Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Июня 2012 в 08:51, реферат
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
МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
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
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
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
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
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
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.