工业过程中SO2发生源主要有非铁金属冶炼、石油精炼、硫酸工业、炼铁、造纸等。
地面是大气中SO2的汇,SO2在大气中转化为SO3、H2SO4、MSO4后以干或湿的沉积物形态降落地面,这种转化主要通过以下两种途径发生:(1)气相中,主要氧化剂是HO·自由基,氧化反应以较快速度进行,反应产物SO3溶于水生成H2SO4。(2)液相中(即水滴),SO2可被溶于水中的H2O2、O3等直接氧化,也可能在一些金属离子Fe3 、Mn2 等存在条件下,很容易地被催化氧化后转为H2SO4,生成的硫酸进而在NH4 、Na 、Ca2 等离子存在下,再转化为硫酸盐。当大气湿度较低时,水滴在空中蒸发后就剩下硫酸盐固体微粒。
8.6.2 性质
广而言之,以SOx表示的硫氧化物是多种多样的,其中包括SO、S2O3、SO2、SO3、S2O7、SO42-等。但与大气污染问题相关的主要是SO2。SO2的一般性质如表8-15所示。SO2分子是角形的O—S—O,键角为119.5°,S—O键长为143pm。其中硫原子采用不等性sp2杂化轨道与两个氧原子各形成一个σ键,还有一个p轨道与两个氧原子相互平行的p轨道形成一个П34的离域π键,所以两个S—O键具有双键的特征。SO2分子的结构可表示如下:
SO2的大气化学性质已列举在表8-13之中。它的最突出的环境特性是它在大气中的氧化,最终生成硫酸或硫酸盐,是酸雨或化学烟雾的成因之一。SO2对环境的最大危害也正表现在这些方面。SO2对于人体的直接危害表现在,对眼、鼻、咽喉、肺等器官有强刺激性;能引起粘膜炎、嗅觉和味觉障害,倦怠无力等慢性疾患。空气中SO2浓度达到(0.03~2.7)×10-6(V/V)时,多数人可感觉到,对人体的大致安全浓度约5×10-6(V/V)。
对SO2危害敏感的植物有菠菜、黄瓜、燕麦等。SO2能使这些植物叶脉间缺绿、变白、呈褐色;且幼嫩而完全展开的叶片更易受害,供水紧缺状态下受害程度较小。对SO2危害有较强抵抗能力的有玉米、芹菜、柑桔等。
大气中的SO2对金属、涂料、纤维、皮革、纸张、建筑材料等都有不同程度损害作用,主要是通过空气中水分作媒体,经生成H2SO4后引起的。例如含大理石、石灰岩等碳酸盐的建筑材料,通过下列反应受到损害:
CaCO3 H2SO4→CaSO4 CO2 H2O
8.6.3 大气中SO2污染的防治
为消除或减少烟气中排至大气的SO2量,目前采用的方法主要有三类:①利用低硫的燃料。因低硫燃料数量有限,只能用于污染严重的地区和季节,这是一个消极措施,②燃料脱硫。消费量最大的燃料是煤和重油。煤中脱硫,目前尚无很好办法,利用细菌脱硫正在试验研究之中。重油脱硫已取得了较大进展。③烟气脱硫。这方面研究已有50多年历史,脱硫方法在50种以上。由于烟气量大,含硫低,烟温高,脱硫的技术还存在许多问题,不少方法处在中间试验阶段。以下拟对重油脱硫和烟气脱硫作进一步阐述。