Трансформация люизита в объектах окружающей среды
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
иводить к негативному воздействию его на экосистему и ее компоненты. Только увеличение содержания в почве подвижных соединений элемента создает возможность его перехода в сопряженные с почвой среды (растения, природные воды и т.д.) и тем самым таит реальную угрозу для организмов.
Представляет значительный интерес оценка воздействия продуктов трансформации люизита на растения и ризосферные микроорганизмы. В качестве объекта исследования выбран 2-хлорвиниларсиноксид - продукт гидролиза люизита в объектах окружающей среды.
Целью работы являлось изучение поведения люизита и продуктов его трансформации в объектах окружающей среды, оценка воздействия 2-хлорвиниларсиноксида на рост семян подсолнечника и пшеницы, а также культуры Azospirillum brasilense Sp 245 и бактериальную продукцию индолил-3-уксусной кислоты.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
изучение реакций люизита и 2-хлорвиниларсиноксида с химическими соединениями, моделирующими активные компоненты почв (вода, полифункциональные соединения);
оценка воздействия 2-хлорвиниларсиноксида на рост семян подсолнечника и пшеницы, а также ризосферных микроорганизмов Azospirillum brasilense Sp 245.
1. Литературный обзор
Чистый 2-хлорвинилдихлорарсин представляет собой бесцветную жидкость, почти не имеющую запаха. Со временем он приобретает фиолетовую или темно-красную окраску. Технический продукт не является индивидуальным веществом и помимо 2-хлорвинилдихлорарсина (а-люизита) содержит бис-(2-хлорвинил)-хлорарсин (|3-люизит) и треххлористый мышьяк. В свою очередь, а-люизит существует в форме двух пространственных изомеров, различающихся физическими свойствами (табл.1):
Таблица 1 Физические свойства изомеров а -люизита
КонстантаЦис-изомерТранс-изомерр20, г/см31,85981,8793tK,c169,8196,6Р25нас ,' ММ рт. СТ.1,5620,4С „ас ' МГ/Л2,34,5t С1ПЛ 1 v-/Минус 44,7Минус 2,4
Наиболее токсичным в смеси является транс- а -люизит, который в основном и образуется при получении 0В. Цис-изомер возникает при нагревании или ультрафиолетовом облучении транс-изомера, поэтому большинство физических констант технического люизита совпадают или близки по значению соответствующим константам транс- а -люизита [4].
Технический люизит представляет собой темно-бурую маслянистую жидкость со своеобразным запахом, напоминающим запах листьев герани. Плотность его 1,88 г/см3 при температуре 20 С; плотность пара по воздуху 7,2; растворимость в воде при температуре 20 С около 0,05%; хорошо растворим в органических растворителях, жирах, маслах. Он смешивается со многими 0В и сам растворяет их, поэтому может использоваться в качестве компонента тактических смесей. В различные материалы люизит проникает быстрее иприта.
Температура кипения около 190 С (с разложением). Давление насыщенного пара при температуре 20 С 0,39 мм рт. ст., максимальная концентрация пара в воздухе 4,41 мг/л. Температура замерзания определяется степенью очистки и составляет от минус 10 до минус 15 С.
Технический люизит представляет собой смесь мышьякорганических соединений (а-, (3- и у-люизиты) и трихлорида мышьяка. Содержание а-люизита (2-хлорвинилдихлорарсин) составляет 65% (цис-изомер - 10%, наиболее токсичный транс-изомер - 90%). Содержание (3-люизита [бис-(2-хлорвинил)хлорарсин] - 7-10%, у-люизита [трис-(2-хлорвинил)арсин] - 4-12%. Наиболее токсичен а-люизит, (3-люизит значительно менее токсичен, а у-люизит не является ОВ. В техническом продукте присутствуют все три формы люизита. Технический люизит представляет собой темно-бурую жидкость с резким и неприятным запахом листьев герани. При хранении люизита необходимо иметь в виду, что образование р- и у-люизита из а-люизита катализируется хлорным железом, которое, в свою очередь, образуется в результате хлорирования железной поверхности оболочек хлористым водородом, являющимся продуктом гидролиза люизита. Со следами влаги в процессе хранения люизит реагирует с образованием малорастворимого и токсичного 2-хлорвиниларсиноксида, дальнейшее окисление которого приводит к образованию 2-хлорвиниларсоновой кислоты, не обладающей кожно-нарывным действием. Треххлористый мышьяк в процессе хранения может гидролизоваться с образованием мышьяковистого ангидрида и хлористого водорода.
Основной компонент технического люизита - а-люизит. Он является дихлорангидридом ненасыщенной 2-хлорвиниларсонистой кислоты, т.е. содержит подвижные ангидридные атомы хлора, трехвалентный мышьяк, достаточно непрочную мышьяк-углеродную связь и кратную связь С=С. Такое строение обусловливает сравнительно высокую реакционную способность а-люизита, который склонен к разнообразным химическим превращениям. Одна группа его химических реакций обусловлена замещением атомов хлора, связанных с мышьяком, на другие остатки, другая группа связана с окислением мышьяка, третья - затрагивает мышьяк-углеродную связь. Встречаются, кроме того, химические превращения, обусловленные специфическим строением а -люизита.
Люизит легко гидролизуется уже во влажном воздухе [2], образуя на первой стадии 2-хлорвиниларсонистую кислоту ClCH=CHAs(OH)2, на второй стадии - 2-хлорвиниларсиноксид ClCH=CHAs=O.
ClCH=CHAsCl2 + Н2О -* ClCH=CHAs(OH)2 + 2HC1 ClCH=CHAs(OH)2=> H2O + ClCH=CHAs=O + (ClCH=CHAs=O)n
Гидролизованный люизит обнаруживает высокую токсичность, близкую к исходному продукту.
В большинстве обзоров реакция гидролиза люизита дана как обратимая. Однако равновесие между люизитом, 2-хлорвиниларсонистой кислотой и 2-хлорвиниларсиноксидом не истинно