Одной из причин, ухудшающих экологическую ситуацию в мире, является воздействие кислотных дождей.
Каждый год в атмосферу нашей планеты поступает сотни миллионов тонн выбросов, содержащих оксиды серы и азота и других соединений, преобразующихся в кислотные осадки и негативно влияющих на атмосферный воздух.
Если над существующей проблемой не будет осуществляться контроль, она может привести к необратимым явлениям на Земле.
Чтобы эффективно бороться с кислотными дождями, необходимо знать их состав. В данном тексте мы рассмотрим, из чего состоят кислотные дожди, основные и особо токсичные компоненты формулы кислотных осадков и роль водородного показателя.
Содержание
Из каких кислот состоят кислотные осадки?
Поговорим о том, какие кислоты входят в состав кислотных дождей.
Кислотные осадки возникают вследствие поражения атмосферной среды кислотными оксидами. В результате реакции оксидов с влагой воздушной среды, углекислым газом, элементами солнечной энергии образуются растворы кислотных соединений (азотной и серной кислот) — главных компонентов кислотных дождей.
В научных публикациях выделяют такие основные составляющие кислотных осадков:
- Соединения серы — диметилсульфид и оксисульфид углерода, оксид серы и сероводород, сероуглерод и сульфат-ионы.
- Соединения азота — азотистый ангидрид и двуокись азота, оксид азота и окись азота, нейтральный газ.
Серная и азотная кислота и их соли порождают выпадение кислотных дождей, а кроме жидких осадков на почву, воду и растения выпадают сухие компоненты солей.
Химический состав компонентов кислотных осадков, выпадающих из атмосферы, представлен:
- Физиологически активными катионами: K+, Ca2+, Mg2+.
- Кислотными анионами: Cl—, NO3—, SO42-.
- Аммонием — NH4+.
К мало отслеживаемым компонентам кислотных дождей относятся хлор и метан. При их взаимодействии образуется хлороводород, который при растворении в воде образует аэрозоли соляной кислоты. А опасные выбросы фтороводорода, растворенные в воде, приводят к появлению в атмосферном воздухе аэрозолей плавиковой кислоты.
Особо токсичные компоненты
Основной причиной кислотных дождей в развитых странах считаются выбросы в атмосферную среду диоксида серы (SO2). Из общего количества кислот, выпавших над Центральной Европой с дождями, 2/3 объема составляет серная кислота, а 1/3 часть — азотная.
В соответствии с данными научных источников, с поверхности суши и океана выделяется десятки миллионов тонн SO2. А за весь период существования биосферы поступление серы составило порядка 10.5·1015 тонн (данные на 1998 год).
Из тропосферы с кислотными дождями на сушу, сера выпадает в виде компонентов окисленных газообразных составов в количестве 230·106 тонн в год. Наибольшая кислотность осадков, содержащих серную кислоту, фиксируется в самом начале выпадения дождя или снега. А самую кислую реакцию имеют кислотные туманы.
В соответствии с данными научных публикаций, серная кислота, выпадающая в составе кислотных дождей, опасна для растений.
Соединения серы с водой вызывают коррозию металлов, разрушают сооружения и здания. Растворяясь в каплях воды, серная кислота приводит к образованию едкого тумана, способного вызывать аллергию и другие заболевания у человека.
Вторым по токсичности соединением кислотных осадков являются азотные оксиды — оксид и диоксид азота, которые способны вызывать раздражение дыхательных путей, приводить к проблемам с дыханием и повышать риск развития респираторных заболеваний.
Оба этих компонента кислотных дождей являются высокотоксичными и могут приводить к серьезным последствиям для окружающей среды, здоровья людей и животных.
Формула
Основные загрязняющие компоненты кислотных дождей (оксиды азота и серы), попадая в атмосферу, претерпевают химические или фотохимические преобразования в кислоты под воздействием компонентов воздуха, после чего выпадают на землю в виде различных атмосферных осадков.
Так, в результате химической реакции диоксида азота с водой и кислородом возникает азотная кислота.
Вначале происходит окисление в воздухе оксидов азота до диоксидов:
2NO + O2 → 2NO2
А диоксиды, растворяясь в капельках воды, образуют азотную кислоту:
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3
Что касается оксида серы SO2, соединение в атмосфере окисляется до трехокиси серы, серного ангидрида SO3:
2SO2 + O2 → 2SO3.
В процессе реакции трехокиси серы с водяным паром образуется серная кислота:
SO3 + H2O → H2SO4.
Из определенной части выбросов диоксида серы во влажной атмосфере образуется сернистая кислота, условная формула которой:
SO2 + H2O → H2SO3, которая, в свою очередь, окисляется во влажном воздухе до серной кислоты:
2H2SO3 + O2 → 2H2SO4.
Аэрозоли соляной кислоты (HCl) образуются вследствие протекания химических реакций c участием хлора (Cl) и метана (СН4):
Cl- + CH4 → CH3 + HCl,
CH3 + Cl2 → CH3Cl + Cl-.
Значение рН
Для измерения кислотности различных сред существует шкала водородного показателя — pH, от 0 до 14, по которой нейтральным является значение 7.0. Показатели pH ниже 7.0 указывают на кислотное состояние среды, а более 7.0 — на щелочное.
У обычного дождя pH составляет порядка 5.5 — 5.6 за счет его подкисления растворенным диоксидом углерода. Кислотные осадки характеризуются значениями pH ниже 5.0, в интервале 4.2-4.4.
То есть, образование из кислотных ангидридов кислот, выпадающих с атмосферными осадками, снижает pH дождя, отрицательно влияя на окружающую среду. Уменьшение pH на единицу способно десятикратно увеличить кислотность дождя.
Видео ролик о кислотных дождях
Предлагаем посмотреть видео о том, какие основные примеси в атмосфере способствуют образованию кислотных дождей:
Заключение
Кислотные осадки формируются вследствие выбросов в атмосферу загрязняющих веществ — оксидов азота и сернистого газа.
При взаимодействии этих соединений с водой и другими химическими веществами в атмосфере образуются серная кислота и азотная кислота, которые являются основными кислотными компонентами кислотных дождей, представляющих серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья людей.
Чтобы снизить воздействие кислотных дождей на нашу планету и обеспечить более устойчивую среду для всех живых существ, необходимо действовать совместными усилиями.