Номер 12, страница 289 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 40. Сероводород и сульфиды - номер 12, страница 289.

Условие.

12. В 1896 г. при строительстве Смитовского маяка в Чесапикском заливе произошло внезапное выделение сероводорода. Как и почему случилась эта экологическая катастрофа? К каким последствиям она привела? Какое решение вы могли бы предложить?

Решение.

Решение 2.

Как и почему случилась эта экологическая катастрофа?

Экологическая катастрофа при строительстве Смитовского маяка в 1896 году произошла из-за внезапного и мощного выброса сероводорода ($H_2S$) со дна Чесапикского залива. Причиной этого явления стали геологические и биологические особенности залива в сочетании с методом строительства.

Чесапикский залив является крупным эстуарием, на дне которого за тысячи лет накопились мощные слои ила и донных отложений, богатых органическим веществом (остатки растений, водорослей, животных). В глубоких слоях этих отложений, где отсутствует кислород, анаэробные бактерии разлагают органику. Одним из главных продуктов этого процесса, называемого сульфатредукцией, является сероводород. Этот газ может скапливаться в больших количествах, образуя газовые карманы, удерживаемые под давлением более плотными слоями ила.

Строительство маяка велось с использованием кессона — массивной водонепроницаемой конструкции, которую погружали на дно для создания фундамента. Огромный вес кессона оказал колоссальное давление на донные отложения. В результате был прорван слой, удерживавший газовый карман. Это спровоцировало взрывной выброс скопившегося под высоким давлением сероводорода, метана и других газов вместе с тоннами чёрного ила.

Ответ: Катастрофа была вызвана прорывом газового кармана с сероводородом в донных отложениях. Это произошло из-за давления массивного строительного кессона, который нарушил целостность удерживающих слоев ила на дне залива, где в бескислородных условиях бактерии производят газ из органических остатков.

К каким последствиям она привела?

Последствия внезапного выброса сероводорода были серьёзными и проявились немедленно:

• Воздействие на людей: Рабочие, находившиеся на кессоне и ближайших судах, оказались в облаке токсичного газа. Сероводород в высоких концентрациях вызывает паралич дыхательной системы и быструю потерю сознания. Несколько рабочих потеряли сознание и получили отравление, но, согласно официальным отчётам, выжили. Событие вызвало панику и представляло смертельную угрозу.
• Химическое воздействие: Сероводород вступил в реакцию с краской на основе свинца, которой были покрыты суда и металлоконструкции. В результате реакции с образованием сульфида свинца ($PbS$) все окрашенные поверхности мгновенно почернели.
• Экологическое воздействие: Произошёл локальный замор рыбы и других морских организмов в районе выброса. Поднятые со дна вода и ил были лишены кислорода (аноксия) и насыщены токсичным сероводородом, что сделало среду непригодной для жизни. Вода вокруг места строительства также приобрела тёмный, почти чёрный цвет.

Ответ: Последствиями стали отравление и потеря сознания у рабочих, мгновенное почернение окрашенных свинцовой краской поверхностей из-за химической реакции, а также локальная гибель рыбы и других водных организмов из-за токсичности сероводорода и недостатка кислорода в воде.

Какое решение вы могли бы предложить?

На основе современных знаний и технологий можно предложить комплексное решение для предотвращения подобных катастроф в будущем:

1. Предварительные изыскания: Перед началом строительства на дне водоемов, особенно в эстуариях, необходимо проводить детальные геолого-технические исследования. Это должно включать отбор кернов (проб грунта) для анализа на содержание органики и наличие растворённых газов, а также использование геофизических методов (например, акустического профилирования дна) для выявления и картирования потенциальных газовых карманов.
2. Меры безопасности при строительстве: Если риск наличия газовых карманов подтверждён, следует принять превентивные меры. Можно провести контролируемую дегазацию, пробурив разгрузочные скважины для медленного и безопасного стравливания газа до начала основных работ. Все рабочие в опасной зоне должны быть оснащены индивидуальными газоанализаторами и изолирующими дыхательными аппаратами. На строительной площадке должен вестись непрерывный мониторинг состава воздуха.
3. Изменение технологии строительства: Вместо использования массивного кессона, который оказывает равномерное и сильное давление на большую площадь, можно рассмотреть альтернативные типы фундаментов. Например, использование свайного фундамента, при котором сваи погружаются в грунт более точечно, что может снизить риск нарушения крупных газовых карманов.

Ответ: Предлагаемое решение включает три основных компонента: проведение тщательных предварительных геологических изысканий для обнаружения газовых карманов, применение мер безопасности во время работ (контролируемая дегазация, использование средств индивидуальной защиты и мониторинг воздуха), а также рассмотрение альтернативных, менее инвазивных технологий строительства фундамента.