Кислотные дожди проливаются по всему миру, однако что является причиной их возникновения? Читайте далее
Самыми распространёнными кислотообразующими веществами в атмосфере являются диоксид серы(SO2) и оксиды азота (NOx). Основными источниками попадания этих веществ в атмосферу являются процессы сжигания топлива и металлургическая промышленность. При нормальной температуре азот не взаимодействует с кислородом, но при температуре свыше 5000С протекает реакция с образованием оксида азота:
N2+O2=2NO
Сера окисляется при сгорании: S+O2=SO2; далее, присоединяя ещё одну молекулу кислорода, мы получаем уже сернистый ангидрид SO3. В атмосфере всегда присутствуют пары воды, присоединяя ангидрид, образуют серную кислоту (H2SO4).
Процессы, которые вызваны кислотами различных веществ, называют зачислением природной среды. Кислотность среды определяется концентрацией свободных ионов водорода: для химически чистой воды эта концентрация равна 10-7 моль/литр.
В химии кислотность принято обозначать через PH , которая равна: PH=-lg(C), где C это концентрация ионов водорода.
Помимо этих “искусственных” кислотообразующих процессов в атмосфере протекают так же и естественные. Это обусловлено, например, наличием углекислого газа, который с парами воды образует угольную кислоту H2CO3. Она же в свою очередь диссоциирует на ионы:
H2CO3=2H++CO32-
Поверхностные воды, как и не загрязнённые почвы, обычно нейтральные или слабощелочные, за счёт растворённых в них минералов. Как следствие выпадения кислотных дождей, воды и почвы изменяют уровень PH, который для многих видов микроорганизмов и растений ограничен отметкой PH=6. Да и уже при таком закислении нарушаются естественные микробиологические процессы и угнетаются водоросли – основные продуценты. Находящиеся выше в трофической пирамиде, консументы лишаются пищи и подвергаются воздействию закисления: панцири разрушаются, повреждаются жабры и, как результат, вся экосистема нарушена. Если кислотное воздействие не пропадает, то при PH=5 и ниже, экосистема прекращает своё существование.
Кроме прямого влияния, закисление оказывает и косвенное воздействие: кислая вода растворяет вещества, которые при нейтральной кислотности покоились, ну скажем, на дне водоёма. Все растворённые вредности переходят из подстилающей поверхности в непосредственное место обитания организмов, что сказывается не лучшим образом.
Окисленные соединения азота способствуют развитию эвтрофикации водоёмов, не только пресных, но и солёных и даже морей (например, Балтийское море).
Следует уделить особое внимание металлургии как источнику серы и азота. Руды металлов представляют собой сульфиды(Fe2S3, CuS, NiS и др.) и для получения чистых металлов эти руды обжигают, при этом сера, входящая в их состав выделяется в виде SO2.
Тропосферные озон, в сою очередь, является результатом превращения окислов азота. NO окисляется до NO2 под действием озона и свободных радикалов. Свободные радикалы это химически высокоактивные “осколки молекул”, образованные в тропосфере под воздействием мягкого ультрафиолетового излучения. К ним относятся OH и осколки летучих углеводородов летучих органических соединений. Активность свободных радикалов в атмосфере настолько огромна, что их жизнь измеряется десятыми долями секунды, но свет вновь и вновь способствует их образованию.
NO2 частично реагирует с водой, получая пары азотной кислоты и нитраты аммония, но основная часть разлагается под воздействием света, освобождая атом кислорода, который присоединяясь к молекуле кислорода, образуя озон. Ночью, когда ультрафиолетовое излучение отсутствует, NO2 не распадается, и нет свободных радикалов, концентрация озона уменьшается, так как он окисляет NO. С восходом солнца скорость окисления резко возрастает и одновременно распадается NO2, что приводит к повышению концентрации озона. Когда же концентрация свободных радикалов мала, NO начинает интенсивнее окисляться и устанавливается равновесие. При больших же концентрациях свободные радикалы “конкурируют ” в окислении с NO и большая часть его окисляется уже без участия озона.
При взаимодействии NO2 и паров водорода, образуется сильнодействующее слезоточивое вещество – пероксиацетилнитрат. И все же одним из самых токсичных атмосферных образований является бензопирен.
Чтобы избавить мир от кислотных дождей, нужен новый комплексный подход в очистке промышленных и транспортных выбросов. К примеру, во Франции, которая бедна серой, её получают только из выбросов, решая тем самым две задачи. Там можно прогуляться под, дождём не боясь, что зонт, одежда или того хуже, кожа, покроется мелкими волдырями или поменяет цвет; они практически полностью обеспечивают свои нужды серой. Нужно следовать их примеру, если мы не хотим чтобы нам на голову лилась кислота.
