Учебное пособие предназначено для студентов сельскохозяй$
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Радикальная очистка. Цикл перекисного радикала
жүктеу/скачать 2,47 Mb. Pdf көрінісі
|
Егоров Экохимия
Егоров Экохимия, Егоров Экохимия
| 110
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Радикальная очистка. Цикл перекисного радикала. Процессы радикального самоочищения водоемов связыва$ ют в первую очередь с наличием в них перекисного ради$ кала ОН . . Его цикл в воде приведен на рис. 17. Образование перекисного радикала в воде может про$ исходить в результате следующих процессов: 1. Каталитическое восстановление пероксида водоро$ да (или его фотоинициированный распад) и кислорода: 2+ восст$ли 2 2 2 Fe H O ,O OH 1 2 . 2. Растворение активных газов (O 3 , 1 О 2 , NO 2 , НO 2 . и др.) в воде с последующим превращением. В частности, озон может накапливаться в поверхност$ ных слоях воды до концентрации 10 –8 М. В воде протекает цепочка его превращений с образованием АФК, в том чис$ ле перекисного радикала: – – 3 2 2 2 O + OH +1 2O O + HO , 1 2 2 + – 2 2 HO H + O , 1 2 1 – – – + 3 2 2 3 3 O + HO O + HO ( O + H ), 1 2 1 1 2 HO 3 × ® O 2 + OH × , 2HO 2 × ® H 2 O 2 + O 2 . Суммарная реакция: 2O 2 ® 3O 2 . Кроме того, к образованию ОН . часто приводит актив$ ный, так называемый синглетный кислород, например: 1 2 O + RCOOH OH + RCOOOH. 1 2 3. Радиационное инициирование. Радиоактивное излу$ чение, приводящее к образованию свободных радикалов в воде, является естественным фоном водоема. Его возрас$ тание связано с локальным загрязнением радионуклида$ ми. Так, в норме скорость образования радикалов состав$ ляет около 10 $18 М/с, однако в зоне Чернобыльской аварии она на порядки выше и достигает 10 $9 М/с. Рис. 17 Цикл перекисного радикала в водоеме Глава 4. ПРОБЛЕМЫ ГИДРОСФЕРЫ 111 Суммарная реакция может быть записана следующим образом: 2 ? -, -, - излу ? чение – – 2 2 2 2 O H O OH (+H,OH,e ,H O , H O ). 1 2 3 4 4 5 4. Фотохимическое инициирование. Под влиянием об- лучения, как уже отмечалось, может протекать гомолити- ческий разрыв ковалентных связей, а также реакции с пе- реносом электронов. Они протекают с участием возбуж- денных частиц. Все это может приводить к образованию ОН . и других радикалов. Приведем несколько примеров таких реакций: 1 2 3 h ? 2 2 H O 2OH , h ? ROOH RO + OH , 1 2 3 3 h ? 2 2 RN = NR N + 2R (+O 2RO ), 1 2 3 2 3 h ? 2+ 2+ FeOH Fe + OH , 1 2 3 h ? + + CuOH Cu + OH . 1 2 3 Кроме указанного к появлению перекисного радикала приводят кавитационные эффекты в воде (схлопывание микропузырьков, образуемых во время дождя, водопада и пр.) и биологическая эмиссия. В частности, некоторые водоросли и грибки способны разрушать пероксид водоро- да до ОН . , а бактерии превращать оксид азота в NО . , кото- рый также образует ОН . . К соединениям, с которыми реагирует перекисный ра- дикал (они называются его «ловушками»), относятся хлор- органические вещества, красители, неорганические и ор- ганические восстановители. Например: OH × + RH ® R × + H 2 O, OH × + RHC=CHR ® OH–CHR–C × HR, OH × + 2Br – ® Br 2 × + OH – , 2– – – 3 3 OH + CO CO + OH 1 2 1 , – – 2 2 OH + NO NO + OH . 1 2 1 112 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Основным показателем концентрации таких «лову! шек» в воде является скорость восстановления в ней пе! роксида водорода: 1 2 i i V k S 3 4 . Здесь [S i ] — суммарная концентрация всех восстано! вителей, реагирующих с ОН . в воде. Это наряду с ХПК и БПК одна из важнейших характе! ристик воды. В норме этот показатель составляет около 10 5 с –1 . Если он ниже 10 4 с –1 , то вода считается чистой, а если выше 10 6 с –1 , то грязной. Кроме того, в нормативах многих стран приведены предельно допустимые концен! трации (ПДК) отдельных соединений в воде. В частности, для пестицидов в странах ЕС принята ПДК 0,5 мкг/л. жүктеу/скачать 2,47 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|