23. Какое значение рН должны иметь атмосферные осадки, если «активные» примеси в атмосферном воздухе представлены только диоксидом углерода?

Процесс растворения диоксида углерода в воде, приводящий к появлению в растворе ионов водорода и, следователь­но, изменению рН воды, может быть представлен следующим брутто-уравнением:

СO_2(г)+H₂O = H⁺+HCO

Проведенный в разделе 5.1 анализ возникающих в этом процессе равновесий позволил вывести уравнение, связывающее рН образующегося раствора и парциальное давление диоксида углерода (уравнение 31):

pH = –lg[H⁺]= –lg (K₁K_Г(co₂)Pco₂)^1/2.

Необходимые для расчета рН значения константы диссоциа­ции угольной кислоты по первой ступени и константы Генри для диоксида углерода, которые зависят от температуры процесса, можно найти в справочной литературе. Для условий задачи они приведены в таблице 3 Приложения:

K₁ = 4,45 ^. 10^–7 моль/л;

К_г(СО2) = 3,3 ^. 10^–2 моль/(л ^. атм).

Парциальное давление диоксида углерода можно рассчитать, зная его концентрацию в воздухе, общее давление и давление паров воды в системе. В настоящее время парциальное давление диоксида углерода составляет:

Рсо₂ = (Р_общ – Рн₂о) ^. Ссо₂[%(об.)]/100 = (1 – 3,12 ^. 10^–3) ^. 0,035/100 =

= 3,5 ^. 10^–4 (атм).

При увеличении содержания диоксида углерода в воздухе в два раза его парциальное давление удвоится и составит:

В настоящее время рН атмосферных осадков при присут­ствии в воздухе только диоксида углерода составляет:

рН = –lg (4,45 ^. 10^{–7 .} 3,3 ^. 10^{–2 .} 3,5 ^. 10^–4)^1/2 = 5,64.

При удвоении содержания диоксида углерода в воздухе рН атмосферных осадков составит:

рН^/ = –lg (4,45 ^. 10^{–7 .} 3,3 ^. 10^{–2 .} 7,0 ^. 10^–4)^1/2 = 5,49.

Изменение рН составит:

рН = рН – рН^/ = 5,64 – 5,49 = 0,15.

24. Как может измениться рН атмосферных осадков, если в атмосферном воздухе, помимо диоксида углерода, появится: а) аммиак; б) диоксид серы?

рН атмосферных осадков в случае отсутствия других кислых газов и аммиака будет около 5,7 . В реальных условиях рН атмосферных осадков зависит от степени загрязнения атмосферно­го воздуха и изменяется как в меньшую, так и в большую сторону

В некоторых района Земли в настоящее время выпадают пре­имущественно осадки с рН < 5,7; такие осадки называют кислот­ными, часто употребляется термин «кислотные дожди». Основной вклад в кислотность таких осадков (до 80%) вносят соединения се­ры, около 15% приходится на соединения азота и до 5% кислотности атмосферных осадков связывают с соединениями хлора.

 Подобный расчет (по закону Дальтона — Генри) для диоксидов серы и азота при фоновых концентрациях в воздухе (0,1 ppb) приводит к значению рН ≈ 4,6–4,5. Полученное значения рН = 5,8 показывает, что даже очень низкие концентрации аммиака (0,5 ppb) понижают кислотность осадков. 

25. Что такое кислые дожди? с присутствием каких соединений в атмосферном воздухе связано их образование?

Кислотными называют атмосферные осадки (дождь, снег, роса) с pH < 5,5. Основной причиной выпадения кислотных дождей считается интенсификация промышленной деятельности человека. Во второй половине XX в. с увеличением объемов промышленного производства увеличилось количество выбросов в атмосферу оксидов углерода, азота и сернистого газа

При этом S0₂ и N_xO считаются главными предшественниками кислотных дождей, которые потом превращаются в серную и азотную кислоты. Процесс превращения диоксида серы в атмосфере протекает различными путями и приводит к образованию различных продуктов окисления: S0₃, H₂S0₄, (NH₄)₂S0₄, NH₄HS0₄ и т.д.