Аэрозоли - наши друзья и враги

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Июня 2012 в 08:51, реферат

Краткое описание

Данная курсовая работа отражает влияние аэрозолей как на окружающую нас среду, так и на нас самих. В ней мы рассмотрим размеры частиц аэрозолей, их применение и их свойства

Прикрепленные файлы: 1 файл

пп.docx

— 58.39 Кб (Скачать документ)
 

МИНИСТЕРСТВО  КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Кафедра общей, органической и физической химии 
 
 
 

Курсовая  работа на тему:

Аэрозоли  наши друзья и враги. 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 3 курса 932 группы ФФиТРМ

Амосова Л.С.                                         
 
 
 

Санкт-Петербург

2012 
 
 
 

Введение: 

Данная курсовая работа отражает влияние аэрозолей как на окружающую нас среду, так и на нас самих. В ней мы рассмотрим размеры частиц аэрозолей, их применение и их свойства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

АЭРОЗОЛИ  – НАШИ ВРАГИ И  НАШИ ДРУЗЬЯ 

Аэрозоли  – что это? Почему человечество проявляет  к ним повышенный интерес; откуда они возникают; каков их состав, размеры и время жизни; влияют ли они на различные сферы его деятельности?  

Что такое аэрозоль? 

    Слово аэрозоль образовано из двух слов: аэро – воздух и золь (золи) – раствор, разложение.

    Наиболее  простое определение аэрозолей  – это системы, состоящие из твердых  или жидких частиц, взвешенных в  газообразной среде. В общем случае, образованная не менее чем из двух фаз (тел) система, в которой, по крайней  мере, одна из фаз (дисперсная) распределена в виде мелких частиц в другой фазе (дисперсионной среде), называется дисперсной системой.

    Наглядно  дисперсную систему условно можно  представить в виде следующей  схемы:  
 

    

      
 
 
 
 
 
 
 
 

    Теперь  мы можем сказать, что аэрозоль –  это частный случай дисперсной системы, в которой дисперсная фаза – это  твердые или жидкие частицы, а  дисперсионная среда – газ.

    Если  в качестве дисперсионной среды  выступает вода, то такую дисперсную систему принято называть гидрозолем. В частности, атмосфера является дисперсной системой, так как, во-первых, она представляет собой смесь  различных газов и образует как  бы новый газ, а во-вторых, в ней  всегда находятся мелкие частицы  других веществ.

    Очевидно, что аэрозоли – это сложные  системы, многообразие свойств которых  обусловлено как свойствами дисперсионной  среды (температура, давление, скорость движения), так и свойствами дисперсной фазы (химический состав, размер, форма, плотность частиц).  

    Различие  между аэрозолями с жидкой и твердой  дисперсными фазами состоит в  следующем.

    Жидкие  частицы, имея правильную шарообразную форму, при коагуляции, сливаясь, сохраняют  ее. В отличие от жидких форма  твердых частиц в основном неправильная, а потому при их коагуляции образуются самые разнообразные новые частицы, кажущаяся плотность которых  может быть во много раз меньше плотности вещества, из которого они  состоят. Аэрозоли с жидкой дисперсной фазой называют туманами, а твердой  – дымами.  

Дисперсность  аэрозолей 

    Одной из основных характеристик частиц аэрозолей  является их дисперсность (от латинского слова dispersus – рассеянный, рассыпанный).

    Дисперсность  определяется удельной поверхностью: отношением общей площади поверхности  частиц к единице объема (или иногда массы) дисперсной фазы. Чем больше это отношение, тем мельче раздробленные  частицы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Размеры аэрозолей. 

    Для сферических частиц радиус (или диаметр) является вполне определенной характеристикой  их размеров. А как быть с частицами, имеющими неправильную форму в виде обломков, волокон, игл, чешуек, пластинок, сложных агрегатов? Характеризовать  их размер посредством двух или трех чисел слишком сложно.  

    Поэтому вводят некоторую условную характеристику, в качестве которой рассматривают  усредненный радиус (например, эквивалентный, седиментационный, аэродинамический и другие). Все эти условные характеристики рассчитывают из соображений, что реальная частица неправильной формы как бы приобретает форму некоторого гипотетического шара из того же вещества с объемом (или массой), равным объему данной частицы. Подробно усредненные радиусы описаны в работах [1,3].  

       Если частицы одного и того же вещества имеют почти одинаковый размер, их называют монодисперсными. Частицы, имеющие разный размер, называют полидисперсными. Размеры аэрозольных частиц колеблются в очень широких пределах: от 10-9 м и менее (сравнимы с диаметром молекул) до 10-3 м и более [1]. В зависимости от размера частицы делят на три класса: тонкодисперсные (r < 10-7 м), среднедисперсные (10-7 ≤ r ≤ 10-6 -6  м)

 и грубодисперсные (r > 10-6м). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Источники аэрозольных частиц 

    Каковы  же источники появления дисперсной фазы в газе, в частности, в воздухе? Различают источники естественного  и антропогенного происхождения.  

    Естественным  и самым распространенным фактором образования частиц аэрозолей являются процессы конденсации и сублимации водяного пара. Это капельки воды и кристаллы льда. Из них образуются различные облака и туманы. В атмосфере постоянно присутствует пыль, поднимаемая ветром с поверхности Земли. Основными “поставщиками” пыли являются пустыни Азии и Африки. Миллионы тонн пыли ежегодно выносятся из этих регионов, переносятся воздушными потоками на большие расстояния и достигают практически всех частей света. Эти частицы называют аридными. Много различных частиц поступает в атмосферу вследствие извержения вулканов, лесных пожаров, выветривания горных пород, отмирания растений, испарения морских брызг, сгорания метеоритов.  
 
 

    Источниками антропогенных аэрозольных частиц являются выбросы промышленных и бытовых предприятий, выхлопные газы автомобилей, пыление отвалов ТЭЦ и карьеров, добыча и использование строительных материалов, погрузочно-разгрузочные работы с сыпучими материалами, сжигание отходов и опавшей листвы, ядерные взрывы и прочее. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят теплоэлектростанции, нефтехимические и металлургические предприятия, автотранспорт.  

    Все перечисленные виды аэрозольных  частиц относят к первичным. Частицы этой фракции в основном являются грубодисперсными. Однако вследствие химических и фотохимических реакций в атмосфере происходит образование вторичных аэрозолей.  

    Так из поступивших в атмосферу газов  естественного или искусственного происхождения (оксиды азота, диоксид  серы, терпены, продуты горения, гниения) при взаимодействии их с кислородом, водяным паром и другими атмосферными компонентами образуются вещества, которые  переходят в твердые и жидкие состояния (сульфаты, нитраты, капельки серной и азотной кислот и прочее). Частицы этой фракции в основном тонкодисперсные. Теперь уже установлено, что именно аэрозоли второй фракции  определяют оптические свойства атмосферы.  

    Аэрозольные частицы, обладающие свойством гигроскопичности, называют ядрами конденсации (они служат зародышами капель облаков и туманов). Соответственно дисперсности частиц различают  мелкие (ядра Айткена), средние и крупные ядра конденсации. Ядра Айткена эффективны при больших пересыщениях воздуха, при малых пересыщениях они редко становятся ядрами конденсации. Средние ядра конденсации активны в атмосфере, и их называют облачными. Крупные ядра немногочисленны, но они очень важны при образовании крупных капель в облаках, вырастающих в капли дождя.

      В таблице, заимствованной из [2], дана классификация  аэрозольных частиц.

      Оценить точно общее поступление аэрозольных  частиц в атмосферу невозможно. Предварительные  оценки весьма противоречивы. Однако большинство  авторов сходится во мнении, что  соотношение естественных выбросов к антропогенным составляет 9:1. Естественные выбросы быстро рассеиваются, редко достигая концентраций, способных нанести серьезный ущерб. Исключением являются массовые поступления в атмосферу взвешенных частиц вследствие сильных вулканических извержений. Загрязняющие вещества хозяйственной деятельности токсичнее, биологически опаснее, сконцентрированы в ограниченных регионах, хотя в отдельных случаях могут охватить весь Земной шар (атомная война).  
 

Время жизни 

    Время жизни аэрозольных частиц в атмосфере  – это среднее время нахождения частиц в атмосфере. Оно зависит  от размеров частиц, высоты их нахождения, климата.

    Наиболее  велико время жизни частиц размером 10–7 – 10-5 м. Они остаются во взвешенном состоянии несколько суток. Частицы более 10-5 м присутствует в атмосфере не более одного-двух дней, и выпадают на Землю за счет седиментации и вымывания осадками.  

    Мелкодисперсные частицы в верхних слоях атмосферы (стратосфере) могут оставаться несколько  лет, а в нижних слоях, постепенно укрупняясь за счет коагуляции, остаются одну-две недели.  

Аэрозоли  – наши враги. 

           Многие вещества в виде сплошных тел абсолютно безвредны, но становятся очень опасными, если их перевести в аэрозольное состояние.  

           Вероятно, впервые люди испытали вред от загрязнения воздуха, когда разводили костры в плохо вентилируемых пещерах. Еще в 1273 г. король Англии Эдуард I запретил сжигание угля с целью уменьшения загрязнения атмосферы.

           Как видим, проблема загрязнения воздуха не является новой. В промышленных центрах аэрозоли могут включать одновременно и жидкие, и дисперсные фазы. Так, в топочном дыме, кроме золы, унесенной с колосников, содержатся капельки серной кислоты, образовавшейся при окислении выбрасываемого сернистого ангидрида. Такие аэрозоли невозможно отнести к какому-нибудь типу существующих классификаций, и для них предложено специальное название ”смог” (smoke дым + fog туман).  

    Наиболее печально известны лондонские и лос-анджелесские смоги. Лондонский (сульфатный) смог представляет собой смесь угольного дыма, сажи, диоксида серы при штиле с высокой влажностью воздуха, температура которого около 0оС. Диоксид серы, вступая в реакцию с каплями тумана, образует частицы серной кислоты. В мощных смогах концентрация серной кислоты может достигать нескольких миллиграммов, а 3,4-бензпирена – несколько десятых микрограммов на кубометр воздуха.  

    Смог типа лос-анджелесского (фотохимический) возникает под влиянием солнечной радиации в субтропиках, а в летний период в умеренном поясе при безветрии с высокой температурой (24-32 оС) воздуха, в котором содержатся большие концентрации продуктов неполного сгорания, выбрасываемых автомобильным транспортом и предприятиями теплоэнергетики. Под действием солнечного излучения в результате химических реакций образуются вредные аэрозольные частицы азотной кислоты, пероксиацетонилтрила и пр.

 

    Смог обладает сильно раздражающим действием, поражая зрение, дыхательные пути, вызывая расстройство здоровья, иногда с летальным исходом. Так, смоги 1952 и 1962 гг. унесли в Лондоне несколько тысяч человеческих жизней.  

    Смог вызывает массовый падеж скота; нарушает процессы вегетации; окисляет резину, разрушая ее; разъедает мрамор статуй и храмов; уменьшает количество солнечной радиации в городах на 30-40%; почти полностью препятствует проникновению ультрафиолетового излучения, которое способствует обезвреживанию некоторых полициклических ароматических углеводородов, содержащихся в продуктах неполного сгорания (доменные и коксовальные печи, выхлопные газы автомобилей).

    Здоровье  человека, продолжительность жизни  напрямую зависят от содержания в  воздухе канцерогенных веществ, которые могут поступать от самых  различных источников.  

    Одним из таких источников является курение. Табак – растение, в наибольшей мере аккумулирующее соли кадмия из почвы (до 2 мг/кг). Это во много раз превышает предельно допустимое содержание кадмия в основных продуктах питания.

Информация о работе Аэрозоли - наши друзья и враги