A kén és a savas eső

 


Előfordulása:

Föld 1,8 %; földkéreg 260 ppm; óceán 905 ppm, atmoszféra 0,6 ppb.

Az élő szervezetek hatodik leggyakoribb eleme a kén. A hidrogénhez, oxigénhez, szénhez, nitrogénhez és foszforhoz hasonlóan megállapítható, hogy a kén is kellően stabil, elegendően nagy mennyiségben található a Földön és az Univerzumban. Az előbb említett elemekkel együttesen képes olyan makromolekulákat kialakítani, melyek az élet hordozójává válhatnak. A nitrogénhez és foszforhoz hasonlóan a környezettől függően funkciójában helyettesíthető. Vegyületei, amelyekben oxidációs száma -2 és +6 között változhat, gyakran vesznek részt redoxireakciókban (34. táblázat).

 

 

Oxidációfok

Vegyület

-2

  fémszulfidok (pirit, galenit), H2S, H3CSH, (CH3)2S;

  aminosavak (cisztein HS-CH2-CH(NH2)-COOH,

  metionin, H3CSCH2-CH2-CH(NH2)-COOH stb.);

  kofaktorok(tiamin, koenzim A, ferredoxin)

-1

  diszulfidok (FeS2, dimetil-diszulfid, (CH3)2S2 stb.)

0

  elemi kén (S8)

+4

  SO2

+6

  szulfátok (CaSO4, MgSO4 stb.), H2SO4

34. táblázat. A természetben előforduló kénvegyületek oxidációfoka

 

A kén körforgása:

Az ipari forradalom következtében az emberi tevékenység jelentős hatással van a kénciklusra (82. ábra).

 

82. ábra. A kén körforgása

Forrás: Peter O`Neill: Environmental chemistry. Charman and Hall. London, 1993

 

 

83.ábra. A kén körforgásában fontos szerepet játszó vegyületek, és a kén oxidációs állapota ezekben

Forrás: Peter O`Neill: Environmental chemistry. Charman and Hall. London, 1993

 

Az antropogén beavatkozás általában a kén oxidációs számának növekedésével, míg a bioszférában lejátszódó folyamatok annak csökkenésével járnak (83. ábra).

A kén körforgásának kémiája

A redukált állapotú kén átalakulása oxidált állapotúvá:

A kén körforgásának biológiai vonatkozásai

A S és N között analógia van abban, amilyen hatást a mikroorganizmusok kifejtenek a körforgásukra.

Néhány mikroorganizmus elemi ként állít elő (a N2 előállításához hasonlóan). A mikroorganizmusok a SO42- redukciójához szükséges energiát a szénhidrátok lebontásával fedezik.

A felszabaduló H2S az atmoszférában oxidálódhat, vagy a talajba ill. a vízbe jutva fémionokkal oldhatatlan szulfidokat képez.

Víz és oxigén jelenlétében a szulfidok szulfáttá alakulhatnak, mikroorganizmusok segítségével.

A folyamat csökkenti a környezet pH-ját, amely csökkenés a toxikus elemek oldhatóságát (mobilitását) növeli. A tiol - diszulfid átalakulás (84. ábra) blokkolása összefüggésben van egyes elemek toxikus hatásával.

 

84. ábra. A tiol - diszulfid átalakulás

 

Az SO2 környezeti hatásai

A fosszilis tüzelőanyagok fokozódó felhasználásával bizonyos területeken az atmoszférába jutó antropogén eredetű SO2 meghaladja a természetes eredetű SO2 mennyiségét.

Az atmoszférába jutott SO2 különféle folyamatokban oxidálódik:

Hatása az emberre

24 óráig tartó hatást véve figyelembe, 250 µg/m3 fölött különböző légúti megbetegedéseket okoz.

 

Hatása a növényzetre

A haszonnövények 70 kg/ha ként (igényelnek az optimális növekedéshez (NH4)2SO4; [Ca(H2PO4)2 +CaSO4]), de bizonyos területek több mint 100 kg/ha ként kapnak a savas esőből. A SO2 és a( savas eső 47.ábra) (H2SO4) direkt módon hat a növényi anyagcserére, amely 10-20 % terméscsökkenéssel is járhat. Az erdők gyengébb minőségű talajából a pH-változás hatására az esszenciális fémek kioldódnak, ill. a toxikus fémek (Al, Pb, Zn, Cu) oldhatósága és ezek felvehetősége megnő.

 

Hatása a halakra

Olvadás során, a hóban "raktározott" SO2 és H2SO4 a vizekbe kerül és drasztikus pH-változást okozhat (pH 4,5). Az alacsony pH kedvezőtlenül hat az ikrákra és a fejlődésben lévő egyedekre. Savas közegben a toxikus elemek koncentrációja megnő, ami a fejlett halak pusztulásához is vezethet.

 

Hatása épületekre és fémszerkezetekre

 

A SO2 - okozta hatás csökkentésének lehetőségei

 

85. ábra. Az SO2-eltávolítás egyik módszere

 

        CaCO3 + SO2      H2O ®  CaSO3 + CO2

        CaO + SO2     H2O ®  CaSO3

        2 CaSO3 + O2 + 2 H2O ® 2 CaSO4·2 H2O

        MgO + SO2     H2O ® MgSO3    melegítés ®MgO + SO2 ® H2SO4

        Na2SO3 + H2O + SO2 ® 2 NaHSO3    melegítés ® Na2SO3 + H2O + SO2 ® H2SO4

Egy 2000 MW-os erőmű 210 000 t H2SO4-at állít elő a fenti módon, a melléktermékként fejlődő kén-dioxidot felhasználva.

 

 

    Vissza a az elemek környezeti kémiájának menüjéhez