41. Қышқылдық жаңбырлар және фотохимиялық түтінді-тұман түзілу

Қышқыл жаңбыр.Жаңбыр суында көбінесе әртүрлі, сонымен қатар қышқыл сипатты табиғи және антропогенді химиялық заттар болады. Жаңбыр суының қышқыл реакциясы 1684 ж ағылшын ғалымы Роберт Бойлмен анықталған болатын. Қандай жаңбыр суын қышқыл деп айтуға болады деген сұрақ туындайды? Қарапайым жауап, табиғи жаңбыр суы егер оның рН мәні 7-ден төмен болса, ол болмайды. Табиғатта жаңбыр суы қоршаған ортаның заттарымен тепе-теңдікте болады. Таза, антропогендік қоспасыз атмосферадағы жаңбыр суының рН шамасы ең алдымен көмірқышқыл газы тепе-теңдігімен анықталады. Оның атмосферадағы мөлшері 350 ррм (350миллионға үлесі) жуық. Бұл жағдайда жаңбыр суының рН мәні 5,6 тең болу керек.

Күкірт диоксиді атмосфераға түскен соң күкірт қышқылын түзбестен бұрын бірнеше реакция қатарынан өтеді. Алдымен, фотохимиялық процестің нәтижесінде күкірт ангидриді түзіледі SО₃:2 SO₂ + O₂ ↔ 2 SО_3,

Кейін ылғалдың әсерінен аэрозольдер түзіледі:SО₃ + H₂O → H₂ SО_{4 :} H₂SО₄ ↔ H⁺ + HSО₄^{- .} Сонымен қатар SO₂•nH₂O және H₂ SО₃ түзіледі: SO₂ + H₂O → H₂ SО_3; H₂SО₃ ↔ H⁺ + HSО₃^-

Ары қарай күкіртті қышқыл күкірт қышқылына дейін тотығады: 2H₂ SО₃ + O₂ → 2 H₂ SО₄

Қышқыл жаңбырдағы күкірт қышқылының мөлшері үштен екі бөлігін құрайды, жаңбырдың қалған бөлігін азот қышқылы құрайды: 2NO₂ + H₂O→ HNO₃ + HNO₂

HNO₃ ↔ H⁺ +NO₃^{- **} HNO₂ ↔ H⁺ +NO₂

рН = 5,6 болатын жаңбыр суы әлеқайда табиғи екені анық. Дегенмен, қышқыл жаңбыр үшін басқа анықтама қабылданған. Жаңбыр суы егер рН мәні 5-тен төмен болса қышқыл деп саналады. Бұл түскен жауынның сараптамасы (барлық жер беті бойынша орташа нәтиже) рН 5-ке жуық шама беретінімен байланысты.

Түтінді-тұман. Түтінді-тұман деген термин ағылшынның “smoke- түтін, fog- тұман” деген сөздерінен шыққан. Түтінді-тұман атмосфералық құбылыс, ол тропосфераның төменгі ауасына адам әрекетінен пайда болған ыластандырушы заттардың жиналуынан және осы заттардың күн радиациясымен әрекеттесу реакциясының өнімдері мен сол ауаның ыластануынан пайда болады. Түтінді-тұман үлкен қалалардың ауа кеңістігінде түзіледі, автокөліктер мен авиациялық тасымалдаудың дамуы нәтижесінде басқа да аймақтарды қамтиды. Түтінді-тұман мынадай түрлерге бөлінеді: ылғалды, мұзды және фотохимиялық түтінді тұмандар. Фотохимиялық немесе Лос–Анжелестік түтінді–тұман лондондық түтінді–тұманға қарағанда онша қауіпті емес. Ол ауа–райы құрғақ және ыстық аймақтарда күн радиациясының әсерінен пайда болады. Түтінді–тұманның бұл түрінің ластаушы заттары азот оксиді және көмірсутектер (автокөлік, ТЭС, өнеркәсіп). Атмосферада желсіз күндерде басқа да ластаушы заттар фотооксиданттарды (органикалық асқынтотықтар, нитраттар, тропосфералық озон т.б) түзетін күрделі реакциялар жүреді, бұл заттар асқазан ішек жолдарының шырышты қабаттарын, өкпені, көру органдарын қабындырады. Адам әрекеті нәтижесінде бөлінетін ластаушы заттардың көп концентрациясы ұзақ уақыт бойы адамдардың өзіне және жануарларға, құстарға, өсімдіктерге, бір сөзбен айтқанда, бүкіл экожүйеге теріс әсерін тигізеді. Экологиялық әдебиеттерде көп мөлшерде бөлінген ластаушы заттардың әсерінен жабайы аңдардың, құстар мен жәндіктердің жаппай улануы сипатталған. Тұмандағы азот оксидінің тотығуы азот диоксидін, яғни қоңыр газды береді. Осылайша, азот оксиді тағы түзіледі де, жалғыз және реакцияға қабілетті оттек атомы О₃ түзе реакцияға түседі: О + О₂ →O₃

Озон – бұл фотохимиялық түтінді-тұманды анық сипаттайтын жалғыз ластаушы. Алайда осындай мәселе туындататын О₃ автомобильмен немесе кез келген басқа механизммен шығарылмайды.

Бензин негізіндегі отынды пайдаланудан бөлінетін ұшқыш органикалық қосылыстар

NO оксидінің NO₂ оксидіне айналуына негіз болады.

Бұл реакциялар өте күрделі, дегенмен оларды автотранспорттан шығатын қалдықтарды сипаттау үшін қарапайым органикалық молекуланы, мысалы СН₄ алып жеңілдетуге болады: СН₄ + 20₂ + 2NO → H₂O + НСНО + 2NO₂.

Осы реакция бойынша екі зат түзіледі. Біріншіден, NО₂ түзіледі_, екіншіден отынның көмірсутегі альдегидке дейін тотығады, яғни CHO тобы бар молекулаға дейін тотығады. Келтірілген реакцияда бұл – формальдегид (НСНО). Альдегидтер көзді тітіркендіреді және жоғары концентрацияда канцерогенді. Теңдіктер фотохимиялық түтінді-тұманда өтетін таза реакцияларды көрсетеді