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硫對環境的污染主要是指硫氧化物和硫化氫對大氣的污染以及硫酸鹽、硫化氫對水體的污染。元素硫俗稱硫磺,為黃色針狀結晶體或無固定形固體,有升華特性。硫在地殼中含量頗豐,在地球上分佈廣泛,煤炭、石油、天然氣等礦物燃料和有色金屬、黑色金屬礦床乃至具有代謝功能的蛋白質分子中都含有硫。地球硫循環中最活躍的含硫化合物包括硫氧化物、硫化氫和硫酸鹽類,以及作為地球生命載體的蛋白質。

1基本概況

硫化物
硫化物是主要的大氣污染物。硫對環境的污染主要是指硫氧化物和硫化氫對大氣的污染以及硫酸鹽、硫化氫對水體的污染。元素硫俗稱硫磺,為黃色針狀結晶體或無固定形固體,有升華特性。硫在地殼中含量頗豐,在地球上分佈廣泛,煤炭、石油、天然氣等礦物燃料和有色金屬、黑色金屬礦床乃至具有代謝功能的蛋白質分子中都含有硫。地球硫循環中最活躍的含硫化合物包括硫氧化物、硫化氫和硫酸鹽類,以及作為地球生命載體的蛋白質。

性質

各種礦物燃料(煤和石油等)都含有硫。硫在環境中大量以硫氧化物存在,還有部分以硫化氫和有機硫(如硫醇、硫醚、二甲硫等)存在,併發生刺激性較強的惡臭污染。硫在大氣中的主要污染物是二氧化硫、三氧化硫和硫酸鹽,它們主要來自礦物燃料燃燒、含硫礦石冶鍊和硫酸、磷肥生產等。全世界二氧化硫的人為排放量每年約1.5億噸,其中礦物燃料燃燒佔70%以上。二氧化硫的排放源90%以上集中在北半球的城市和工業區,造成了這些地區的大氣污染問題,如英國倫敦多次發生的煙霧事件,北歐、北美和中國西南地區的酸雨污染等。廢水中主要的硫污染物是硫酸鹽和硫化氫,某些酸性礦水中含有大量硫酸鹽。生活污水中的硫酸鹽大量來自人類排泄物。土壤中的硫酸鹽幾乎不降解,通過淋洗作用進入地面水和地下水中。大氣中的硫酸鹽主要以固態顆粒物的形態存在,隨降水降落或重力沉降到土壤或水體中而引起酸化。硫酸鹽顆粒物(又稱氣溶膠)和硫酸霧會使大氣能見度降低,腐蝕金屬材料和建築物,它們的毒性比二氧化硫約高10倍,對人體、生物、物品等都有危害。海水具有良好的吸收二氧化硫的能力,由於海洋海水的高pH值和良好的碳酸鹽緩衝能力,使海洋起著對大氣二氧化硫的「吸收池」的作用。

2污染

對大氣的污染
硫在大氣中存在的形式主要有硫氧化物、硫酸鹽、硫化氫和硫醇等。
硫氧化物污染
主要是二氧化硫 (SO2)和三氧化硫(SO3)的污染。SO2是重要的大氣污染物,主要來自礦物燃料燃燒、含硫礦石冶鍊和硫酸、磷肥生產等。全世界SO2 的人為排放量每年約 1.5億噸,礦物燃料燃燒產生的佔70%以上。自然產生的SO2 數量很少,主要是生物腐爛生成的硫化氫在大氣中氧化而成。SO3常和SO2一同排放,數量僅為SO2的1~5%。SO3很不穩定,能迅速與水結合成為硫酸。SO2 的排放源,90%以上集中在北半球的城市和工業區,造成這些地區大氣污染問題。英國倫敦曾多次發生由煤煙引起的大氣污染的煙霧事件,這類煙霧被稱為倫敦型煙霧。
SO2 在大氣中一般只存留幾天,除被降水沖洗和地面物體吸收一部分外,都被氧化為硫酸霧和硫酸鹽氣溶膠。硫酸鹽在大氣中可存留一個星期以上,飄移至1000公里以外,造成遠離污染源處的污染或廣域污染。SO2氧化為硫酸鹽氣溶膠的機制是很複雜的,大體可歸納為3種:①光化學氧化。在陽光照射下,SO2氧化為SO3,隨即與水蒸氣結合成硫酸,進而形成硫酸鹽氣溶膠。大氣中的氮氧化物和碳氫化合物相互作用產生的氧化性自由基,也可氧化SO2 ,稱為間接光化學氧化,其氧化速率顯著高於前者。②液相氧化。SO2 溶解在微小水滴中再氧化為硫酸。有錳、鐵、釩等起催化作用的金屬離子或強氧化劑臭氧(O3)和過氧化氫(H2O2)存在時,氧化速率增大。③顆粒物表面反應,SO2被顆粒物吸附后再氧化。這種反應受濕度、pH值、金屬離子等的影響。SO2 氧化成的硫酸霧和硫酸鹽稱為二次顆粒物。這種顆粒物的粒徑大部分在 2微米以下。
SO2是無色氣體,具有刺激性氣味。大氣中SO2濃度達1~5ppm時,會刺激呼吸道,可使氣管和支氣管的管腔縮小,氣道阻力增大。SO2和飄塵具有協同效應,二者對人體健康的影響往往是不可分的(見二氧化硫污染對健康的影響)。慢性支氣管炎患者在飄塵和 SO2 的濃度超過500微克/米3條件下生活 24小時,病情會惡化。成年人長期生活在飄塵濃度為100~200微克/米3和SO2濃度為150~200微克/米3 條件下,可觀察到呼吸系統疾病的癥狀。兒童比成年人更為敏感。高濃度SO2能使敏感的針葉樹脫葉甚至枯死。樹木長期接觸SO2,生長會減慢。地衣長期接觸60微克/米3以下低濃底SO2,品種組成和分佈會發生變化,從而導致生態系統的變化。SO2 轉變成的硫酸鹽氣溶膠散射陽光,使能見度降低。硫酸霧和酸性硫酸鹽腐蝕金屬、建築材料和其他物品,並且造成酸雨。
硫化氫(H2S)污染
H2S是帶有臭雞蛋味的有毒氣體,很低的濃度(7微克/米3)即可被人們察覺。它主要由有機物腐敗而產生,估計全世界每年進入大氣的量約1億噸。人為產生的硫化氫每年約300萬噸,主要來源是牛皮紙漿廠、煉焦廠、煉油廠和人造絲廠。採用焚燒方法來控制H2 S污染,實際上不過是把它轉化為SO2排入大氣。現已有成熟的方法回收H2S,用以製造硫酸或元素硫。H2S在大氣中存留時間只有幾小時,很快就會氧化成SO2。H2 S有刺激性,能引起眼結膜炎,進入血液後部分與血紅蛋白結合,生成硫化血紅蛋白而使人出現中毒癥狀。在城市下水道和污水處理廠曾發生工人 H2 S中毒死亡事例。H2S可使含鉛顏料和銅變黑,還會侵蝕混凝土。
其他硫化物污染
主要有甲硫醇(CH3SH)、二甲硫(CH3SCH3)、二甲二硫(CH3SSCH3),因有強烈的臭味而被列為大氣污染物。主要的排放源有煉油廠、石油化工廠、牛皮紙漿廠、農藥廠等。
對水體的污染  硫化物一般不作為重要的水污染物。化學、紡織、煤氣和造紙等工業有硫化物隨廢水排放。廢水中主要的硫化物是硫酸鹽和硫化氫。由於人類活動,天然水體中的硫含量不斷增多。例如,美國伊利湖中的硫酸鹽含量,從1850年到1967年以每10年增加2毫克/升的速率增多。河水中的硫估計約40%來自人類活動。
硫酸根SO厈污染
SO厈普遍存在於各種水體中,是經常測定的水質指標之一。天然水中的 SO厈主要來自礦物鹽類的溶解和有機物的分解。某些工業廢水如酸性礦水中含有大量SO厈。生活污水中的SO厈主要來自人類排泄物。土壤中的硫酸鹽幾乎是不降解的,通過淋洗作用進入地表水和地下水中。大氣中的硫酸鹽隨雨水降落,是地面水和土壤中硫酸鹽的重要來源。飲用水中硫酸鹽含量過多可使人腹瀉,一般規定不得超過250毫克/升。工業用水中的SO厈是生成鍋爐水垢的重要陰離子。SO厈在硫酸鹽還原菌的作用下可轉化為H2S。
硫化氫污染
H2 S在水中含量為0.5毫克/升時即可覺察出它散發的臭氣。地表水中一般很少含H2 S,如果發現,大多可判斷為受廢水污染。廢水中的有機物含硫,在缺氧條件下可生成H2S。無機的硫化物或硫酸鹽在缺氧條件下也可還原生成 H2S。人造絲廠、硫化顏料廠、煤氣發生站等的廢水中,每升廢水中的硫化氫含量可達數十到數百毫克。在有氧條件下,H2 S可發生化學氧化。硫磺細菌和硫化細菌可把H2S轉化為SO厈或硫。
水中的H2S分子可以電離成為HS-、S2-等形態,各種形態所佔的比例同水的pH值有關。當pH值較低時,H2S含量高,易散發臭味。pH值較高時,多以S2-的形態存在。 含H2 S的水除發臭外,對混凝土和金屬都有侵蝕破壞作用。作為生活飲用水或工業用水的水源,水中的H2 S應完全去除。水中H2 S含量超過0.5~1.0毫克/升,對魚類就有毒害。

3環境標準

中國《大氣環境質量標準》規定:自然保護區、風景遊覽區等執行一級標準,SO2日平均濃度值不得超過0.05毫克/米3,任何一次採樣測定值不得超過0.15毫克/米3 ;居民區、文化區等地區執行二級標準,SO2日平均濃度值不得超過0.15毫克/米3,任何一次採樣測定值不得超過0.50毫克/米3;工業區等地區執行三級標準,SO2日平均濃度值不得超過0.25毫克/米3,任何一次測定值不得超過0.70毫克/米3。
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