Сера (S) — основной химический элемент, широко распространенный в природе. Сера составляет 0,005% земной коры и часто скапливается вблизи больших вулканов. Большие залежи серы есть во многих регионах мира, в том числе в южной Италии, на юге США, в Японии, Мексике и Средней Азии. К тому же она относится к группе элементов, для которых свойственна газообразная форма не только в земных глубинах, но и в биосфере. В небольших количествах он присутствует в организмах всех живых существ.
Элементарная сера известна как нетоксичная и не представляет опасности для людей или животных. Она является макроэлементом, составляющим 0,15-0,2% массы человеческого тела. Наибольшее количество этого вещества присутствует в эпидермисе, волосах, костях, мышцах, печени и нервной ткани. В мягких тканях она в основном входит в состав белков, в небольшом количестве присутствует в форме сульфокислот и неорганических соединений. Выделяется с мочой в виде сульфатов, а также через легкие в виде летучих соединений или при отшелушивании кожи.
С древнейших времен сера используется в медицине, сельском хозяйстве и других сферах человеческой деятельности. В XIX-XX веках мощным стимулом для развития мировой серодобывающей промышленности стало производство серной кислоты. Кроме того, с 1930-х годов XX века в связи с освоением углеводородных ресурсов недр возникла необходимость параллельного извлечения серы из попутных газов, нефти и битуминозных песков.
Элементарная сера — это твердое вещество желтого цвета, которое не является канцерогенным. Вдыхание серной пыли может вызвать некоторое раздражение. Но при необходимости хранения больших объемов серы, она хранится в безопасной твёрдой форме, которая практически не содержит пыли, что является эффективным решением, подтверждённым международным опытом. В настоящее время сера хранится в открытых блоках над землей в Канаде, США, Польше, Ираке, Мексике, России, Голландии. В больших объемах сера хранится в Канаде, Казахстане и Франции.
Роль серы, как дезинфицирующего средства в борьбе с болезнями и вредителями была открыта ещё два века назад. Серу тогда использовали в виде пасты или эмульсионного порошка для борьбы с мучнисторосяными грибами (Erysiphales) плодовых деревьев и овощных культур. А вот высокие концентрации диоксида серы вызывают серьезное повреждение растительности, что выражается в появлении белесых пятен на широколистных растениях или обесцвеченных некротических полос на листьях с продольным жилкованием. Хронический эффект проявляется как обесцвечивание хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев, появлению красной или бурой окраски, которая в нормальных условиях маскируется зеленой.
Соединения серы являются важнейшими загрязнителями. Диоксид серы — бесцветный газ с очень характерным запахом. Типичные процессы образования дисперсионных аэрозолей — измельчение угля, ветровая эрозия почвы. К самым крупным загрязнителям атмосферы относятся предприятия теплоэнергетики, выбросы которых составляют около миллиона тонн в год, а главной проблемой является увеличение в выбросах содержания сернистого ангидрида из-за использования непроектного твёрдого топлива (угля) с повышенной зольностью (до 48%) и высоким содержанием серы. Двуокись серы вступает в каталитические или фотохимические реакции с другими загрязняющими веществами с образованием SO3, серной кислоты и сульфатов. При этом диоксид серы (SO2) очень часто контролируется как ведущий по массе компонент в составе выбрасываемых стационарными источниками загрязняющих веществ, сведения о которых собираются и обнародуются федеральными и территориальными органами государственной статистики.
За последние десятилетия от промышленных объектов в воздух поступило большое количество диоксида серы и тяжелых металлов. Основным источником поступления в окружающую среду сернистых соединений является сжигание всех видов топлива (главным образом угля и нефтепродуктов). Другие источники — выплавка цветных металлов (медь, цинк, свинец, никель) и чугуна, производство бумаги, производство цемента.
Высокие концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе оказывают вредное воздействие на дыхательные органы человека. Кроме того, серная кислота и сульфаты, содержащиеся в пылевых выбросах, хоть и косвенно, но негативно влияют на здоровье человека. Воздействие диоксида серы в концентрациях выше предельно допустимых может приводить к существенному увеличению различных болезней дыхательных путей, воздействовать на слизистые оболочки, вызывать воспаление носоглотки, бронхиты, кашель, хрипоту и боль в горле.
Особенно высокая чувствительность к диоксиду серы наблюдается у людей с хроническими нарушениями органов дыхания, с астмой. Диоксид серы при смешивании с водяным паром атмосферы образует кислотные дожди. Доказано, что как сухие, так и влажные серные выпадения повреждают растительность. Они вредно влияют на почву, водоемы, строительные материалы.
Очистка газов от диоксида серы — важный комплекс мероприятий, востребованный во многих отраслях современной промышленности. Это связано с высокой химической и биологической реакционностью данного химсоединения. Стоит отметить, что решение проблемы улавливания диоксида серы из дымовых и отходящих газов различных производств является сложной и дорогостоящей задачей, поскольку связано с необходимостью обработки огромных количеств газов, отходящих от промышленных агрегатов без давления и при высокой температуре.
Также их обработка связана с использованием значительного количества реагентов для поглощения диоксида серы, специальных материалов для аппаратурного оформления технологических процессов, в которых обращаются высокоагрессивные, коррозионно-активные среды, а также необходимостью использования значительных площадей для сероулавливающих сооружений, что особенно проблематично для действующих предприятий. Но, тем не менее, чистка дымовых газов является одной из первостепенных задач газоочистки — как для увеличения срока службы индустриального парка, так и для снижения экологического удара по живой природе и здоровью людей.
Последовательное ужесточение природоохранного законодательства и соответствующих стандартов, с одной стороны, и необходимость максимально возможного снижения присутствия соединений серы в нефтепродуктах, с другой, приводят к росту объемов производства элементной серы, поскольку экологически более опасные вещества — сернистый ангидрид, сероводород и меркаптаны — в любом случае должны преобразовываться в менее опасные формы серы.
Москва
