очередь для них и их ближайших соседей. Данные мониторинга воздушной атмосферы свидетельствуют об увеличении в последние годы доли выбросов азотных соединений и закисление атмосферных осадков.

РИС. антропогенные поступления серы в атмосферу.

 

 

 

 С какими экологическими проблемами связан данный загрязнитель.

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение атмосферы  соединениями серы, и прежде всего  сернистым газом. Соединения серы выбрасываются  в атмосферу при сжигании угольного  топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных  металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой  в два раза превосходит природное. Наибольших концентраций сернистый  газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, зарубежной Европы, европейской части России, Украины. В южном полушарии оно  ниже. С попаданием в атмосферу соединений серы и азота непосредственно связано выпадение кислотных дождей. Механизм их образования очень прост. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды. Затем вместе с дождями, туманами они выпадают на землю в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают нормы кислотности почвы, ухудшают водообмен растений, способствуют высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера, они угнетают их флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни — от рыб до микроорганизмов. Большой вред кислотные дожди наносят и различным конструкциям (мостам, памятникам и т.д.).Главные регионы распространения кислотных осадков в мире — США, зарубежная Европа, Россия и страны СНГ. Но в последнее время они отмечены в промышленных районах Японии, Китая, Бразилии. Расстояние между районами образования и районами выпадения кислотных осадков может достигать даже тысячи километров. Например, главные виновники кислотных осадков в Скандинавии — промышленные районы Великобритании, Бельгии и ФРГ. Ученые и инженеры пришли к выводу: главный путь предупреждения загрязнения атмосферы должен заключаться в постепенном сокращении вредных выбросов, ликвидации их источников. Поэтому необходим запрет на использование высокосернистых угля, нефти и топлива.  

Механизм образования  кислотных осадков

 
Рис. 3 Схема образования кислотных  аэрозолей и дождей

Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот.

Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО₃:

2SO₂ + O₂ ® 2SO₃,

который реагирует с водяным  паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:

SO₃ + Н₂O ® Н₂SO₄.

Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе  образует кислотный полигидрат SО₂•nH₂O, который часто называют сернистой кислотой и изображают условной формулой Н₂SО₃:

SO₂ + H₂O ® H₂SO₃.

Сернистая кислота во влажном воздухе  постепенно окисляется до серной:

2Н₂SО₃ + О₂ ® 2Н₂SO₄.

Аэрозоли серной и сернистой  кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег).

При сжигании топлива образуются твердые  микрочастицы сульфатов металлов (в  основном при сжигании угля), легко  растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы.

Аэрозоли серной и сернистой  кислот составляют около 2/3 кислотных  осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой  кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром  атмосферы:

2NО₂ + Н₂О ® НNО₃ + НNО₂.

 Выпадение кислотных  дождей

Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе, в частности  Скандинавии, и Северной Америке  в 1950-х гг. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире и приобрела особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидов серы и азота (рис. 4).

В среднем кислотность осадков, выпадающих в основном в виде дождей в Западной Европе и Северной Америке  на площади почти 10 млн км2, составляет 5–4,5, а туманы здесь нередко имеют рН, равный 3–2,5.

Специфическая особенность кислотных  дождей – их трансграничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих  выбросов воздушными течениями на большие  расстояния – сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени  способствует принятая некогда «политика  высоких труб» как эффективное  средство против загрязнения приземного воздуха. Почти все страны одновременно являются «экспортерами» своих и  «импортерами» чужих выбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление  природной среды России соединениями серы вносят Украина, Польша, Германия. В свою очередь, из России больше всего  окисленной серы направляется в страны Скандинавии. Соотношения здесь такие: с Украиной – 1:17, с Польшей – 1:32, с Норвегией – 7:1. Экспортируется «мокрая» часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадает в непосредственной близости от источника выброса или на незначительном удалении от него.