жидкой фазе (окислению предшествует абсорбция) — третий путь. Конечным продуктом окисления является серная кислота, которая в дальнейшем может перейти в сульфаты.

•Соединения азота в тропосфере представлены в основном оксидами азота, аммиаком и солями аммония, а также азотной кислотой и нитратами. Оксид

идиоксид азота в тропосфере подвергаются взаимным превращениям.

•Важной частью атмосферного цикла соединений азота является образование азотной кислоты. Часть азотной кислоты разлагается с образованием диоксида или триоксида азота, которые вновь включаются в атмосферный цикл соединений азота.

•Основное количество азотной кислоты выводится из тропосферы с атмосферными осадками в виде растворов HNO3 и ее солей.

Контрольные вопросы

1.Назвать источники поступления серы в атмосферу.

2.Объяснить механизм трансформации оксидов серы в серную кислоту.

3.Какие источники вносят основной вклад в антропогенное загрязнение атмосферы?

4.Может ли окисление диоксида серы в триоксид серы протекать в твердой фазе?

5.Какие радикалы участвуют в процессах окисления соединений серы?

6.Основные источники и соединения атмосферного азота.

7.Какова концентрация и время жизни гемиоксида азота в тропосфере?

8.Охарактеризовать пути стока соединений азота из атмосферы.

Лекция 6 (тема 2)

План лекции

1.Загрязнение атмосферы. Парниковый эффект.

2.Смог. Фотохимический смог и химизм его образования.

3.Лондонский смог.

1. Загрязнение атмосферы. Парниковый эффект

Загрязнение атмосферы — это привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами.

Естественными источниками загрязнения атмосферы являются вулка-

низм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и пр. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных явлений. Например, при извержениях вулканов Кракатау (Зондский архипелаг) в 1883 г., Катмай (Аляска) в 1912 г., Пинатубу (Филиппины) в 1991 г. пепел распространялся на бóльшую часть поверхности планеты. В связи с этим уменьшался приток солнечной радиации на 10–20 %, что вызывало в северном полушарии понижение среднегодовой температуры воздуха на 0,5 °С. Также источником запыленности атмосферы могут быть крупные лесные пожары, дым от которых распространяется на тысячи километров. Это приводит к значительному уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности.

Однако в последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения ат-

мосферы стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный

28

характер. Они могут оказывать различные воздействия на атмосферу: непосредственно на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.); на физико-химические свойства атмосферы (изменение состава, увеличение концентрации СО2, аэрозолей, фреонов и пр.); на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо системы «океан — атмосфера» и др.).

К основным источникам загрязнения относятся промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика, сельское хозяйство и др.

По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90 % от общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ. Значительную долю загрязнения атмосферного воздуха вносит автотранспорт. Так, в атмосферный воздух Москвы ежегодно поступает 1290 тыс. т загрязняющих веществ, из них более 70 % приходится на автотранспорт. В среднем на каждого жителя столицы приходится по 120 кг различных загрязняющих компонентов.

Парниковый эффект. Систематические наблюдения за содержанием диоксида углерода в атмосфере показывают, что оно растет. Известно, что атмосфера, подобно стеклу оранжереи, пропускает лучистую энергию Солнца с поверхности Земли, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение Земли и тем самым создает так называемый тепличный (парниковый) эффект.

Глобальное изменение климата тесно связано с загрязнением атмосферы промышленными отходами и выхлопными газами. Влияние цивилизации на климат Земли — реальность, последствия которой ощущаются уже сейчас. Глобальное потепление атмосферы связано с повышением содержания в ней углекислого газа из-за вырубки лесов, поглощающих его, и сжиганием такого топлива, как уголь и бензин, при котором происходит выброс этого газа в атмосферу. Глобальное потепление способствует раннему таянию снега, в результате чего возрастает поглощение почвой солнечной энергии, которая испаряет в ней влагу, способствуя засухе. Основным источником CO2 антропогенного происхождения является сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа и др.).

2. Смог. Фотохимический смог и химизм его образования

Совокупность газообразных и твердых примесей в сочетании с туманом или аэрозольной дымкой, образующихся в результате их преобразования и вызывающих интенсивное загрязнение атмосферы, называется смогом.

Смог представляет собой туманную завесу, образованную из дыма и газообразных отходов, возникающую на урбанизированных территориях. Известны два типа смога — классический (лондонский) и фотохимический. Фотохимический смог впервые был отмечен в Лос-Анджелесе в годы второй мировой войны.

Характерные особенности фотохимического смога:

•образуется в ясную солнечную погоду при низкой влажности воздуха;

•сопровождается возникновением голубоватой дымки, небольшого тумана и ухудшением видимости;

•вызывает сильное раздражение слизистых оболочек и губит листву растений, что является результатом сильного окислительного действия.

Это внешние проявления смога. Следует выявить источники, причины и химизм его возникновения.

29

Источником фотохимического смога является автотранспорт и его выхлопные газы. Следует различать первичные загрязнители, которые, в принципе, не отличаются высокой токсичностью. Это летучие органические соединения — углеводороды, содержащиеся в бензине и выхлопе, и оксиды азота NO и NO2.

Главной причиной смога являются вторичные загрязнители, которые образуются в результате химических реакций из первичных загрязнителей. К их числу относятся озон, альдегиды (формальдегид) и перекисные соединения, в частности пероксиацетилнитрат (ПАН). Это первый член гомологического ряда R–C(O)–O–O–NO2. Второй член — пероксипропилацетат. При наличии в воздухе производных бензола образуются ароматические пероксисоединения, например пероксибензоилнитрат. Все соединения обладают раздражающим действием. Последний может использоваться как слезоточивое средство.

Химические реакции, протекающие в ходе образования фотохимического

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________

СН4 + 8O2 + 4М = СО2 + 2Н2О + 4 М* + 4О3.

При полном окислении метана в присутствие оксидов азота образуются четыре молекулы озона. В результате концентрация его повышается до 1 000 мкг/м3 (Лос-Анджелес). Важная роль в процессах образования озона принадлежит оксидам азота, причем скорость будет возрастать при увеличении скорости конверсии NO в NO2:

[О3] = к[NO2]/[NO].

Чтобы запустить процесс образования смога, нужна достаточная концентрация оксида азота NO. Оксид азота получается из диоксида при солнечном облучении.

Химизм образования ПАН (СН3–C(O)–O–O–NO2). Если в воздухе присут-

ствует этан, то при его окислении сначала образуется ацетальдегид, который дальше дает ацетильный радикал:

30