簡介
硫污染(sulfur pollution)指硫及其化合物在環境中所造成的污染。硫在地殼中分布很廣,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,還有部分以硫化氫與有機硫(如硫醇、硫醚、二甲硫等)存在,並發生刺激性很強的惡臭污染。硫在大氣中的重要污染物是二氧化硫。三氧化硫及硫酸鹽,它們主要來自礦物燃燒、含硫礦石冶煉和硫酸、磷肥生產等。全世界二氧化硫的人為排放量每年約1.5億t,其中礦物燃料燃燒占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,造成了這些地區的各種大氣污染問題。如英國倫敦多次發生煤煙引起的煙霧事件,北歐、北美以及中國西南地區的酸雨等。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根離子。生活污水中的硫酸根離子主要來自人類排泄物。土壤中的硫酸鹽幾乎不降解,通過淋洗作用進入地表水和地下水中。大氣中的硫酸鹽主要以固態顆粒物形式存一在,隨雨水降落或重力沉降到地面,是地面水和土壤硫污染及酸化的重要來源。硫酸鹽氣溶膠及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。中國規定居住區大氣中最高容許濃度日平均濃度為0.15mg/m ,任何一次測定值不得超過0.50mg/m 。對硫酸規定的濃度分別為0.1mg/m 。和0.30mg/m 。農田灌溉用水硫化物(以S計)的最高容許濃度為1mg/L。漁業水體中硫化物的最高容許濃度為0.2mg/L。
硫簡介
硫又叫硫磺,黃色固體,能與氧、氫、鹵素(除碘外)和大多數金屬化合,化合價有+2、+4、+6。硫在地殼中分布很廣,含量豐富。各種礦物燃料都含硫,有色金屬和黑色金屬多為硫化物礦床。硫是構成蛋白質的基本元素,決定著蛋白質分子的立體構形。
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,並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、含硫礦石冶煉和硫酸、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,其中礦物燃料燃燒占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。
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 和三氧化硫的污染。SO是重要的大氣污染物,主要來自礦物燃料燃燒、含硫礦石冶煉和硫酸、磷肥生產等。全世界SO 的人為排放量每年約 1.5億噸,礦物燃料燃燒產生的占70%以上。自然產生的SO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。SO常和SO一同排放,數量僅為SO的1~5%。SO3很不穩定,能迅速與水結合成為硫酸。SO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。
SO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。SO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,SO氧化為SO,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SO,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。SO 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(O)和過氧化氫存在時,氧化速率增大。③顆粒物表面反應,SO被顆粒物吸附後再氧化。這種反應受濕度、pH值、金屬離子等的影響。SO 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。
SO是無色氣體,具有刺激性氣味。大氣中SO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。SO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 SO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SO濃度為150~200微克/米3 條件下,可觀察到呼吸系統疾病的症狀。兒童比成年人更為敏感。高濃度SO能使敏感的針葉樹脫葉甚至枯死。樹木長期接觸SO,生長會減慢。地衣長期接觸60微克/米3以下低濃底SO,品種組成和分布會發生變化,從而導致生態系統的變化。SO 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。
硫化氫污染
HS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HS污染,實際上不過是把它轉化為SO排入大氣。現已有成熟的方法回收HS,用以製造硫酸或元素硫。HS在大氣中存留時間只有幾小時,很快就會氧化成SO。HS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症狀。在城市下水道和污水處理廠曾發生工人 HS中毒死亡事例。HS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、二甲硫、二甲二硫,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。
硫酸根污染
普遍存在於各種水體中,是經常測定的水質指標之一。天然水中的硫酸根離子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硫酸根離子。生活污水中的硫酸根離子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。工業用水中的硫酸根離子是生成鍋爐水垢的重要陰離子。硫酸根離子在硫酸鹽還原菌的作用下可轉化為HS。
硫化氫污染
HS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HS,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HS。無機的硫化物或硫酸鹽在缺氧條件下也可還原生成 HS。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,HS可發生化學氧化。硫磺細菌和硫化細菌可把HS轉化為硫酸根離子或硫。
水中的HS分子可以電離成為HS等形態,各種形態所占的比例同水的pH值有關。當pH值較低時,HS含量高,易散發臭味。pH值較高時,多以S2 的形態存在。 含HS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HS應完全去除。水中HS含量超過0.5~1.0毫克/升,對魚類就有毒害。
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,SO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,SO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,SO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。